Ugrás a tartalomhoz

Szennyvíztisztítási technológiák I.

Dr. Simándi Péter (2011)

Szent István Egyetem

1. fejezet - Szennyvizek csoportosítása, mennyisége és tisztításának szükségessége

1. fejezet - Szennyvizek csoportosítása, mennyisége és tisztításának szükségessége

Bevezetés

A víz a levegővel együtt életközeg. Ez a közeg viszonylag bőségesen áll rendelkezésünkre, hiszen Földünk kétharmadát víz borítja. A viszonylagos vízbőség mögött azonban szigorú a realitás: Földünk vízkészletének csupán 2%-a édesvíz. Sajnos a fokozódó vízszennyezések miatt ennek is egyre kevesebb hányada felel meg mindennapos céljainknak. A vízszennyezés nem természeti, hanem emberi – antropogén – hatás, így a szennyeződés mértékének szabályozása is az ember kezében van.

Követelmény:

  • tudja csoportosítani a szennyvizeket összetételük és keletkezésük alapján;

  • értse meg a szennyvíztisztítás szükségességét;

  • a fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai alapján tudja kiválasztani a megfelelő tisztítási eljárásokat.

1. ábra. A szennyvízkezelés szükségessége

A vízszennyezés fogalma többféle megközelítésben definiálható.

A legegyszerűbb megfogalmazás szerint a vízszennyezés alatt az emberi tevékenység hatására kialakuló olyan körülményeket értjük, amelyek közvetlenül befolyásolják a felszíni, illetve a felszín alatti vizek minőségét. Vízszennyezés minden olyan hatás, amely felszíni és felszínalatti vizeink minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra, és benne végbemenő természetes életfolyamatok fenntartására csökken, vagy megszűnik.

Más megközelítésben a különböző veszélyes és egyéb anyagoknak a természetes vizek koncentrációját meghaladó értéke a vízszennyezés.

Egy harmadik definíció szerint vízszennyezést okoz minden olyan anyag megjelenése a vízben, amely károsan befolyásolja a természetes víz emberi fogyasztásra alkalmasságát, illetve korlátozza, vagy lehetetlenné teszi a vízi élet számára.

Vízszennyezés minden olyan a víz fizikai, kémiai, biológiai, bakterológiai, illetve radiológiai tulajdonságában – elsősorban emberi tevékenység hatására – bekövetkező változás, melynek következtében emberi használatra, illetve a természetes vízi élet számára való alkalmassága csökken, vagy megszűnik, illetve alkalmassá tétele költséges vagy szélsőséges esetben nem gazdaságos.

A vízszennyezésben 50%-ban az ipari és mintegy 25-25%-ban a mezőgazdaság, illetve a lakosság részesül a közép-európai országok adatai szerint.

2. ábra. A szennyezések csoportosítása vízben való megjelenésük alapján

A szennyvíz olyan emberi használatból származó hulladékvíz, mely szennyező anyagokat tartalmaz.

Szennyezőanyagok azok az anyagok, melyek a befogadóba jutva az ott lejátszódó biológiai folyamatokat jelentős mértékben megváltoztatják, illetve a befogadó további emberi célú felhasználhatóságát csökkentik, vagy lehetetlenné teszik.

A szennyező anyag vízbe jutása, a víz szennyezése, két módon történhet, a szennyező forrástól függően.

E szerint

  • pontszerű és

  • nem pontszerű, vagy diffúz

szennyezést különböztetünk meg.

3. ábra. A vízszennyezés módjai

A pontszerű szennyezés során a szennyező anyag a szennyező forrásból csővezetéken, vagy nyílt csatornán keresztül kerül a felszíni vagy felszín alatti vizekbe. Ilyen jellegű szennyezés például egy üzemből származó szennyvíz, vagy olajvezeték meghibásodása miatti talajvíz szennyezés.

A nem pontszerű (diffúz) szennyezés lényege, hogy a szennyező anyag nagyobb térbeli kiterjedésben kerül a vízbe. Ilyen jellegű szennyezést okoznak például egy zápor hatására bekövetkező felszíni lefolyással egy állóvízbe jutó, a talajból kimosódó növényi tápanyagok, vagy egy szabálytalan hulladék (szemét) lerakóból a csapadék hatására a talajvízbe mosódó toxikus anyagok.

