Ugrás a tartalomhoz

Hidrobiológia

Csizmarik Gábor (2011)

Szent István Egyetem

14. fejezet - A létesített vizes élőhelyek szerepe a szennyvíztisztítás-ban

14. fejezet - A létesített vizes élőhelyek szerepe a szennyvíztisztítás-ban

Bevezetés

Az összegyűjtött szennyvizek elfogadható mértékű megtisztítása, mind az ún. mesterséges, mind az ún. természetközeli módszerek esetében is, bonyolult fizikai-, kémiai- és főként biológiai folyamatok sorozatából áll, és elsődleges követelmény biztosítani a - környezeti elemek tisztaságát, illetve elszennyezését alapvetően meghatározó – megfelelő és folyamatos tisztítási hatékonyságot. A szennyvíztisztítási technológia olyan irányított, illetve befolyásolt természeti folyamatok láncolatát jelenti, ahol az egyes műveleti elemek összehangolt, szabályozható, megbízható és folyamatos működését - a lehető legalacsonyabb beruházási- és üzemeltetési költséggel, valamint hosszútávon fenntartható módon kell megvalósítani.

Követelmények

  • Ismerje a természetközeli szennyvíztisztítási eljárások legfontosabb jellemzői!

  • Tudja a természetközeli szennyvíztisztítási eljárások főbb típusait, előnyeit és hátrányait!

  • Tanulja meg a faültetvényes talajbiológiai szennyvíztisztító rendszerek legfőbb jellemzői!

  • Tudja a tavas szennyvíztisztító rendszerek legfőbb jellemzőit!

  • Ismerje az épített vízinövényes szennyvíztisztító rendszerek legfőbb jellemzőit!

Természetközeli szennyvíztisztítás alatt értjük azokat - az összegyűjtött és megfelelően előkezelt, biológiailag bontható - települési szennyvizek tisztítására szolgáló eljárásokat, amelyek a talajban élő mikro- és makro-élőszervezetek lebontó–felvevő képességén, sok esetben a napfény lebontó hatásán, azaz a természet öntisztító képességén alapulnak. Ezek a folyamatok nem vasbeton műtárgyakban, hanem bár mesterségesen kialakított, de a természetes élőhelyeket lemásoló szennyvíztisztító rendszerekben mennek végbe, külső energia hozzáadása nélkül.

Ilyenek, a természet ún. öntisztulási folyamatain alapuló fontosabb technológiák: a faültetvényes, a tavas, az épített vízinövényes technológiák, illetve az ezek kombinációjából álló rendszerek.

A természetközeli szennyvíztisztító telep általában nem tartalmaz mozgó alkatrészt, bonyolultabb gépi berendezést, hanem csak szűrőrácsot, előülepítőt és/vagy szivattyút, így az üzemeltetés során - a hagyományos telepekhez viszonyítva - elhanyagolható mértékben jelentkezik az energia-, vegyszer- és javítási igény.

A természetközeli szennyvíztisztítási eljárások legfontosabb jellemzői a következők:

  • a természetes vizes élőhelyekhez megjelenésben és „működésben” is nagymértékben hasonlító, de mesterségesen kialakított rendszerek, ahol különböző növények, vízinövények, valamint több-kevesebb víz - a talaj felett és/vagy alatt - együttesen alkotnak természetközeli életteret, hasznosítva a talaj és a napfény fertőtlenítő, az utóbbi fotoszintézist is lehetővé tevő hatását. A természetet utánozzák, különösen annak öntisztuló-, lebontó, illetve növényi tápanyag (N, P, K), CO2 és CH4 felhasználó- és raktározó képességét;

  • a talaj-víz-növény ökoszisztémában a természetben lejátszódó fizikai, kémiai és biológiai folyamatok játsszák a főszerepet;

  • a szerves anyagok lebontását – a hagyományos mesterséges rendszerek biológiai fokozatához hasonlóan, de külön oxigén bevitel nélkül - mikroorganizmusok (baktériumok, gombák) végzik, táplálékként használva a szennyvíz szennyezőanyagait. A lebontó szervezetek vagy a vízben elkeveredve, vagy szilárd felületen (talaj, kavics, homok, vízinövények szára, levele, gyökérzete) megtelepedve vannak jelen a rendszerben;

  • a „mesterségesen kialakított ökológiai rendszerben”, a természetes módon történő szennyvíztisztításhoz, szennyezőanyag eltávolításhoz - többnyire nincs szükség elektromos energia- és vegyszer felhasználására;

  • kedvezően alkalmazhatók települési nyers szennyvíz teljes biológiai tisztítására, vagy biológiai (mesterséges, természetközeli) résztisztítást követő utótisztítására, és sok esetben végleges elhelyezésére is;

  • alacsony beruházási és üzemeltetési költség igény jelentkezik.

