A tĂşlnĂ©pesedĂ©s Ă©s a fokozĂłdĂł szárazság miatt a megfelelĹ‘ szennyvĂzkezelĂ©s a 21. század egyik megoldandĂł problĂ©mája. A három fĹ‘ szennyezĹ‘ forrás – az ipar, a mezĹ‘gazdaság Ă©s a lakosság – terhelik nagy mĂ©rtĂ©kben Ă©lĹ‘vizeinket. MikĂ©ppen oldhatĂł meg a szennyvĂz tisztĂtása? Most megmutatjuk ennek az összetett folyamatnak a lĂ©pĂ©seit.
Dihidrogén-monoxid
Ez a hosszĂş nĂ©v sokakat megijeszthet. Az emberek tudatlanságbĂłl nemritkán mĂ©rgezĹ‘nek titulálják ezt az anyagot. Holott nincs másrĂłl szĂł, mint a H2O-rĂłl, azaz a vĂzrĹ‘l. Noha a Föld 70%-át ez az anyag borĂtja, ennek tĂşlnyomĂł többsĂ©ge a tengerek Ă©s az Ăłceánok sĂłs vize, amely emberi fogyasztásra alkalmatlan. Az 1%-nyi Ă©desvĂzre Ă©rdemes nagyon vigyázni, körĂĽltekintĹ‘en alkalmazni.
De miért van ennyi belőle?
Mint emlĂtettĂĽk, a bolygĂł nagy rĂ©sze vĂz, Ă©s ez nem vĂ©letlenĂĽl van Ăgy. A vĂz V-alakĂş molekulájában közĂ©pen helyezkedik el az oxigĂ©n, Ă©s kĂ©t oldalrĂłl (mintha csak egy felnĹ‘tt kĂ©t kezĂ©t fognák a gyerekek) szimmetrikusan kapcsolĂłdnak a hidrogĂ©natomok. A hidrogĂ©n Ăşgynevezett hidrogĂ©nkötĂ©s vagy hidrogĂ©nhĂd kialakĂtására kĂ©pes a periĂłdusos rendszer pár elemĂ©vel, köztĂĽk az oxigĂ©nnel is. Ez a legerĹ‘sebb másodrendű kötĂ©s, amely atomok között lĂ©trejöhet, Ă©s a kötĂ©s magas energiáját a vĂzmolekula stabilitása támasztja alá. PĂ©ldául a hidrogĂ©n a kĂ©nnel nem kĂ©pes ennek az erĹ‘s kötĂ©snek a kialakĂtására, Ăgy lehetsĂ©ges az, hogy a kĂ©n-hidrogĂ©n (a záptojás kellemetlen szagát okozĂł anyag) hiába nehezebb molekulatömegű, mint a vĂz, szobahĹ‘mĂ©rsĂ©kleten gáz, szemben a stabilabb vĂzzel, amely folyĂ©kony.
A többsĂ©gben lĂ©vĹ‘ elemek stabilitását a lĂ©gkörben szintĂ©n 70% körĂĽli arányban elĹ‘fordulĂł nitrogĂ©ngáz (N2) jelenlĂ©te is alátámasztja. Ez esetben a kĂ©t nitrogĂ©natom között háromszoros kovalens kötĂ©s alakul ki, amely a legerĹ‘sebb elsĹ‘rendű kötĂ©s, Ă©s minĂ©l többszörös, annál több energiára van szĂĽksĂ©g ahhoz, hogy a molekulát a kötĂ©sek mentĂ©n kettĂ© lehessen hasĂtani. A nitrogĂ©ngáz esetĂ©ben erre a villámlás extrĂ©m körĂĽlmĂ©nyei adnak lehetĹ‘sĂ©get.
Mennyi vizet használunk?
A naponta ajánlott 2 liter vĂz elfogyasztása mellett számos más tevĂ©kenysĂ©g jár nagy vĂzfelhasználással. Egy átlagos nĂ©gyfĹ‘s család napi 500–600 liter vizet fogyaszt el. Rengetegnek hangzik, nem?
NĂ©zzĂĽk, hogy pontosan mire folyhat el ennyi vĂz! Ne feledkezzĂĽnk meg arrĂłl, hogy ezek az adatok közelĂtĂ©sek, egy szemĂ©ly fogyaszthat többet vagy Ă©ppen kevesebbet is az alábbi tevĂ©kenysĂ©gek elvĂ©gzĂ©sekor.
- Zuhanyzás, tusolás: 40–70 liter
- Kádfürdő: 100–120 liter
- Mosás mosógéppel: 40–60 liter
- VĂ©céöblĂtĂ©s: 10–15 liter
- Kézmosás: 3–5 liter
- Mosogatás kézzel: 40–60 liter
- Mosogatás géppel: 10–15 liter
A statisztikák szerint egy fejlett országban Ă©lĹ‘ ember napi Ă©lelmiszer-szĂĽksĂ©gletĂ©nek fedezĂ©sĂ©re körĂĽlbelĂĽl 3000 liter vĂzre van szĂĽksĂ©g, Ă©s ez a hatalmas szám nem tartalmazza a fenti listában leĂrtakat. De miĂ©rt kell ennyi vĂz? SzĂĽksĂ©g van a növĂ©nyek öntözĂ©sĂ©re, legyenek ezek takarmányok vagy közvetlenĂĽl elfogyasztott növĂ©nyek. Emellett szerepet játszik az állatok itatása Ă©s a hĂşsfeldolgozás is.
ĂŤgy spĂłrolj a vĂzzel!
Összegyűjtöttünk pár tanácsot, amelyek hasznosak lehetnek. Bizonyára nem először hallod őket.
- Inkább válaszd a rövid zuhanyzást, mint a hosszú kádfürdőt!
- Vásárolj mosogatĂłgĂ©pet! Noha a gĂ©p fogyaszt áramot, amelynek szintĂ©n van környezeti terhelĂ©se, jĂłval kevesebb vizet Ă©s emellett idĹ‘t fog igĂ©nyelni az edĂ©nyek tisztĂtása.
- Csak akkor mosd ki a ruháidat, ha tényleg szükség van erre! Nem kell egy farmert vagy kabátot egy hordás után a szennyesbe dobni. Természetesen ezek a határok mindenkinél mások, de érdemes őket feszegetni.
- MĂg rĂ©gebben szokás volt a szállodákban, hogy naponta cserĂ©ltek ágyneműt Ă©s törölközĹ‘t, ma már nem egy helyen kiĂrják a fĂĽrdĹ‘szobákban, hogy csak a földre helyezett törölközĹ‘ket viszik el kimosni.
- Már lĂ©tezik, de sajnos mĂ©g nem kellĹ‘en terjedt el a szĂĽrkevĂzzel törtĂ©nĹ‘ vĂ©céöblĂtĂ©s. Ez azt jelenti, hogy a kĂ©zmosásra, zuhanyzásra elhasznált vizet egy másik tartályban gyűjtik, Ă©s ebbĹ‘l merĂtik az öblĂtĂ©shez szĂĽksĂ©ges vizet. Sajnos ahhoz, hogy ezt bevezessĂĽk a saját otthonunkban, komoly összegekre Ă©s nem mellesleg Ă©pĂtkezĂ©sre van szĂĽksĂ©g. Ez tömeges szinten addig nem lehetsĂ©ges, amĂg a problĂ©ma nem növi ki magát olyan hatalmassá, hogy az állam Ă©rdemesnek tartson támogatást nyĂşjtani az átalakĂtásokra.
- Vásároljunk kevesebb ruhadarabot! A textilipar az egyik leginkább környezetszennyezĹ‘ iparág, amely rengeteg vĂz felhasználását igĂ©nyli.
- Élj papĂrmentesen! A textilipar mellett a papĂripar is a nagy vĂzfogyasztĂł iparágak közĂ© tartozik. SzerencsĂ©re egyre több cĂ©g Ă©s vállalat áll át papĂrmentessĂ©gre.
Mi törtĂ©nik a szennyvĂztisztĂtĂłban?
A három fĹ‘ szennyezĹ‘ forrás a lakosság, az ipar Ă©s a mezĹ‘gazdaság. Ezek szennyvizĂ©n kĂvĂĽl az esĹ‘vĂz is a szennyvĂztisztĂtĂłkba kerĂĽl. ĂŤgy a naponta befolyĂł mennyisĂ©get nagymĂ©rtĂ©kben meghatározza az idĹ‘járás. A FĹ‘városi Csatornázási Művek oldalán közzĂ©tett informáciĂłk szerint az Ă©szak-pesti Ă©s a dĂ©l-pesti telepek összesĂtett kapacitása körĂĽlbelĂĽl 280 m3/nap. A szennyvĂz tisztĂtása során fizikai, kĂ©miai Ă©s biolĂłgiai mĂłdszereket alkalmaznak.
ElsĹ‘dleges tisztĂtás
A beĂ©rkezĹ‘ szennyvĂz elĹ‘ször kĹ‘fogĂłkon áramlik keresztĂĽl. Ezek segĂtsĂ©gĂ©vel felfogják a csatorna fenekĂ©n görgetett anyagokat. Második lĂ©pĂ©skĂ©nt a vĂz vastag rácsokon folyik át. Ezek feladata a kĂ©sĹ‘bbi lĂ©pĂ©sek során alkalmazott felszerelĂ©sek esetleges megrongálását vagy meghibásodását okozĂł nagyobb szennyezĹ‘k kiszűrĂ©se. El sem hinnĂ©nk, mennyi mindent szoktak találni (telefonokat, gyerekjátĂ©kokat, mĂ©g műfogsorokat is).
A harmadik lĂ©pĂ©s az, hogy a homokfogĂł medencĂ©kben hagyják leĂĽlepedni a homokot, amelyet az esĹ‘vĂz az utcárĂłl könnyedĂ©n bemoshatott a szennyvĂzbe. Ez is károsĂtaná a gĂ©peket, ha a kezelendĹ‘ szennyvĂzben maradna. Miután a homok leĂĽlepedett, zsĂrfogĂłkban leválasztják a vĂz felszĂnĂ©n lebegĹ‘ zsĂr- Ă©s olajszigeteket, amelyek pĂ©ldául a szennyes edĂ©nyek elmosásával kerĂĽlhettek bele a kezelendĹ‘ vĂzbe.
Miután sikeresen lezajlott a fenti, pusztán fizikai lĂ©pĂ©sekbĹ‘l állĂł tisztĂtás, következhet a biolĂłgiai Ă©s a kĂ©miai tisztĂtás.
Másodlagos tisztĂtás
A vĂz legnagyobb szennyezĹ‘i a szerves anyagokbĂłl állĂł, foszfort Ă©s/vagy nitrogĂ©nt tartalmazĂł vegyĂĽletek, amelyeket el kell távolĂtani. A nitrogĂ©n elsĹ‘sorban emberi Ă©s állati ĂĽrĂĽlĂ©kkel Ă©s vizelettel, fehĂ©rjĂ©kkel kerĂĽlhet a szennyvĂzbe, mĂg a foszfortartalmĂş szennyezĹ‘k a vizelet Ă©s az ĂĽrĂĽlĂ©k mellett a mosĂłszerekben találhatĂłk nagy mennyisĂ©gben. [1]
Eutrofizáció
De miĂ©rt szĂĽksĂ©ges a fenti anyagokat eltávolĂtani? Amennyiben a nitrogĂ©n- Ă©s a foszfortartalmĂş anyagok feldĂşsulnak az állĂłvĂzben mint többlet tápanyagok, ez az állĂłvĂz algásodásához vezethet. Ez azĂ©rt problĂ©ma, mert az alga beborĂtja a vĂz felszĂnĂ©t, Ăgy a fĂ©ny nem jut el a tĂł alsĂłbb rĂ©tegeibe, ezĂ©rt a fitoplanktonok elpusztulnak. A fitoplankton, más nĂ©ven mikroalga a szárazföldi növĂ©nyekhez hasonlĂłan klorofillt tartalmaz, Ă©letĂ©hez Ă©s növekedĂ©sĂ©hez napfĂ©nyre van szĂĽksĂ©ge. A pusztulásuk problĂ©ma, mert jelenlĂ©tĂĽk számos vĂzi táplálĂ©klánc alapja, Ă©s ezek az Ă©lĹ‘lĂ©nyek termelik a lĂ©gköri oxigĂ©n felĂ©t. Az elhalt fitoplanktonokat a tĂłban lĂ©vĹ‘ baktĂ©riumok elfogyasztják, Ăgy a vĂz oxigĂ©ntartalma csökken. Ez okozza a halállomány pusztulását, mert a vĂzben nincs számukra elegendĹ‘ mennyisĂ©gű oldott oxigĂ©n. Emellett a többlet tápanyagot olyan fitoplanktonok is elfogyaszthatják, amelyek toxikus anyagokat állĂtanak elĹ‘, Ăgy ezek koncentráciĂłja megnövekszik a vĂzben. BekerĂĽlhetnek akár a táplálĂ©kláncba is.
A foszfor- Ă©s nitrogĂ©ntartalmĂş anyagok eltávolĂtása
A FĹ‘városi Csatornázási Művek oldalán találhatĂł informáciĂłk szerint a foszfor eltávolĂtása vegyszeradagolással törtĂ©nik, Ăgy csapadĂ©k keletkezik (a kĂ©miában ez kicsapott, szilárd, jĂłl láthatĂł anyagot jelent). Ezt szűrĂ©ssel el tudják távolĂtani. Ezután elĹ‘ĂĽlepĂtĹ‘kben kiĂĽlepĂtik a lebegĹ‘ szerves anyagokat.
A karbamidbĂłl állĂł vizeletet a szervezetĂĽnkben találhatĂł ureáz enzim ammĂłniává (NH3) Ă©s szĂ©n-dioxiddá (CO2) hidrolizálja. Az ammĂłniát – amely a vĂzben savas kĂ©mhatásának köszönhetĹ‘en ammĂłnium-ionná alakul (NH4+) – el kell távolĂtani. Ez eleveniszapos levegĹ‘ztetĹ‘ medencĂ©kben törtĂ©nik, amelyeknek több fajtájuk van. LĂ©nyegĂĽk, hogy aerob körĂĽlmĂ©nyek között (oxigĂ©ngáz felhasználásával) a mikroorganizmusok oxidálják az ammĂłniumiont, ekkor nitrition (NO2–), majd nitrátion (NO3–) keletkezik. Ezt a lĂ©pĂ©st nevezik nitrifikáciĂłnak. A mikroorganizmusok emellett táplálĂ©kkĂ©nt használják a szerves anyagokat, Ăgy lebontják a finom rĂ©szecskĂ©ket, amelyeket korábban nem tudtak kiszűrni, Ă©s bolyhok (flocs) keletkeznek, amelyeket könnyebb eltávolĂtani. Ezt követĹ‘en anaerob körĂĽlmĂ©nyek között (oxigĂ©ngáz jelenlĂ©te nĂ©lkĂĽl) a nitrátiont gáz állapotĂş nitrogĂ©nnĂ© alakĂtják (N2) (denitrifikáciĂł), amelyet kiengedhetnek a levegĹ‘be. A nitrogĂ©ngáz előállĂtása során azonban, ha nem megfelelĹ‘ek a körĂĽlmĂ©nyek, N2O keletkezhet, amely ĂĽvegházhatásĂş gáz. A technolĂłgia hátránya, hogy nem tudják nyomon követni, hogy mennyi gáz szökik ki.
Harmadlagos kezelés
Ez a legutolsĂł lĂ©pĂ©s, amelyet sok esetben nem is alkalmaznak, csak akkor, ha valĂłszĂnűleg közvetlenĂĽl emberekkel Ă©rintkezhet a kezelt szennyvĂz. Egy ultraszűrĂ©st követĹ‘en a vizet fertĹ‘tlenĂtik. Ez törtĂ©nhet klĂłrral (ez esetben arra kell figyelni, hogy a vĂz pH-ja megváltozik, amelyet visszaengedĂ©s elĹ‘tt vissza kell változtatni semlegessĂ©), Ăłzonnal vagy UV-sugárzással. UtĂłbbi nem öli meg a kĂłrokozĂłkat, csak károsĂtja a DNS-ĂĽket, Ăgy kĂ©ptelenek lesznek további szaporodásra. Azonban továbbra is jelen lesznek a vĂzben, mivel nem pusztultak el, csak sterilizálĂłdtak.
Mi történik az iszappal?
Miután az eleveniszapot elválasztották a kezelendĹ‘ szennyvĂztĹ‘l, az iszapot egy centrifugálást követĹ‘ sűrĂtĂ©s után fermentáciĂłval stabilizálják. Ehhez körĂĽlbelĂĽl három hĂ©ten keresztĂĽl 30 Ă©s 38°C közötti anaerob körĂĽlmĂ©nyekre van szĂĽksĂ©g. Ekkor az anaerob körĂĽlmĂ©nyeket kedvelĹ‘ mikroorganizmusok a hosszĂş láncĂş szerves anyagokat cellulĂłzzá, aminosavakká Ă©s cukorrá tördelik. Emellett metánt (CH4) állĂtanak elĹ‘, amelyet biogázkĂ©nt tudnak alkalmazni. Ennek nagy elĹ‘nye, hogy a metánt elĂ©getve kevĂ©sbĂ© ĂĽvegházhatásĂş szĂ©n-dioxid-gáz keletkezik. Az Ă©getