8. előadás Szennyvíz, szennyvíztisztítás
Vízhasználati célok: -Ivóvízellátás -gyógyászati, üdülési cél -mezőgazdaság (öntözés, állattenyésztés, halgazdaság) -vízi ökoszisztéma fenntartása - ipari vízellátás (energetika, oldószer, alapanyag)
Vízszennyezés minden olyan hatás, amely a felszíni és felszín alatti vizeink minőségét úgy változtatja meg, hogy az adott víz alkalmassága emberi használatra vagy a benne végbemenő természetes életfolyamatok fenntartására csökken, vagy megszűnik. Szennyvíz Minden olyan emberi használatból származó hulladékvíz, amely szennyezőanyagokat tartalmaz. pl. a hűtővíz nem szennyvíz
A vízminőség romlása - Fizikai leromlás Ásványi vagy szerves eredetű (főként humusz) fel nem oldódó keverék megjelenése, szemcsés szuszpenzió formájában: mederfenéken iszapszerű üledék (tavak, tározók) lebegve, úszva: a folyókat különösen áradások során zavarossá teszik. - Kémiai romlás A vízben oldott formában lévő szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotban lévő anyagok okozzák: Szabad savak (kénsav, szénsav, huminsav stb.), nitrátok (salétromsav sói), kloridok (Na-, Mg-, Ba-), szulfátok, nehézfémek sói (Pb, Cu, Zn, Cr, Ni stb.), arzénsók, Cd, cianidok, fenolok, gázok (CO 2, H 2 S, CL 2, F 2 stb.) - Biológiai romlás Mérgező (toxikus) anyagok; Rothadásos elbomlás termékei (H 2 S, CH 4 ); Biogén elemek (N, P) feldúsulása; Fertőző betegségek csírái
Főbb szennyvíztípusok:
Ipari és mezőgazdasági szennyvíz Összetétele üzemenként változhat. Tisztításuk az adott üzemnek megfelelően speciális feladat. Ipari: bánya, vegyi, kohó, fém, textil, papír, élelmiszeripari -nagy mennyiségű szerves ill ásványi szennyező anyagot tartalmaznak; - nagyon savasak vagy nagyon lúgosak -csaknem minden ipari szennyvíz az alapvető szennyezőanyagok közül min 1-et tartalmaz Mezőgazdasági: silógödrök, trágyatelepekről elszivárgások, hígtrágyatárolók; szilárd hulladékok, víziszárnyas-tenyésztés; peszticidek, műtrágyák; nyersolaj, kenőanyagok, motorhajtó-anyagok Pl. silózás: szerves anyagok, ph 3-4 BOI 80 000 mg/l háztartási szennyvizek 360 mg/l Néhány ipari szennyvíz jellemzője Jellemző Magas hőmérséklet Magas lebegőanyag-tartalom Magas ülepíthetőanyag-tartalom Magas szervesanyag-tartalom Magas oldottanyag-tartalom Savak Olajok és zsírok Mérgek Radioaktív anyagok Detergensek Színeződés Fertőző jelleg Bűzképződés Származási hely Erőművek, valamennyi iparág, mosodák, üvegmosók, sörfőzdék, italgyárak Papírgyárak, papírlemezgyárak, megmunkálók, cellulózgyárak, gyapjúmosók, konzervgyárak, szénmosók Cserzőüzemek, sörfőzdék, vágóhidak, cukorgyárak, szénbányászat, hengerművek, olvasztók, üvegfúvók, kavicsmosók Vágóhidak, húsüzemek, lenyúzóüzemek, enyvgyártó üzemek, cserzők, bőrgyárak, savanyítóüzemek, konzervgyárak, szappangyárak, cellulózüzemek Kőolajipar, szénbányászat, kénkitermelés, piritkitermelés, sóbányászat, káliipar, szódagyártás, vegyi