A szennyező anyag hatására bekövetkező szennyeződés a felszíni, illetve felszín alatti vizek esetében egyaránt bekövetkezhet.

A szennyezés a szennyező anyag vízbe jutásával kezdődik (emisszió), majd a vízben terjedve (transzmisszió) kisebb-nagyobb víztömeg szennyeződhet (imisszió).

A szennyezők lehetnek élőlények, anyagok és energiák.

A szennyező anyagok olyan szervetlen elemek, ionok, illetve szervetlen és szerves vegyületek, amelyek a vízbe jutva az élőlények élettevékenységét kedvezőtlenül befolyásolják, életüket veszélyeztetik, az ember tevékenységét akadályozzák.

Sajátos szennyező anyagok az ún. kontaminánsok, amelyek abban a formában, ahogy az ember ezeket a környezetbe juttatja, még nem szennyezők, de átalakulásuk, helyváltoztatásuk szennyezőkké válnak. Ilyen kontaminánsok a műtrágyák, amelyek a növénytermesztés, vagy a kertészeti hulladék terhelés technológiája keretében a kivont tápanyagok pótolása céljából juttatnak a talajba.

A talajból a talajvízbe mosódnak, annak nitrátosodását vagy a felszínen lefolyó csapadék hatására bekövetkező erózióval, vagy kimosódással az állóvizekbe jutva, annak eutrofizálódását okozzák.

A víz szennyező anyagait a következő csoportba sorolhatjuk:

  • betegséget okozó ágensek (baktériumok, vírusok, protozoák, paraziták)

  • oxigénigényes hulladékok (házi szennyvíz, állati trágya és egyéb biológiailag lebomló szerves anyagok, amelyek csökkentik a víz oldott oxigéntartalmát)

  • vízoldható szervetlen anyagok (savak, sók, toxikus nehézfémek és vegyületeik)

  • szervetlen növényi tápanyagok (nitrát, foszfát)

  • szerves vegyületek (vízben oldódó, illetve nem oldódó olaj, kőolaj származékok, peszticidek, detergensek, stb.)

  • hordalékanyagok vagy szuszpendált anyagok (nem oldódó talajrészecskék, és egyéb szervetlen vagy szerves anyagok, amelyek a vízben szuszpendált formában maradnak)

  • radioaktív anyagok

  • radioaktív anyagok

Közműolló: közműves ivóvízzel ellátott lakosság aránya (%)  csatornázott területen élő lakosság aránya (%).

Szennyvizek típusai:

  • házi és intézményi szennyvíz: a háztartásokból és az intézményekből kikerülő szennyvíz, mennyiségét és összetételét a lakosság életmódja, szokásai és körülményei határozzák meg; mosó- és fürdővizekből, a konyhák elfolyó vizéből és a WC-lefolyó vizéből tevődik össze;

  • kevert (városi) szennyvíz; házi és ipari szennyvizet egyaránt tartalmazó szennyvíz;

  • ipari szennyvíz; az egyes iparágak és azok alkalmazott technológiája alapján keletkezett szennyvíz;

  • mezőgazdasági szennyvíz.

Szennyvízmennyiségek és minőségük

Házi és intézményi szennyvíz

  • Mennyisége a műszaki és kulturáltsági szinttől függ (ivóvízellátás és fogyasztás)

  • Fejlett országok: 100-160 L/fő/d (lakosegyenérték)

  • Fejlődő országok: lényegesen kevesebb, mint 100 L/fő/d

  • Közép-Európa: 100 L/fő/d közeli érték

  • Közép-Európa: 100 L/fő/d közeli érték

  • Budapest: 180 L/fő/d

A házi szennyvíz összetételét, illetve mennyiségét a vízfogyasztás jelentős mértékben befolyásolja. Nagyobb vízhasználat esetén hígul a szennyvíz, így szárazanyag tartalma csökken.

A szennyvizeket szerves (fehérjék, zsírok, cukrok, zsírsavak, detergensek, papír, stb.) vegyületek, illetve szervetlen (ammónia, foszfátok, klorid, szulfát, stb.) anyagok alkotják oldott vagy lebegő állapotban, és mikroorganizmusokat is tartalmaznak ezért járványügyi szempontból ez a szennyvíz a legveszedelmesebb.

A szennyvíz szárazanyag tartalma 1-2 mg l-1. A szennyezőanyagok egy része kiülepedhet. A szervesanyagok mennyisége több mint 50%, melyből a fehérje 40%, a szénhidrát 50%, a víz 10%. A friss házi szennyvíz pH-ja közel semleges. A városi szennyvíz átlagos vízminőségi jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza.

A szennyvíz mennyiségét meghatározza:

  • az adott ipar jellege;

  • a működő üzemek gyáregységek száma;

  • az alkalmazott technológia típusa és színvonala;

  • a vezetés és dolgozók környezettudata;

  • a vezetés és a dolgozók érdekeltsége;

  • technológiai fegyelem betartása.

Az ipari szennyvíz mintegy 80-90%-a a felhasználás során elszennyeződik. Az ipari használt vizek a következők:

  • hűtő, illetve gőzrendszerek kibocsátott vizei

  • technológiai használt víz

  • üzemi szociális használt vizek

  • az üzem területéről elvezetendő csapadékvíz

A használt hűtővíz csak hőszennyezést okoz, szennyezőanyag csak üzemzavar esetén kerülhet a vízbe.

Az ipari szennyvizek fajtái:

  • hűtővíz;

  • vegyipari szennyvíz;

  • fémkohászati szennyvíz;

  • gépipari szennyvizek;

  • elektronikai ipar szennyvizei;

  • bőripari szennyvizek;

  • textilipari szennyvizek;

  • papír- és cellulózipar szennyvizei.

Élelmiszeripari szennyvizek:

  • húsipari szennyvizek (vágóhidak);

  • cukorgyártás szennyvizei;

  • tejipari szennyvizek;

  • konzervgyári szennyvizek.

Az ipari üzemek közvetlenül felszíni befogadóba (határérték), vagy közcsatornába bocsáthatják szennyvizeiket. A közcsatornába bocsátás előtt előtisztítást a hatóság előírhat, ilyenkor a vállalkozás területén tisztítási technológiát kell megvalósítani.

Mezőgazdasági szennyvizek

A növénytermesztési technológiák fejlődésével kapcsolatban a kemikáliák (műtrágyák, peszticidek) széleskörű alkalmazása, az állattartásban az alom nélküli tartási technológia elterjedése (hígtrágya) jelentették potenciális veszélyt a vízkészletekre.

Nagyüzemi állattartásból származó hígtrágya, melynek mennyiségét meghatározza:

  • az állattartó telep jellege;

  • az állatok száma;

  • az alkalmazott technológia színvonala;

  • az alkalmazottak kulturális szintje.

Szennyezést okozhatnak ezen kívül a feldolgozó üzemek is.

Ezek a szennyező anyagok a vízi környezetre

  • elsődleges (közvetlen)

  • másodlagos (közvetett)

Közvetlen hatást jelent az állattartásban keletkező hígtrágya, melynek elhelyezése, komoly gondot jelent. A közvetett hatást kiváltó tényező a kemikáliák felhalmozása, melyek a talajból mind a felszíni, mind a felszín alatti vizekbe ki- illetve bemosódhatnak. A mezőgazdasági szennyvizek összetételére jellemző a nagymértékű szennyezettség, igen magas lebegőanyag-tartalom és a gyors bomlás miatti besavanyodási hajlam. Szállíthatóságát megkönnyítheti a magas víztartalom, így csővezetéken is továbbítható.

A szennyvizek jelentős része mikroorganizmusokkal (baktériumok, gombák, stb.) is szennyezett, ezért állathigiéniai és közegészségügyi szempontból problémát okozhatnak.

Ezért ezek kijuttatása a környezetbe komplex (környezetvédelmi, közegészségügyi, vízgazdálkodási, növénytermesztési) mérlegelést igényel.

A szennyvízben található anyagok

  • Szénhidrátok

    • Egyszerű szénhidrátok (pl. cukrok);

    • Összetett szénhidrátok (poliszacharidok):

      • Keményítő (biológiailag könnyen bontható)

      • Cellulóz (biológiailag nehezen bontható);

  • Zsírok, olajok:

    • Kémiai szerkezet alapján – zsírok

    • Kémiai szerkezet alapján – olajok;

  • Fehérjék;

  • Hosszú szénláncú zsírsavak;

  • Oldott szerves savak;

  • Detergensek;

  • Szabad aminosavak;

  • Egyéb szerves anyagok;

  • Oldott szervetlen vegyületek (savak, lúgok, sók, stb.);

  • Különböző összetételű lebegő anyagok.

Szennyvizek jellemzése

  • fizikai,

  • kémiai,

  • biológiai (bakteriológiai) paraméterek alapján (1. táblázat).

1. táblázat. A szennyvizek fontosabb jellemzői

Hogy mikor melyik jellemző ismeretére van szükség, az függ:

  • a szennyvíz eredetétől és éves változásától (szezonális),

  • az aktuális tisztítási megoldástól,

  • az elérendő tisztított víz minőségétől (határérték).

A szennyvíztisztítás szükségessége

  • A befogadó élővilágának megteremteni a megfelelő életfeltételeket;

  • a befogadó oxigénháztartásának helyreállítása;

  • esztétikai okok;

  • eutrofizáció megakadályozása, illetve csökkentése.

Mit kell eltávolítanunk és hogyan?

  • Szilárd állapotú anyagokat (lebegőanyag)

  • Oldott anyagokat

  • Szervetlen anyagokat (viszonylag kevés)

  • Szerves anyagokat (sok):

    • biológiailag jól bontható

    • biológiailag közepesen bontható

    • biológiailag nehezen (vagy nem) bontható

Miért kell eltávolítani a szennyező anyagokat?

A szennyvíztisztítás célja, hogy a használat során szennyezett vizek szennyeződés előtti állapotát visszaállítsa.

A szennyvíztisztítási technológiára veszélyes anyagok az alábbiak:

  • Szilárd és vízben oldhatatlan hordalékanyagok, amelyek könnyen ülepednek, de a csatornából, vagy a tisztítótelep műtárgyaiból nehezen távolíthatóak el.

  • Káros mennyiségű zsiradékok, olajok és kátrányok.

  • Mérgező gázok, vagy olyan anyagok, amelyek átalakulás során ilyen gázokat hozhatnak létre, illetve mindenféle mérgező és toxikus anyag, pl. növényvédő szer.

  • Tűzveszélyes anyagok, amelyek robbanó elegyet képezhetnek.

  • Káros mennyiségű patogén fertőző anyagok.

  • Lúgos vagy savas anyagok, amelyeknek pH-ja 7,5-nél nagyobb vagy 6,5-nél kisebb.

  • Olyan szennyvizek, amelyeknek hőmérséklete 50 oC-nál magasabb.

  • Radioaktív anyagokkal szennyezett szennyvizek (nagyobb, mint 10-6 mikro Curie/cm3).

2. táblázat. A vízszennyezés csökkentésének lehetőségei

A szennyvíztisztítás folyamatát vázlatosan a 4. ábra mutatja be.

4. ábra. A szennyvíztisztítás vázlatos folyamata

További információkat szerezhet még a sulinet portálon

Összefoglalás

A szennyvíz emberi használatból származó hulladékvíz, mely szennyező anyagokat tartalmaz. Lehet lakossági, termelési, kevert és mezőgazdasági. Mennyisége és összetétele az életszínvonaltól, szokásoktól, az alkalmazott technológiától, stb. függ. Magyarországon a lakossági szennyvíz átlagos mennyisége 80-120 L/fő/d.

A szennyvízben különböző eredetű és összetételű anyagok találhatók eltérő fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságokkal. Ebből adódóan, mielőtt egy fogadóba engednénk be, meg kell tisztítani.