Ugrás a tartalomhoz

Environmental management

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

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

11.6. A szennyvíziszap eredetű szerves anyagok hatása a talaj fizikai jellemzőire

11.6. A szennyvíziszap eredetű szerves anyagok hatása a talaj fizikai jellemzőire

A szennyvíziszapok szárazanyagának közel 3o-6o %-a szerves anyag. A szennyvíziszap és az istállótrágya szerves anyagának a talajra gyakorolt tartós hatása nem különbözik lényegesen. A biológiailag kezelt iszapok szárazanyagra vetített nitrogén tartalom 2-3% körül van, míg foszfortartalma 1-2 % amely megfelel az érett szerves trágya makro tápelem mennyiségeinek. A talajba vitt szerves anyagok növelik a víztartó képességet, a vályog és lösz talajokon (Davis és Beckett,1978). Ezáltal csökkenhet a vízhiány okozta kár a vegetációs időben és csökkenhet az erózió (Kelling et al., 1977).

A magyarországi talajvizsgálatok is igazolták, hogy szennyvíziszap hatására a talaj szerves anyag tartalma jelentősen nő. Barna erdőtalajon 50-l50 mm/ha halmozott szennyvíziszap adagolásnál tapasztaltak ugrásszerű változást a humusz mennyiségében. l50 mm/ha iszap a feltalaj humusztartalmát az eredeti háromszorosára növelte a 0-20 cm-es mélységben. A humuszminőség 50 mm-es adagnál volt a legkiegyenlítettebb, ekkor a mikrobiológiai, biokémiai átalakulás lépést tudott tartani a bejuttatott szerves anyag mennyiségének megfelelő ütemű feldolgozásával. Az elhelyezést követő hat év után a humusz tartalom növekedését még mindig ki tudták mutatni. igaz csak igen nagy 300 mm-es iszapdózisoknál, amely viszont az esetleges nitrogén kimosódás veszélyét nagyban növeli (Ravasz, 1981). A szennyvíziszapok tíz éven, át (évi 180-200mm-es nyárfás öntözése során) a talaj szerves anyag tartalma, kation adszorpciós kapacitása, vízháztartási mutatói az induló állapothoz képest javultak karbonátos homoktalajon (Ferencz és Zvada,1984).

A teljes biológiai tápanyag-eltávolítást végző telepeken (iszapkor  15 nap és relatív iszapterhelés  0,1 kg BOI5/kg iszap szárazanyagnap) a lakosonkénti napi 60 g BOI5-nek megfelelő szerves anyagból mintegy 40 g száraz iszap (szárazanyag) keletkezik. Ebben mintegy 2  2,5 g nitrogén és 2 g foszfor kerül megkötésre. Csak a BOI5 eltávolítása esetén (iszapkor  3  4 nap) a fentinek mintegy másfélszerese lesz az iszaphozam. Az iszapba kerülő nitrogén mennyisége az utóbbi esetben 3,5  5 g, a foszforé viszont csak 1 g. A keletkező nyers (szekunder) iszap koncentrációja iszap szárazanyagra vonatkoztatva általában 1,5  2 súly %, és hatékony gravitációs sűrítés esetén is csak mintegy 3  4 %-ra növelhető (Dulovics et al., 1999). Ez azt is jelenti, hogy a teljes tápanyag-eltávolítást végző telepeken a lakosonkénti napi 120  130 liter nyers szennyvízből a gravitációsan sűrített iszapmaradék már csak napi 1 – 1,5 liter lesz. A nyers szennyvíziszapot Magyarországon rendszerint aerob, vagy anaerob stabilizálás után lehet a mezőgazdaságban hasznosítani. Mindkét esetben további iszaphozam csökkenés jelentkezik. Az aerob megoldásnál ez 15 – 20, az anaerob stabilizálásnál mintegy 35  40 %. Az aerob szennyvíztisztításnál keletkező, lakosonkénti napi 40 gramm iszap szárazanyag-tartalom tehát az anaerob stabilizálás során, mintegy 25 grammra csökken. Ebben a mennyiségben a nitrogén már csak mintegy 1 – 1,3 g/fő, a foszfor pedig továbbra is 2 g/fő. Mint látható, az iszapban a nyers szennyvíz nitrogén tartalmának mintegy 10 %-a jelenik csak meg a foszfor ellenben megfelelő tisztítás és iszapfeldolgozás után teljes mennyiségében az iszapban marad (Kolisch és Rolfs, 1999).

A nitrogén tartalom a szennyvíziszap kiadható mennyiségének egyik behatároló tényezője. A szabályozás célja, hogy az iszap nitrogéntartalmát a növények maradéktalanul hasznosítsák és a felesleges kimosódások ne okozzanak környezetszennyezést. A szennyvíziszapokban lévő tápanyagok formáját, felvehetőségét nagymértékben meghatározza az, hogy az elhelyezés előtt milyen kezelésen esett át. Az eljárások a tápanyagok mennyiségét is megváltoztatják.