üzemek, cserzők, lágyítók, savanyítók Margaringyártás, savanyítók, mesterséges zsírsavak gyártása, szappangyártás, piritkitermelés, fehérítőműhelyek, párolók, felületbevonó üzemek, lőpor- és robbanóanyag-gyártás, vegyi üzemek, gyertyakészítés, szénfeldolgozás, viszkózagyártás, gyapjúmosás (savas szennyvízzel) Tejüzemek, margaringyártás, vágóhidak, húsüzemek, szappangyárak, kőolajipar, cserzőüzemek, gyapjúmosók, gyertyagyártás, fémmegmunkálás Cserzőüzemek, bőrgyárak, festőüzemek, kokszolók, gázművek, galvanizáló üzemek, robbanóanyag-gyártás, fonalgyártás, vegyi üzemek, növényvédőszer-gyártás Uránbányászat, laboratóriumok, kórházak, atomerőművek Szappangyártás, textilgyártás, festőüzemek, mosodák Papír- és papírlemezgyártás, cserzőüzemek, festőüzemek, festékgyártás, műselyemgyártás, galvánüzemek Bőrnyúzó telepek, állati tetemek feldolgozása, cserzőüzemek, enyvgyártás Cserzőüzemek, élesztőgyártás, égetőművek, hallisztgyártás, vágóhidak, nyúzótelepek,
A kommunális (települési) szennyvíz : -különféle vízhasználatok során keletkező, ásványi és szerves szennyeződéseket tartalmazó víz, amelyet a közüzemi csatornahálózaton külön vagy a csapadékvízzel együtt vezetnek el. = háztartások által termelt + a helyi kis volumenű gyártó és szolgáltató ipar járulékos szennyvizei -határértékeknek megfelel
Fő jellemzője a nagy mennyiségű szervesanyagtartalom, és a nagy tömegű mikroorganizmus. Két okból veszélyes: a.a szerves anyagok bomlása során lecsökken a víz oldott oxigén tartalma. b. A mikroorganizmusok közvetlen fertőzési veszélyt jelentenek a környezetre.
Eredetük szerint -az emberi szervezet hulladékai könnyen bomló szerves vegyületeket és nagy mennyiségű baktériumot tartalmaznak. -Tisztálkodásból származó hulladékok: szappan haj, bőrhám, zsiradék, por, kozmetikai hulladékok stb. -Konyhai műveletekből származó technológiai vizek (olajok, zsírok), mosogatószer maradékok, detergensek darabos élelmiszerhulladékok és egyéb szerves szennyezések, -Takarításból származók: pl. tisztítószer maradványok, por, vegyszerhulladékok stb. -helyi iparból illetve szolgáltatásból származó szennyvíz. -Egyesített rendszerű csatornahálózat esetén a csapadékkal lemosott utcai szennyeződés: por, homok, talaj, olaj, aszfalt, gumipor, darabos szemét és télen só. -fertőző szennyeződés, gyógyszer antibiotikum maradékok
A szennyvíztisztítás célja kettős: -Társadalmi a lakossági vízfelhasználás folyékony hulladékának a közegészségünk biztosításhoz elengedhetetlen feldolgozása. -Környezetvédelmi a szennyezőanyagok olyan mértékű eltávolítása, minőségi átalakítása, melynek során a tisztított víz a természetes befogadóba kerülve ott ne okozzon károsítást Vízszennyezés: minden olyan külső hatás, amely vízkészletek minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága a benne zajló természeti folyamatok biztosítása és az emberi használatra csökken vagy megszűnik.
