VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK 3.5 A városi szennyvízgyűjtés és -kezelés új módszerei és lehetőségei Tárgyszavak: részáramos szennyvíztisztítás; szürkevíz; feketevíz; sárgavíz; tápanyagkinyerés. A városi szennyvízkezelés minél több különböző eredetű és tulajdonságú részre való bontás irányába mutat. A szennyvízáramok következetes szétválasztása és megfelelő külön kezelése megenged egy bizonyos kezdeményekből már extrapolálható víziót: az exkrementumokat nem tartalmazó, ún. szürke szennyvízből veszélytelenül használható ivóvíz készül (de palackozva kiváló minőségű ivóvíz is kapható), csak teljesen mineralizálható háztartási vegyi anyagok kerülnek forgalomba, elkerülendő a bomlástermékeikkel való feldúsulást, a WC-k szennyvizéből trágyát és újrahasználható öblítővizet állítanak elő, az egyes zárt vízköröket helyi eső- és talajvízzel frissítik fel. Innovatív vízhasználati koncepciók alapelvei A településtechnikában jelenleg megfigyelhető paradigmaváltás elvezet az intelligens, szinergisztikus, decentralizált szerkezetekhez és technikákhoz, amelyeknek első kísérleti alkalmazásaiból már le lehet vonni értékes következtetéseket. A világ számos térségére és a túlnépesedett ipari központjaira jellemző vízszegénység kikényszeríti az édesvíz mint természeti erőforrás többszöri használatát, amire jó alkalmat ad a membránbiológia és a hozzá csatlakozó fordított ozmózis. A szennyvíz teljes értékű újrahasznosítását azonban ízlés és etika által determinált, de műszaki okokból is kizárja a vegyes és a WC-öblítővíz keveredése. Célszerű tehát a mellék-
helyiségek elkülönített rendszeréből trágya, esetleg anaerob energiahasznosítás közbeiktatásával száraz trágya termelése. (A jövő decentralizált energiaellátásának és az egyre nagyobb teljesítőképességű kommunikációs rendszereknek az összekapcsolásához a gazdasági hátteret a központi vezetékhálózatok teljes felszámolása adja meg, amelyek elnyelik az átvitel költségének nagy részét.) A vízöblítéses WC-k történelmi tévedése A városok csatornázása egykor segített megoldani szorító egészségügyi gondokat, ugyanakkor hozzájárult az ivóvízellátáshoz nélkülözhetetlen élővizek elszennyeződéséhez. Így törtek ki Európa nagyvárosaiban a középkori, higiéne teljes hiányában pusztító pestishez, vérhashoz hasonló járványok, pl. 1892-ben a hamburgi kolera. A műszakilag fejlett világban úrrá lettek ezen a problémán, de anélkül azonban, hogy az alapkoncepció megváltoztatása felvetődött volna. A vízöblítéses WC-k gyors térhódítása mellett elkerülték a figyelmet a betegségek terjedésének konkrét útvonalai és alkalmai. A fekália nagy víztömegekkel való keverését még ma sem ismerik el általánosan történelmi tévedésként, sőt a világ számos területén ismétlik. A WHO statisztikája szerint a világon évente kb. öt millió ember halálát okozza szenynyezett víz. A szennyvíztisztítás világviszonylatban inkább kivételes, a megépült tisztítóművek gyakran néhány év alatt üzemképtelenné válnak. A vízöblítéses WC-kből és öblítőcsatornákból álló rendszerekhez szükséges vízmennyiség a világ nagy térségeiben fizikailag nem áll rendelkezésre, vagy túl nagy fenntartási költségei miatt kihagyásokkal működik. Ez higiéniai problémákat okoz, amellett, hogy hozzájárul a vízkészletek kimerítéséhez. Ezért volna szükség igen sok helyen a drága központi vízellátó és szennyvízkezelő rendszerek decentralizálására a vízigény 10 20%-ának ismételt használatával, az említett talaj-, csapadék- és tengervizes felfrissítés mellett. Tápanyagok visszanyerése A nagy hígítás miatt nagyrészt veszendőbe mennek a szennyvíz értékes talajerőpótló anyagai (nitrogén, foszfor, kén, kálium, magnézium) és nyomelemei. A szennyvíziszap ezeknek csak töredékét tartalmazza, a foszforról pedig újabban kimutatták, hogy az iszapban a vas- és alumíniumsókkal lecsapott foszfornak csak mintegy 20%-át hasznosítják a növények.
