KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: V. modul: A víz és védelme

14. lecke: Szennyvíztisztítás

|  | Cél: A lecke célja, hogy a hallgatók megismerjék a szennyvíztisztítás alapvető technológiáit.
| Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes
| megnevezni a szennyvíztisztítás három fő szakaszát, megnevezni a szennyvíztisztítás mechanikai és biológiai szakaszának alapvető céljait és műtárgyait, ábráról és/vagy fényképről felismerni a szennyvíztisztítás mechanikai és biológiai szakaszának műtárgyait, saját szavaival elmagyarázni az eleveniszapos szennyvíztisztítást, saját szavaival megnevezni a mesterséges és a természetközeli biológiai szennyvíztisztítás közötti különbségeket, példákat sorolni a szennyvíziszapok jellemző kezelési módjára, megnevezni az egyedi szennyvíztisztítási eljárások lehetséges műszaki megoldásait.
| Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége.
| Kulcsfogalmak:
| mechanikai szennyvíztisztítás biológiai szennyvíztisztítás kémiai szennyvíztisztítás szennyvíziszap.
| 1. A vízszennyezés csökkentésének lehetőségei
| A vízszennyezés elleni védekezésre többféle lehetőség áll rendelkezésre:
| a szennyezést megszüntető vagy csökkentő technológiai módosítás; technológiai módosítás a víztakarékosság érdekében (pl. a víz többszörös vagy ismételt felhasználása); a szennyvizekben található értékes anyagok visszanyerése; a szennyvizek összegyűjtése és a szennyvíz tisztítása.
| A továbbiakban csak a szennyvíztisztítással foglalkozunk részletesebben. A települési szennyvizek tisztítása három fő szakaszból áll: (1) mechanikai, (2) biológiai, (3) kémiai tisztítás (1. ábra). Természetesen nem mindegyik szennyvíztisztító telepen alkalmazzák mindhárom fázist. Az ipari szennyvizek egy része a kommunális szennyvizeknél alkalmazott technológiákkal tisztítható, csupán az üzemelés paraméterei (időtartam, méretek) változnak. Számos ipari szennyvíz azonban speciális tisztítási eljárást igényel: pl. a szennyvizek kémhatásának közömbösítése, olaj-, nehézfém-, cianidtartalmú stb. szennyvizek kezelése.
| Azonosítsa be az ábrán a települési szennyvíztisztítás három fő szakaszát!
A szennyvíztisztítás folyamatábrája
1. ábra
| 2. Szennyvíztisztítás
| 2.1. Mechanikai/elsődleges szennyvíztisztítás
| Tanulmányozza az 1., 2., 3., 4. ábrákat és az 1-5. képeket! Segítségükkel értelmezze a mechanikai szennyvíztisztítás céljait és jegyezze meg a műtárgyait!
| A mechanikai szennyvíztisztítás célja a durva szennyezőanyagok, ülepíthető és finom lebegőanyagok eltávolítása. Műtárgyai a rácsok, homokfogók, ülepítő medencék.
| A rácsok a szennyvízben úszó nagyméretű szilárd anyagok felfogására szolgálnak (2. ábra, 1. kép).
Gépi tisztítású íves rács
2. ábra
Gépi tisztítású síkrács a győri szennyvíztisztító telepen
1. kép
| A homokfogó a szennyvíz 0,1-0,2 mm-nél nagyobb ásványi szemcséit távolítja el. Ezek többnyire hosszanti átfolyású, vályús kiképzésű medencék, amelyekben a szennyvíz sebessége lecsökken, legfeljebb 30 cm/s-ra. A kiülepedett homokszemcsék a fenéken gyűlnek össze, ahonnan kaparólemezek kotorják őket az e célra szolgáló aknába, az ún. zsompba (3. ábra, 2., 3. kép). Gyakran zsírfogó is kapcsolódik hozzájuk.
Vízszintes átfolyású, iker elrendezésű homokfogó keresztmetszete
3. ábra
Homokfogó: bal oldalon a zsírfogó, jobb oldalon (a kép közepén) a homokfogó rész. A műtárgy üres, a képen nem üzemel (győri szennyvíztisztító telep).
2. kép
Homokfogó: bal oldalon a zsírfogó, jobb oldalon a homokfogó rész (győri szennyvíztisztító telep, felújítás előtti állapot).
3. kép
| Az ülepítő medencékben ülepítik le a durvább iszapanyagot, kis (1 cm/s körüli) áramlási sebesség mellett (előülepítés). A víz tartózkodási ideje általában 2-3 óra. Az iszapot az ülepítőtérből el kell távolítani, hogy a szennyvíz csak minél kevesebb ideig érintkezzen vele, bomlástermékeit ne tudja felvenni. Az ülepítő medencék többfélék lehetnek, a 4. ábra és a 4., 5. képek egy sugárirányú átfolyású, kör alaprajzú, gépi kotróberendezéssel ellátott ún. Dorr-típusú ülepítőt mutatnak be.
Dorr ülepítő
4. ábra
Dorr ülepítő üres állapotban (győri szennyvíztisztító telep)
4. kép
Dorr ülepítő (győri szennyvíztisztító telep)
5. kép
| 2.2. Biológiai/másodlagos szennyvíztisztítás
| Jegyezze meg a biológiai szennyvíztisztítás fő céljait és működésének lényegét!
| A biológiai szennyvíztisztítás célja a szerves anyagok eltávolítása és a nitrifikáció. A biológiai tisztítás a mikroorganizmusok tevékenységén alapul: a mikroorganizmusok a szerves vegyületek lebontásakor keletkező energiát saját életműködésükhöz használják fel. A szerves anyag energiatermelésben részt vevő része szén-dioxiddá, szulfáttá, vízzé alakul át, míg más része az új sejtanyag felépítésére használódik el. A sejttömeg (eleveniszap) utóülepítéssel elkülöníthető a megtisztított szennyvízből. A biológiai tisztítás lehet természetes/természetközeli és mesterséges.
| Tanulmányozza a 6., 7., 8. képeket! Segítségükkel értelmezze az eleveniszapos szennyvíztisztítás folyamatait! Jegyezze meg a mesterséges biológiai szennyvíztisztítás három fő módszerét!
| A mesterséges biológiai tisztítás módszerei a csepegtetőtestes (jórészt a múlt), az eleveniszapos (jelen) és a biofilmes (jelen és jövő) tisztítás. Az eleveniszapos medencében pelyhes szerkezetű eleveniszapként lebegnek a vízben a mikroorganizmusok. A tisztítást az eleveniszap végzi. Az oxigénellátás, az eleveniszap lebegésben tartása és az egyenletes koncentráció biztosítása céljából a szennyvizet levegőztetik és keverik (6. kép), de a tisztítás hatékonyságának növelésére az aerob medencéken kívül velük sorba kötve oxigénmentes medencéket is alkalmaznak (itt másfajta mikroorganizmusok végzik a tisztítást) (7. kép). A levegőztetés igen jelentős tétel a szennyvíztelepek energiaszükségletében. Az eleveniszap eltávolítása céljából a biológiai tisztítás végén a szennyvizet utóülepíteni kell (8. kép).
Levegőztetett eleveniszapos medence (győri szennyvíztisztító telep)
6. kép
Nem levegőztetett eleveniszapos medence (győri szennyvíztisztító telep)
7. kép
Szennyvíz utóülepítése hosszanti átfolyású ülepítő medencében a győri szennyvíztisztító telepen (a képen a lebegő eleveniszap is látszik).
8. kép
| Gyűjtse ki a természetközeli biológiai szennyvíztisztítási technológiák alapvető különbségeit a mesterséges műtárgyakkal szemben! Az 5. ábra segítségével értelmezze a gyökérzónás eljárást!
| A természetközeli biológiai szennyvíztisztítási technológiákban a szerves anyag lebontása energiaigényes levegőbevitel nélkül, a természetes öntisztulási folyamatokra alapozva valósul meg. Ugyanúgy mikroorganizmusok végzik a lebontást, mint a mesterséges biológiai tisztítási módszereknél, de a szerves anyag bontásához szükséges oxigén utánpótlása lassúbb. Az oxigén diffúzióval, a makrofitonok aktív transzportjával vagy az algák fotoszintézise révén jut a rendszerbe. Emiatt azonos mennyiségű szennyvíz tisztításához a mesterséges technológiákhoz képest hosszabb tartózkodási idő és nagyobb helyigény szükséges. Beruházási, működési költségük kisebb, mint az eleveniszapos technológiáké, működtetésükhöz különösebb szaktudás nem kell, energiaigényük csekély, zömében környezetbe illő, környezetbarát technológiákkal valósíthatók meg. Közéjük tartoznak a különféle szennyvíztisztító tavak, a gyökérzónás szennyvíztisztítás, a lebegőnövényes szennyvíztisztítás.
Gyökérzónás szennyvíztisztítás
5. ábra
| 2.3. Kémiai/harmadlagos szennyvíztisztítás
| A felszíni vizeket az utóbbi időben egyre több mikroszennyező és növényi tápanyag terheli. Ezeknek az eltávolítására a mechanikai és biológiai tisztítás önmagában nem mindig elegendő, ezért a kívánt mértékű tisztítási hatásfok elérésére különféle vegyszeres kezeléseket fejlesztettek ki. Ezek alkotják a harmadik szennyvíztisztítási fokozatot, a kémiai tisztítást. Számtalan eljárásból állhat, a szennyvíz jellegétől függően. Ezeket a vegyszeres kezeléseket a biológiai tisztítás előtt vagy után lehet alkalmazni. Ha például toxikus anyagok fordulnak elő a vizekben, akkor célszerű a biológiai tisztítás előtt, különben a mérgező anyagok gátolhatják a mikroorganizmusok működését. Mivel a kémiai tisztítás igen költséges, ezért a települési szennyvíztisztításban csak indokolt esetben alkalmazzák. Az ipari szennyvizek tisztításakor azonban gyakoriak (pl. fémszennyezések eltávolítása, biológiailag nehezen bontható anyagok kezelése).
| A szennyvíztisztítás végén fertőtlenítés ritkán zajlik, ezt inkább a vízkezelések során (a víz megtisztítása ivóvíz céljára) alkalmazzák. A fertőtlenítés történhet klórozással (klórgáz, nátrium-hipoklorit, klórmész formájában), ózonos és UV-sugárzásos fertőtlenítéssel.
| 3. Szennyvíziszapok kezelése
| Jegyezze meg a szennyvíziszapok kezelésének módszereit!
| A szennyvíztisztítás során a mechanikai tisztításkor az ülepítő medencékben, valamint biológiai tisztításkor (fölös eleveniszap) szennyvíziszap keletkezik. A keletkezett szennyvíziszapok jellemzőbb kezelési módjai a következők:
| mechanikai víztelenítés és szárítás, anaerob rothasztás és szikkasztás, égetés, komposztálás (mezőgazdasági hulladékkal, tőzeggel, háztartási szeméttel együtt), mezőgazdasági hasznosítás (termőföldek tápanyagpótlása, szigorú feltételekhez kötött, káros anyag nem lehet benne), deponálás (lerakás).
| A szennyvíziszap rothasztó tornyokban történő kezelésének mellékterméke a biogáz, amely főként metánból és szén-dioxidból áll. Ezt gázmotorokban elégetve fedezhető a szennyvíztisztítás energiaigényének egy része.
| 4. Egyedi szennyvíztisztítási eljárások
| Gyűjtse ki és jegyezze meg az egyedi szennyvíztisztítási eljárások technológiai megoldásait! Tanulmányozza a 6. és 7. ábrát a berendezésekben lezajló folyamatok megértéséhez!
| A csatornahálózattal nem rendelkező területeken számos technológiai megoldás létezik a szennyvizek egyedi tisztítására. A legegyszerűbb a zárt tárolós megoldás: a zárt tárolóba gyűjtött szennyvizet időnként kiszippantják és elszállítják.
| A házi szennyvíztisztító kisberendezésekben a nagybani szennyvíztisztításhoz hasonló folyamatok játszódnak le. Az egyik - hagyományosabb - műszaki megoldást az oldómedencékkel kombinált szikkasztás jelenti (6. ábra). Az oldómedencébe vezetett szennyvíz ülepíthető szennyeződései a fenéken halmozódnak fel, a víznél kisebb sűrűségű anyagok pedig a felszínen úszó réteget képeznek. Az oldómedencével megtisztított szennyvizet a szikkasztó-berendezések juttatják a talajba.
Sorba kapcsolt oldóaknák. (A kifolyó víz a talajban elszikkasztásra kell kerüljön.)
6. ábra
| A másik technológiai megoldást a modern szennyvíztisztító kisberendezések jelentik. Ezen rendszerek fő felépítői: előülepítő fázis iszaptárolóval, csepegtetőtestes/eleveniszapos fázis levegőztetéssel és utóülepítő fázis (7. ábra). A tisztított szennyvíz a befogadóba (felszíni víz) vezethető vagy a talajba szikkasztható.
Szennyvíztisztító kisberendezés. Az első tartályban a szennyvíz ülepedése történik. A második tartály első felében zajlik a biológiai tisztítás (csepegtetőtestes kivitelezéssel), majd az utóülepítés.
7. ábra

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Nevezze meg a szennyvíztisztítás 3 fő szakaszát!
| 2. Sorolja fel, milyen célokat szolgál a mechanikai szennyvíztisztítás!
| 3. Nevezzen meg 3 olyan műtárgyat, amelyet a mechanikai szennyvíztisztításban használnak!
| 4. Melyek a biológiai szennyvíztisztítás céljai?
| 5. Milyen műtárgyban történik a biológiai szennyvíztisztítás?
| 6. Nevezze meg a képeken látható műtárgyakat! A szennyvíztisztítás melyik lépésében használják?
| 7. Mutassa be egy-két mondatban az eleveniszapos szennyvíztisztítás lényegét!
| 8. Hasonlítsa össze a mesterséges és a természetközeli biológiai szennyvíztisztítást az alábbi táblázat kitöltésével!
Biológiai szennyvíztisztítás | Mesterséges | Természetközeli
Lebontó ágensek | mikroorganizmusok |
Levegőztetés |  |
Oxigén utánpótlás | gyors |
Beruházási költség |  |
Működési költség |  |
| 9. Mondjon legalább 5 példát a szennyvíziszapok kezelésének lehetőségire!
| 10. Nevezzen meg legalább két egyedi szennyvíztisztítási lehetőséget!