Történeti áttekintés: Ókor Athén: kőbe vésték, égetett agyagcsövekből készítették öntözésre is felhasználták Rómában Kr.e. 514-ben Cloaca maxima nevű csatornát, amellyel a Róma hét dombja közötti mocsaras területet is lecsapolták. csatornák karbantartása több utcában folyókák és kocsikerék-nyomok szolgáltak a vizek elvezetésére a talajvizet és a csapadékvizet vezette el Julius Caesar - már minden elhasznált vizet Vespasianus - nyilvános illemhelyek emésztőgödrökben gyűjtötték össze a folyékony hulladékot. (mezőgazdaságban újrahasznosították) a szennyvízcsatornán összegyűjtött folyékony hulladék a Tiberisen keresztül a tengerbe került Pompei összefüggő csatornahálózat vízöblítéses illemhelyek
Középkor várrendszerű építkezés várárokba vezettek mindent, vagy a várhegy meredek lejtőjére terelték járványok a csatornázás visszafejlődött, a meglévő hálózatokat elhanyagolták Bevezették a szemét és a fekáliaelszállítását, melyet zárt kocsikkal végeztek. Pöcegödrök - kőből épültek és fedettek voltak A csapadékvizeket az úttest szélén húzódó árokba vezették el. Az árkok kezdetben nyitottak voltak, majd később folyamatosan lefedték azokat. Ezután a lefedett árkok mélyebbre kerültek és ezzel megindult a tulajdonképpeni csatornázás.
Újkor költséges közművesítés -- elmaradt a vízszolgáltatástól a pöcegödrök tartalma a folyókba jutott, és az élővizek rohamosan szennyeződtek. ipari szennyvizek levezetése lakosság gyarapodása miatt Párizs, London, Berlin csatornázása A csatornák mészhabarcsba rakott kövekből épültek olyan minőségben, hogy belőlük a szennyvíz nem szivárgott ki és nem fertőzte a talajvizet.
Szennyvízkezelés
A szennyvíztisztítás és csatornázás jelenlegi helyzete Magyarországon - iparosodás nagyobb mennyiségben és összetettebb minőségben - tisztítása bonyolultabb feladat - el kell választani a kommunális és a különböző ipari szennyvizeket - eltérő technológiával kell kezelni. Ipar: új tulajdonságú szennyvizek -- új technológiát kell Kommunális: -tisztítószerek: koncentráltabbak és agresszívebbek, használatuk megnőtt - alig több mint fele részesül biológiai tisztításban - vízhozam csökken szennyezettség nő - ember fiziológiás vízigénye 2 l/nap 150-350 l/nap vízmennyiséget fogyasztunk
A települések nagy része nincsen teljes mértékben csatornázva, a csatornázottság többé-kevésbé elmarad a vezetékes-vízhálózattól Közműolló 1945-ben 5% 1985-ben 38% 2005-ben 25%-os. A falvak kisebb százalékban vannak csatornázva, de kevesebb vizet pocsékolnak el Csatornahálózatra kötött lakások aránya 1996 44,9% 2002 56,1% Ebből biológiailag tisztított szennyvíz 1997 49,6% 2002 61% Csak 34% kerül megfelelő tisztítás után a befogadóba!
Jelenleg a teljes terhelés több mint 80%-a a Duna vízgyűjtő területén -budapesti szennyvizek közel háromnegyedét -szerves anyagok, ammónia teljes mennyiségének felét kezelés nélkül közvetlenül -települési szennyvíz, -cukor-, a papír- és a cellulóziparból származó szerves kibocsátások, -szén- és olajtüzelésű erőművekből mikroszennyezők -vegyi-, a vas- és acélipari üzemek kibocsátásai
A szennyvíztisztítás jövőbeni irányvonala 91/27/EGK irányelv A települési, valamint bizonyos élelmiszeripari szektorokból származó szennyvizek gyűjtésére, kezelésére és kibocsátásra vonatkozik. Feladatok: -a közüzemi csatornázásra, -szennyvíztisztításra, -iszapkezelésre, elhelyezésre, -ipari előtisztításra -közvetlen élővízbe vezetésre vonatkozóan
A szennyvíztisztítás jövőbeni irányvonala Az Európai Unióhoz való csatlakozásunkra való tekintettel a 91/27/EGK irányelv alapján az alábbi minimális követelményeknek kell eleget tennie hazánknak: legkésőbb 2010. december 31-ig minden 15 ezer LE-nél nagyobb agglomerációt el kell látni szennyvízelvezető hálózattal, és legalább másodfokú, azaz biológiai tisztításnak kell a szennyvizet alávetni, legkésőbb 2015. december 31-ig minden 2 ezer és 15 ezer LE közötti agglomerációban meg kell oldani a szennyvízelvezetését és a szennyvíz legalább másodfokú, azaz biológiai tisztítását a befogadóba bocsátás előtt, amennyiben 2 ezer LE alatti település is rendelkezik közműves szennyvízelvezetéssel, és a befogadóba felszíni víz, akkor a befogadónak megfelelő szennyvíztisztításra megállapított határidő 2005. december 31-e volt. 1 LE: Lakosegyenérték: egyenlő azzal a szerves anyag mennyiséggel, melynek lebontásához 60 grammos (BOI 5 ) oxigénigény társul.