A szennyvíz tápanyagait ésszerűen lehet hasznosítani a nagy területű öntözés és a trágyázás kombinálásával, de csak erre alkalmas éghajlati övezetekben és főleg csak tisztított szennyvízzel. Ez a módszer azonban, mint állandó gyakorlat, túltrágyázást eredményez, emellett mintegy deponál a talajba lebonthatatlan ipari és háztartási vegyi anyagokat. Itt is el kellene választani a tápanyagtartalmat a nagy térfogattól pl. a vizelet külön gyűjtésével. Újszerű vízgazdálkodási megoldások és elképzelések a vákuum/biogáz koncepció A németországi Lübeck egyik elővárosában 350 lakosra kiépített hálózat az általános szürke szennyvíztől elkülönítve gyűjti a feketevizet, mégpedig vákuumos elszívással, amely alkalmanként 0,7 1,0 literre csökkenti a vízfogyasztást. Ezt a szennyvizet, aprított szerves hulladékkal keverve anaerob erjesztésnek vetik alá, eléje kapcsolt higiéniai hőkezeléssel. A szürkevizet gravitációs csatornahálózatban víztelenítik, majd növényi talajszűrőkön tisztítják. A 2000 óta működő rendszerben 1 lakos napi átlagos vízfogyasztása 72 l, ebből 65 l jut a szürke részáramra. A szétválasztás révén a WC-k fekete öblítővize tartalmazza a nitrogén 90%-át. A vákuumos rendszer a kezdeti hibák (pl. macskaalom, női betétek stb. bedobása) felvilágosítással való megszüntetése után zavarmentesen üzemel. Norvégiában 1998 óta működik hasonló rendszer vákuumtechnikával, de a fekete szennyvízáram aerob hőkezelésével. Továbbiakat építenek, ill. terveznek Hollandiában és Kínában. Az ún. vákuum/biogáz koncepciót, amelyhez vizeletszeparálás is tartozik, egy német tervezőcsoport összehasonlította más vízellátási infrastruktúrákkal és megállapította, hogy a nagyfokú decentralizálás nem okoz számottevő költségtöbbletet. Sárgavíz koncepciók vízöblítéssel Az elkülönítő WC-rendszerek alapkövetelményei: a használati kényelem, lehetőleg kis hígítás és a részáramok kielégítő szétválasztása. A vizelet ( sárgavíz ) elkülönítéséhez a szanitertechnika már rendelkezésre áll. Néhány nyugat-európai országban, tekintettel az elérhető hatalmas vízmegtakarításra, egyre több nyilvános WC-vel rendelkező épületben, pl. iskolákban, autós pihenőkben szerelik fel ezek vízmentes változatait.
A szétválasztó (szeparáló, no-mix) WC-csészék különböző modelljei öblítéssel vagy víz nélkül, külön vezetik el a vizeletet, amely így egyszerűen gyűjthető, esetleg savas stabilizálással vagy szárítással, még kifejlesztendő szoláris rendszerben. A vizeletet mint trágyát közvetlenül be lehet dolgozni a talajba, vagy öt-tíz rész vízzel keverve kiönteni füves területre. A Skandináviában kifejlesztett és ott már polgárjogot nyert elkülönítő WC-csészékkel ez ideig összegyűlt tapasztalatok alapján a módszer alkalmazható, a vizelet mint trágya hasznosítható, bár még hiányoznak részletes ismeretek problematikus anyagainak mennyiségéről és koncentrációjáról. Az ausztriai Linz egyik modern városrészében (Solar City Pichling) tervezik vizeletszeparáló szennyvízrendszer telepítését 88 lakásban és egy iskolában, csatlakozó mezőgazdasági tápanyag felhasználással. A Berlini Vízmű pedig egy szennyvíztisztítójának egyik üzemépületét szándékozik felszerelni vizeletelválasztó technikával. Víztelenítő rendszerek Az emberi anyagcsere maradékainak mint részáramnak a kezelésére a fenntartható vízgazdálkodás jegyében több javaslat született és hagyományos módszerek is ismeretesek: hevítés és kiszárítás napenergiával, földi árnyékszék használat után takarás talajjal, komposztálás (az üzemeltetés problematikus), kevés vízzel öblítő WC-k, kombinálás biogázfejlesztéssel, vizeletgyűjtés fekáliás biogázrendszerrel kombinálva. Fekete- és szürkevízkörök létesítése Feketevízkör kialakítása, mint a települési vízgazdálkodás újszerű eleme, a háztartásokból, szállodákból, irodaházakból összegyűjtött tápanyagokban gazdag WC-öblítővíz részáramból ismét öblítővíz előállítását jelenti, fokozatos betöményítéssel. A szabadalmi védelem alatt álló ötlet realizálásán jelenleg dolgoznak membránbiológiai elven, a szilárd rész anaerob fermentálásával. A folyadéksűrítés felső határa megfelel a vizelet sókoncentrációjának. Az eljárás vízszegény területeken hasznos lehet, de csak legújabb fejlesztésű membrános bioreaktorok alkalmazásával válhat gazdaságossá. Hasonlóképpen valósítható meg a szürkevízkör vizeletelválasztással.