Az iszap a szántóföldre kijuttatva eltérő felvehető nitrogéntartalmat biztosított, attól függően, hogy ez milyen klíma alatt és milyen talajon következett be (Haan, 1980). A csapadékosabb Angliában a nyers iszapból a szerves nitrogén 30-35 %-a válik szabaddá az alkalmazást követő első szezonban), míg mediterrán éghajlat alatt ez 15-20% volt (Department of the Environment, 1981).

Az élővizekbe jutott foszfor eutrofizációs folyamatokat indukál, melyek az élővizek nagymértékű szennyeződéséhez vezetnek (Owens és Wood, 1968). A szennyvíztisztításban alkalmazott módszerek egyik legfőbb célja, hogy a szennyvizeket megszabadítsák annak foszfortartalmától. Angliában és Walesben az élővizek foszfortartalmának 90 %-át a szennyvizekkel bekerült foszfor teszi ki Williams és Coker, 1981).

Az elhelyezési gyakorlat általában sokszor figyelmen kívül hagyja a nehézfémek hatását az iszapfoszfátokra. A nehézfémekkel erősen szennyezett iszapoknál ugyanis a foszfátok 30-40%-a oldhatatlan fémfoszfátok alakjában van jelen. Ezért a nehézfém tartalmú iszapokból a növények kevesebb foszfort tudnak felvenni, mint a könnyűfém tartalmúakból (Larsen, 1980).

Szennyvíziszappal kezelt talajok humusztartalmának növekedése mellett, annak összes oldható foszfortartalma is növekedett, ez különösen foszforban gyengén ellátott talajokon jelentős (Tamás, 1991) .

A szennyvíziszapok általában sokkal kevesebb káliumot tartalmaznak, mint nitrogént és foszfort. Ezért, ahol kizárólag iszapot használnak trágyaként kiegészítő káliumadagolás szükséges. Ugyanakkor a foszfor tartalomnál a kálium közvetlen hasznosulása már a kiadagolás évében is jobb. Szlovákiai szennyvízzel történt öntözési vizsgálatok során a szennyvíziszap káliumtartalmának felvehetőségét 80-100 %-osnak találták (Stehlik, 1982).

A makro tápanyagok mellett a szennyvíziszapok nehézfémtartalma és annak lehetséges hatásai az iszapelhelyezés egyik legexponáltabb kérdése. A kutatókat és a gyakorlati szakembereket egyaránt foglalkoztatja az a kérdés, hogy ezek az elemek a talaj-növény-állat-ember biológiai láncolatában milyen mértékben vesznek részt és hol az a határ, ahol ezek a fémek még károsodás nélkül tolerálhatók (Kádár, 1991).

A hazai szennyvíziszapok nehézfémtartalmának első tájékoztató felmérését a VITUKI 1977-ben végezte, melynek eredményeit. Városaink szennyvíziszapjában a mérések szerint, egyes kiugró eredmények ellenére, nincsen akkora mértékű szennyezettség, mely gátolná az iszap elhelyezését. Egyes esetekben bizonyos szennyező anyagok okozhatnak gondokat bizonyos körzetekben. A „Szennyező fizet” elv alapján ezt szigorú forráskontroll mellett lehet kiszűrni, és a mentesítést még az üzemen belül kell megoldani.

Figyelembe kell venni a már meglevő háttérszennyezést is. Előfordul főleg színesfém bányászat körzetében, hogy szennyvíziszap elhelyezés nélkül is mértek egyes talajokban 336 ppm kadmiumot, 4700 ppm cinket, 664 ppm rezet, 6560 ppm nikkelt (Búzás, 1983). Ezek a vizsgálati eredmények rámutatnak arra, hogy egyes talajok szennyvíziszap elhelyezés nélkül is jelentősen terheltek nehézfémekkel és itt természetesen az iszapok elhelyezése már eleve kizárt.

A szennyvíziszapokkal a talajba vihető potenciálisan toxikus nehézfémek mezőgazdasági területen való felhalmozódásának megítéléséhez azonban más beviteli forrásokat is figyelembe kell venni. Az Atlasz hegységből származó alapanyag esetén a szuperfoszfát rendszerint több száz mg/kg cinket tartalmazhat (Swaine, 1962).

Angliai becslés alapján az ilyen származású szuperfoszfáttal több, mint kétszer annyi kadmiumot viszünk be a talajba, mint szennyvíziszappal (Davis és Beckett, 1978). Dániában a szennyvíziszap elhelyezésből származó szennyezés összességében csekély, habár az eljárást széles körben alkalmazzák (Hansen és Tjell, 1979). A potenciálisan toxikus fémek értékelésénél az egyik legnagyobb gondot az okozza, hogy az egyes fémek felvehető hányadának feltárása nagyon eltérő a nemzetközi gyakorlatban. Ezért az egyes mennyiségek minősítésekor a kivonó ágenst és meghatározási módszert is figyelembe kell venni. Általában nagyvárosok környezetében a levegőből való száraz és nedves kiülepedés is nagymértékben hozzájárulhat a talaj cink, kadmium és ólom terheléséhez