A természetközeli eljárásokat az 54. ábra foglalja össze.

54. ábra. A természetközeli szennyvíztisztítási eljárások főbb típusai

Ezeknek az eljárásoknak előnyei és hátrányai is vannak:

Előnyök:

  • környezetbe illeszkedő létesítmények, kedvező lokális klímát biztosítanak és az aszályosodás mérséklődik a térségben a vizek helybentartása révén;

  • stabil tisztítási eredmény, mivel kevésbé érzékenyek a szennyvíz mennyiségi, minőségi ingadozására;

  • alacsony beruházási költség, a hagyományos/mesterséges szennyvíztisztításhoz viszonyítva 40-60%;

  • alacsony üzemeltetési költség, a hagyományos/mesterséges szennyvíztisztításhoz viszonyítva 20-60%;

  • egyszerű műszaki kialakítás, magas üzembiztonság, kevés gépi berendezés, elhanyagolható mennyiségű energiafogyasztás;

  • üzemeltetésük nem igényel magas szintű szaktudást (de gondosságot igen;

  • nincs kémiai anyag felhasználás (vagy csak csekély);

  • kis mennyiségű szennyvíziszap keletkezése;

  • fontos élettér létrehozása sokféle növény és állatfaj számára (rendszertől függően);

  • a tisztításban résztvevő növények hasznosíthatók (pl.: a zöldnövény, faanyag, nád felhasználható takarmány, etanol, többszörösen telített olajok és üzemanyag stb. előállítására);

  • hatékonyak nem csak a szerves anyag, hanem az eutrofizációt okozó nitrogén és foszfor, valamint a patogén baktériumok eltávolításában (rendszertől függően).

Hátrányok:

  • viszonylag nagy területigény;

  • fokozottan érzékeny területeken és magas talajvízállásnál, illetve egyes talajtípusoknál csak bizonyos technológiák, vagy az egyes kombinált megoldások alkalmazhatók, ami költségnövekedést jelenthet;

  • sok esetben eltérő szakértelmet igényel a hagyományos technológiákhoz viszonyítva;

  • egyes rendszerek (pl. tavas, gyökérmezős) tisztítási hatásfoka évszaktól függő lehet, ezért a műszaki méretezés (a téli lassabb működést figyelembe véve) nagyobb területet eredményez;

  • általános idegenkedés a kevésbé ismert megoldásoktól.

További előnyük - olcsóbb létesítésükön és működtetésükön túl - a más megoldásokhoz nem hasonlítható, járulékos haszon. Ilyen például, hogy egy jó nyárfás talajbiológiai (faültetvényes) tisztító telep üzemeltetési költsége nullszaldós lehet a fa hozadéka miatt (aparhanti példa). Ez annyit jelent, hogy az üzemeltetést fedezheti az eladott fából származó bevétel.

Faültetvényes talajbiológiai szennyvíztisztító rendszerek legfőbb jellemzői

  • A talajban a szennyvíz olyan természetes biológiai (talajbiológiai) tisztítása játszódik le, ahol ezáltal biztosított a víz és a tápanyagellátás is a faültetvények vegetációjához.

  • A faültetvények nem szigetelt rendszerek, ezért a tervezésük és kivitelezésük nagy pontosságot, speciális szakmai ismereteket igényel, hogy ne fordulhasson elő talaj, illetve talajvíz szennyezés.

  • Ezek a rendszerek - megfelelő tervezés, kivitelezés és üzemeltetés esetén - a szervesanyagok mellett a növényi tápanyagokat is képesek igen jó hatásfokkal eltávolítani a szennyvízből, melyek jelentős részét a növények hasznosítják.

  • Az e célból telepített erdőknek kiemelkedő jelentőségük van az ártalommentes szennyvíz-elhelyezés és -hasznosítás gazdaságos, egész éven át, időjárástól függetlenül történő megoldásában.

  • A faültetvények terhelhetősége sokszorosa a mezőgazdasági növényekének, ezért kisebb a területigényük is.

  • A termelt növény nem kerül emberi, vagy állati fogyasztásra, így enyhébbek a közegészségügyi korlátok.