A fenti kombinációban a lényeges áttörés abban áll, hogy nélkülözhetővé teszi a központi ivó- és szennyvízhálózatot. A realizálás 200 fő (egy nagy ház vagy több bérház) lakostól kezdve ésszerű. Központi rendszerek átalakítása A hagyományos központi hálózatok vizeletelválasztó WC-k és tárolók fokozatos beépítésével átalakíthatók tápanyag-hasznosító rendszerré. Ehhez minden felújítás alkalmával elkülönítő WC-ket kell felszerelni, és először saját vezetékre kapcsolni, így ezek még csak a háztartási normálfogyasztás 25%-ának megfelelő vizet takarítanak meg. Kellő számú csatlakozás után lehet a tömény tápanyagoldatból trágyát előállítani. A vizelet elkülönítése esetén a szennyvíztisztítóban nincs szükség speciális nitrogéneltávolításra. Az alkalmazkodás másik módja a WC-k helyettesítése megfelelő feketevízrendszerrel. A tisztítómű így csak a szürkevizet kezelné, a változatlan ipari szennyvízzel. A helyi feltételektől és a vízkínálattól függően, a szennyvíztisztító értékesebb formában újrahasznosítható vizet is termelhetne. Társadalmi gazdasági következmények Az innovatív szennyvízrendszerek bevezetése a felhasználók számára csak mint no mix WC-csésze jelenik meg. Ennek jelenlegi, még nem kiérlelt formái a kereslet növekedésével kényelmesebbé (talán férfiaknál is célirányosabbá) válnak. A szaniterpiac ugyanis ma jobban törődik a formatervezéssel, mint műszaki újításokkal. Fontos a felhasználók tájékoztatása az innovatív víztechnikák alapelveiről és jelentőségéről. Már sokszor bebizonyosodott, hogy az emberek hiteles magyarázat és felvilágosítás után érdeklődő és együttműködő partnernek bizonyulnak. A szennyvízgazdálkodásban gyakori a hivatkozás a központi tisztítóművekkel elérhető gazdaságos méretre, de ez a jelenség nem ítélhető meg elszigetelten. A városokban ugyanis a teljes költség 70 80%-a jut a szennyvíz összegyűjtésére, ehhez képest a megtakarítások a tisztítóművek szintjén jelentéktelenek. Decentralizált rendszerben költséges a művek építése és karbantartása, a befektetés tehát nem nagy vezetékhálózatokba, hanem munkateljesítménybe történik. Az innovatív vízrendszerek feltétlenül professzionális menedzsmentet igényelnek. Jogi személyként helyi magánüzemek vagy társaságok
jöhetnek szóba, külső megbízás formájában végzett karbantartással. Kockázatbecslés alapján a központi rendszerekben súlyosabbak az üzemzavarok, balesetek, ezekre a centrális rendszerek roppant érzékenyek, de valószínűleg ritkábbak. Kisebb vagy félig centrális egységekben a kockázatok szakszerű karbantartással, távközlő-hibabejelentő rendszerrel mérsékelhetők. (Dr. Boros Tiborné) Otterpohl, R., Oldenburg, M.: Innovative Technologien zur dezentralen Abwasserbehandlung in urbanen Gebieten. = KA Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall, 49. k. 10. sz. 2002. p. 1364 1371. Fittschen, J.; Hahn, H. H.: Characterisation of the municipal wastewater part human urine. = Water Science and Technology, 38. k. 6. sz. 2000. p. 9 16. Larsen, T. A.; Udert, K. M.: Urinseparierung ein Konzept zur Schließung der Nährstoffkreisläufe. = Wasser und Boden, 51. k. 11. sz. 1999. p. 6. Larsen, T. A.; Gujer, W.: Separate management of anthropogenic nutrient solutions (human urine). = Water Science and Technology, 34 k. 3 4. sz. 1996. p. 87 94.