Ugrás a tartalomhoz

Environmental management

Prof. Tamás János, Prof. Blaskó Lajos (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

11.3. Az elhelyezett szennyvíziszap közegészségügyi hatásai

11.3. Az elhelyezett szennyvíziszap közegészségügyi hatásai

A szennyvíztisztítás során a potenciálisan fertőző patogén szervezetek döntően elpusztulnak a különböző fertőtlenítő hatású megoldások révén. A jelenleg érvényes 40/2008. (II. 26.) Korm. rendelet a szennyvizek és szennyvíziszapok mezőgazdasági felhasználásának és kezelésének szabályairól szóló 50/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet módosításáról szóló szabályozás kimondja, hogy „Tilos a szennyvíziszap komposzt mezőgazdasági felhasználása, ha az nem felel meg a jogszabályi melléklet szerinti talaj higiénés mikrobiológiai előírásoknak”. Gyakorlatban általában nem kell tartós patogén hatással számolni a kommunális iszapok felhasználása során, azonban a környezetgazdálkodás megköveteli a fokozott óvatosság betartásának és a megelőzés elveinek betartását. A megelőzéshez ismerni kell, hogy milyen mikrobiális csoportokkal kell potenciálisan számolni és ezek túlélési lehetőségei milyenek a különböző fertőtlenítő hatású technológiai megoldások során.

11.3.1.Mikrobiális csoportok

A szennyvizekben gyakran megtalálhatók a legkülönfélébb mikroorganizmusok, közöttük fertőző betegségeket is terjesztő kórokozók (vírusok, baktériumok, féregpeték). Megfelelő körülmények között a kórokozók hosszabb ideig (napok-hónapok) életképesen megmaradnak, a talajban, a vízbe kerülve és közvetlen érintkezés útján is fertőzést okozhatnak.

A potenciális patogének kockázatának csökkentése érdekében a legfontosabb a megelőzés az a szennyvizek keletkezésekor a források szigorú kontrollja. Primer forrás kezelés a kórházak és egészségügyi intézmények szennyvizeinek szelektív gyűjtése és kezelése különösen azon biológiai kóroki szervezetekkel foglalkozó kutató intézetek és egyetemi központok szennyvizeinek kezelése ahol biológiai kóroki 2-3. kategóriájú szervezetekkel foglalkoznak. Szekunder források az ivóvízhálózatokban illetve a csatornahálózatban felszaporodó szervezetek. A patogének különböző betegség csoportok kialakulásában játszanak szerepet (táblázat) (Dapilly és Neyrat, 1999).

11.8.Táblázat. A szennyvizekben előforduló patogén szervezetek által okozott betegségek

A szennyvizekben előforduló mikrobiológiai szempontból eltérő szervezetek főbb csoportjai az alábbiak (Strauch, 1998):

Vírusok: Hepatitis A, Coxsackie A és B, Echovírus, Reovírus, Polio ,vírus; Entero vírusok (- Polio , Coxsackie A és B, Echo); Légúti (influenza); Adeno vírus; Astro vírus; Calici vírus; Corona vírus; Entero vírus; Paro vírus; Reo vírus; Rota vírus; Norwalk vírus; Hepatitis A - E vírus

Baktériumok: Arizona hinshawii; Aeromonas spp; Bacillus cereus ;Bacillus anthracis; Brucella spp; Campylobacter jejuni; Citrobacter spp; Clostridium botulinum; Clostridium perfringens; Enterobacteriaceae; Escherichia coli; Klebsiella spp; Leptospira icterohaemorrhagiae; Listeria monocytogenes; Mycobacterium tuberculosis; Pasteurella pseudotuberculosis; Proteus spp ; Providencia spp; Pseudomonas aeruginosa; Salmonella spp;Serratia spp; Shigella spp; Staphylococcus aureus; Enterococcus spp; Vibrio parahaemoliticus; Vibrio cholerae; Yersinia enterocolitica

Protozoonok: Acanthomoeba; Dientamoeba fragilis; Entamoeba hystolitica; Giardia lamblia; Giardia intestinalis; Isospora belli; Naeglaria fomleri; Palantidium coli; Sarcocystis spp; Toxoplasma gondii

Gombák: Aspergillus fumigatus; Candida albicans; Candida guillermondii; Candida krusei; Candida tropicalis; Cryptococcus neoformans; Epidermophyton spp; Geotrichum candidum; Microsporum spp; Phiolophora richardsii; Trichosporon cutaneum; Trichophyton spp

Laposférgek: Ankylostoma duodenale; Ascaris lumbricoides; Echinococcus granulosus ;Echinococcus multilocularis; Enterobium vermicularis; Hymenolepsis nana; Necator americanus; Strongyloides stercoralis; Taenia saginata;Taenia solium; Toxocara cati; Toxocara canis; Trichuris trichura

A fenti potenciálisan betegség okozó szervezetek a táblázatban meghatározott környezeti feltételek megléte mellett képesek hatásukat kifejteni.