A szennyvíztisztítási rendszer az érkező szennyvíz minőségétől és az elhelyezés módjától függő, összetett fizikai, kémiai és biológiai folyamatok vezérlésére alkalmas különbözően kialakítható, de egységes technológiai rendszer. Települési szennyvíz Rácsszűrés Homokfogás Ipari szennyví z Előtisztítás Előtisztítá s Csatornahálózat üzemeltetése Szennyvízhozam mérés Előülepítés és/vagy flotáció Iszap Zsír, olaj Csatornaiszap Rácsszemét Homok-anyagok Iszap Inhibítor és toxikus anyagok eltávolítása, kiegyenlítés Optimális szennyvíztranszportálás biztosítása (pl. lefolyószabályozás) Durva úszó- és lebegőanyagok eltávolítása Homokanyagok eltávolítása Ülepíthető és flotálható anyagok eltávolítása rendszer magába foglalja: a szennyvíz gyűjtését (csatornarendszer), kezelését (előtisztítás, tisztítás), elvezetését és elhelyezését. Biológiai (és/vagy kémiai) szennyvíztisztítás Utóülepítés Utótisztítás Szennyvízhozam mérés Iszap Iszap Nagyon finom szuszpendált és oldott szerves anyagok átalakítása oxidáció révén Eleveniszap eltávolítása Foszfor- és nitrogéntápanyagok, BOI és finom lebegő anyagok eltávolítása Fertőtlenítés Patogén mikroorganizmusok elölése Befogadó
SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK Módszer kiválasztása: -szennyvíz tulajdonságai -tisztítás célja alapján adott időszakra jellemző, helyi feltételeket figyelembe vevő döntés alapján Meghatározó szempontok: - a szennyvíz mennyisége, összetétele, ezek ingadozása; - a befogadó és annak terhelhetősége; - a tisztítási rendszerrel elérhető hatékonyság; - a keletkező szennyvíziszap mennyisége és összetétele, elhelyezési lehetősége; - a települési viszonyok, helyi feltételek; - a beruházás műszaki kivitelezhetősége; - a telep üzemeltetési biztonsága; - környezeti és egészségügyi feltételek; - a beruházási és üzemeltetési költségek a helyi önkormányzat anyagi lehetőségeinek, és az általa elérhető többlet pénzügyi források fényébe.
Befogadó terhelhetősége függ: -szervesanyag-tartalmától, -öntisztuló képességétől, -méretétől, -vízfolyások esetén a vízhozamtól (főleg a mértékadó valószínűségű kisvízhozamtól), vagyis a hígulási viszonyoktól, -a beengedés felett lévő vízfolyás-szakasz terheltségétől. Terhelésének csökkentésére alkalmazott eljárás : 1.a szennyvíz, vagy részben tisztított víz megfelelően szigetelt módon történő tárolása kisvíz idején, 2.hígítási fokot növelő eljárás (szennyvíz hígítása esővíztározóból, vagy egy másik vízfolyásból bevezetett vízzel)
A befogadóba bocsátott szennyvíz határértékei függnek az adott terület vízminőség-védelmi besorolásától: Megnevezés Balaton és Általános Egyéb védett Időszakos vízgyűjtője védettségi területek vízfolyás közvetlen kategória befogadói befogadó befogadói befogadói KOI k 50 100 75 150 BOI 5 15 30 25 50 Összes nitrogén 20 35 25 55 Összes foszfor 0,7 5 5 10 Összes lebegő 35 anyag 50 50 200 mértékegység: mg/l