  • A növényeknek elsősorban a szennyvizek hasznosításában van szerepük, mivel felveszik a bizonyos mértékig lebomlott, feltárolódott szennyeződéseket/tápanyagokat és természetesen kielégítik vízigényüket.

Tavas szennyvíztisztító rendszerek legfőbb jellemzői

A tavak olyan egyszerű, sorba kapcsolt elemekből álló szennyvíztisztító rendszerek, ahol a vízben élő mikroszervezetek (gombák, baktériumok, algák) lebontó tevékenységének következtében fokozatosan végbemegy a szennyvíz szervesanyagainak lebontása, mineralizálása, stabilizálása. Legfőbb tulajdonságaik:

  • A tavas rendszerek kedvezően és gazdaságosan használhatók mindenhol, ahol elegendő terület áll rendelkezésre, és megfelelőek az éghajlati viszonyok is.

  • A szennyvíztisztító tavak első, második, valamint bizonyos mértékig harmadik tisztítási fokozatként egyaránt alkalmazhatóak, ez meghatározza a kialakításukat is.

  • Alkalmasak:

    • lebegőanyag eltávolítására,

    • oldott szerves anyagok jelentős csökkentésére,

    • patogén-, koliform baktériumok eltávolítására,

    • a nitrogén(öN) és foszfor(öP) mérsékelt eltávolítására.

  • Előnyösek, mert egyszerű és rugalmas eljárások.

  • A mesterséges rendszereknél rugalmasabban képesek alkalmazkodni a szennyvíz hidraulikai-, illetve a szerves anyag terhelés változásaira.

  • A tavas szennyvíztisztítás különösen ott célszerű, ahol a telepre érkező vízmennyiség nagymértékű ingadozása várható (pl. üdülőterületek).

  • Általában több, egymást követő tóból álló tisztító rendszer szükséges.

  • Fontos, hogy a szennyvíztisztító tavakat mindig sorba kötve üzemeltessük.

Épített vízinövényes szennyvíztisztító rendszerek legfőbb jellemzői

  • A természetet utánozzák, annak öntisztító és raktározó képessége, illetve tápanyag (pl.: nitrogén, foszfor, kálium), valamint egyéb anyagok (széndioxid, szén és metán) felhasználó képessége szerint.

  • Jellemző rájuk a vízi környezet, a vízi környezethez alkalmazkodott növényzet, valamint speciális közeg (pl. talaj, homok, kavics, kő), ami általában különbözik a rendszert körülvevő talajtól.

  • Szigetelt rendszerek, ezért semmiképp nem szennyezik a környezetet.

  • A szennyvíz mennyiségi és minőségi ingadozásait jobban elviselik, mint a hagyományos szennyvíztisztító telepek (különösen a lebegőhínáros rendszerek).

  • Ide tartoznak tágabb értelemben a mesterséges mºCsarak, lápok, de a mesterséges tavak és tározók parti sávjai is, amelyek a szűrőhatásuk révén fontos szerepet játszanak a vizek jó állapotának megőrzésében.

  • Hatékonyan felhasználhatóak a szennyvizek tisztítására.

  • Egyes változatok igen hatékonyak a növényi tápanyagok (N, P) eltávolításában is.

  • Ezek a rendszerek általában szippantott szennyvíz kezelésére nem alkalmasak, vagy csak igen hatékony előkezelés után.

55. ábra. Az épített vízinövényes rendszerek főbb típusai

Összefoglalás

A szennyvíztisztítás során a természetben lejátszódó fizikai, kémiai és biológiai folyamatokat koncentráltan alkalmazzuk. Kisebb településeken hatékonyan működik a természetközeli szennyvíztisztítás, aminek több előnye és hátránya van.

Főbb típusai:

faültetvényes,

tavas,

épített vízinövényes,

kombinált.

Önellenőrző kérdések, feladatok

A következő állítások közül melyek igazak?

  1. A természetközeli eljárások egyik előnye a viszonylag nagy területigény.

  2. A faültetvényes tisztító rendszerek szigeteltek, ezért nem fordulhat elő talajvíz- szennyezés.

  3. Az épített vízinövényes rendszerek a legalkalmasabbak a szippantott szennyvíz tisztítására.

  4. A tavas rendszerek sorba kapcsolt tisztító tavak sorozatából állnak.

  5. A tavas rendszerek hatékonyan eltávolítják a lebegőanyag-tartalmat.

  6. Az épített vízinövényes rendszerek szigeteltek, ezért nem fordulhat elő talajvíz-szennyezés.