11.9. Táblázat. A szennyvizekben és a szemétben előforduló kórokozók jellemzése

Ezek a feltételek a szennyvíz iszap kezelés és elhelyezés során általában nem állnak fenn. Ugyanakkor az iszapokkal közvetlen kontaktusba kerülő dolgozók fokozott kockázatnak vannak kitéve, amelyet folyamatos vizsgálatokkal lehet elkerülni (táblázatok).

11.10. Táblázat. A szabvány szerinti szennyvíziszapban és szennyvíziszap komposztban megengedett mérgező elemek és káros anyagok határértékei mezőgazdasági felhasználás esetén

11.11. Táblázat. A szennyvizekben előforduló patogén szervezetek által okozott betegségek

11.3.2. Kezelések hatása

Egy szennyvíztisztító telepen számos technológiai beavatkozás képes fertőtlenítő hatást kifejteni, amelyeket röviden az alábbiakban ismertetünk.

11.3.2.1.Anaerob fermentáció

A kezelés hatása jelentősen eltér különböző mikroorganizmusok esetében. Salmonella ínaktiváció 10 nap alatt következett be, míg Protozoon esetében (Giardia sp.) inaktiváció 24h, 37°C. A magasabb rendű féreg peték pusztulása még gyorsabb 15perc, 55°C lejátszódott. ugyanakkor a vírusok viszont túlélték a kezelést (Polio vírus 30nap után is kimutatható)(Mocé-Llivina et al., 2003).

11.3.2.2. Aerob fermentáció

A fermentáció hatása függ a hőmérséklettől és alkalmazott behatási időtől. Igen jó hatásfokú a 8 napos tartózkodási idő 55°C-on, ugyanakkor ez üzemeltetési és energetikai hatásfok csökkenést okoz. Bakteriális indikátorok (Fecal coliform és Fecal streptococcus) 20-40°C már elpusztulnak. Ascaris féreg peték számának csökkenését a mezofil szakaszban mérték. Salmonella, Pseudomonas aeruginosa, Polio vírus 1, Coxsackie B3, Echo vírus 1, Rota vírus SA-11 45°C-on pusztult el (Olsen és Larsen, 1987).

11.3.2.3. Iszap lagúnák

Hatásuk az időjárási viszonyoktól és a patogének típusától egyaránt függ. Hidegebb körülmények esetén hosszabb tartózkodási idő szükséges. A baktériumok, vírusok, paraziták 1,2, 6 hónap alatt pusztulnak el 20°C-on (Mocé-Llivina et al., 2003; Farrah et al, 1981).

11.3.2.4. Pasztörizálás

Jelentős energia felhasználást igényel - 70°C, 30 perc, de hatékony kezelés: paraziták, legtöbb patogén baktérium és vírus elpusztul. Pl.: Salmonella és enterovírus (100%); Taenia saginata (99%)

11.3.2.5. Komposztálás

Az alkalmazott hőmérséklet 3 napig 55°C - csökkenti a indikátor baktériumok (Fecal streptococci) és a patogén baktériumok (Salmonella, Shignella), protozoák és paraziták mennyiségét (Skanavis és Yanko, 1994). A komposzt prizmában a Salmonella 20%-os nedvesség-tartalom, mezofil hőmérséklet (20-40°C) és 15:1 C/N arány esetén is elpusztult (Sidhu et al, 2001). Pseudomonas aeruginose mennyisége szintén csökkent anaerob és aerob kezelés hatására (Hussong el al., 1985). A komposztálás kezdeti szakaszában a hőmérsékletet intenzív levegőztetéssel lehet fertőtlenítési céllal fenntartani. A komposztálás során dolgozó munkások hogy elkerüljék a spórás patogének belégzését megelőző intézkedésként javasolt a védőmaszk viselése.

11.3.2.6. Szárítás

95%-kal csökken a szennyvíz szárazanyag-tartalma - csökken a bakteriális kórokozók száma

A vírusok általában kimutathatóak a szárított iszapban, tehát nem tudja teljes megbízhatósággal elpusztítani a vírusokat (Ducray és Huyard, 2000).

11.3.2.7. Kémiai kezelések

Meszes stabilizáció az egyik legáltalánosabban használt megoldás. Amennyiben égetett meszet alkalmaznak, akkor a felszabaduló hő tovább növeli a fertőtlenítő hatást. Savanyú vagy savanyodásra hajlamos talajok esetében a túlmeszezés is talajtani vizsgálatok alapján szintén kedvező hatású lehet. A meszezés fertőtlenítő hatását mutatja be az alábbi táblázat.

11.12. Táblázat. Meszezés hatása a patogének számának csökkenésére (UKWIR, 2002)

11.3.2.8. Ammonifikáció

NH3/(NH4)2SO4 paraziták csökkenése

11.3.2.9. Ozonizálás

30-90 perc, magas ózon konc.(200 ppm), pH=2,5-3,5, alacsony nyomás (60 psi) hatékony baktériumok és vírusok ellen. Patogének és paraziták eliminálása

Klór-dioxid: Költséges, de hatékony eljárás.

Hidrogén peroxid: Oxidált állapotú melléktermék keletkezik. Költséges eljárás.

Perspektivikusak a nano méretű fertőtlenítő hatású anyagok alkalmazása, így a nano ezüst. Kísérleti fázisban van és egyelőre drága technológia Hasonlóan jó hatású a ferrátok alkalmazása. Komplex eredmény- utó koaguláción alapszik ezért kiegészítő fázisszétválasztás szükséges.

11.3.2.10. Hőkezelés

260°C, 30 perc, patogének és paraziták is elpusztulnak.

11.3.2.11. Sugárzás

Első alkalmazása Németország 1970-es évek elején volt ahol gamma-sugárzást (cesium-137 vagy cobalt-60) alkalmaztak erre a célra. A nagy energiájú elektron sugarak (E-beam) a mikroorganizmusok genetikai anyagát károsítják. Franciaországban alacsony energia szintű besugárzást alkalmaztak, amely a környezetre nem radioaktív hatású (Schwartzbrod, 1997).

11.3.2.12. Mikrohullámú kezelés

A pasztörizálás lehetséges alternatívája. Gyakorlati mérések alapján a Salmonella senftenberg 67-69°C, 7 mp-es kezelés hatására elpusztul. A reaktorok elektromos teljesítményének tetszőleges pontosságú szabályozásával nemcsak nagyon jó energiahatékonyság érhető el, hanem a kezelés célja is kellően változtatható. Amennyiben a kezelés elsődleges célja nem az iszap-elimináció, hanem időszakos jelleggel a fonalasok elroncsolása, akkor elegendő a reaktorokat kisebb teljesítménnyel (vagy nagyobb átfolyási sebességgel) üzemeltetni. A kis besugárzási energiadózis csak a fonalszerű struktúrákat roncsolja el megszüntetve ezzel a felúszás okát, míg a nagyobb, az ülepedésben fontos szerepet játszó tömörebb pelyhek megmaradnak, így az iszapindex jelentősen csökken (Németh és Kárpáti, 2005). Az ultrahangos eljárás a kezelő személyzetre nézve teljesen veszélytelen és a modern reaktorokhoz tartozó egyszerű és olcsó hangszigetelést alkalmazva semmilyen negatív környezeti hatással nem jár (Neis, 2002a).

11.3.2.13. UV sugárzás

Nem keletkezik melléktermék. Hátránya hogy a zavarosság és a színeződés a mélységi penetrációját gátolja így hatástávolsága esetenként korlátozott. Az ultrahangos kezelés és UV besugárzás együttes alkalmazása különösen jó fertőtlenítő hatású, ahol az ultrahang generátor után helyezik el az UV lámpákat. A fertőtlenítés mellett az ultrahang meghatározott frekvenciánál roncsolja a sejteket, felgyorsítja a további lebontási folyamatot, miáltal a 1516 napos (anaerob) rothasztási folyamat lebontási ideje mintegy 45 napra csökkenthető, ezáltal az egyébként drága reaktortérfogat lényegesen csökken (11.21.ábra).

11.21a. Ábra. Ultrahangos szennyvíztisztítás kombinálása UV besugárzással (Neis és Blume, 2000)

11.21b. Ábra. Ultrahangos szennyvíztisztítás kombinálása UV besugárzással (Neis és Blume, 2000)

Ultrahangos (400 Wh/L) önálló kezelés 2,9 log egység csökkenést, míg UV és ultrahang együttes (60 perc- 400 W/L) hatása 3,9 log egység csökkenést okozott az E. coli számban (Hua és Thomson, 2000)

11.3.2.14.Membrán szűrés

Közel 100%-os hatásfok. Hatékonysága típusfüggő.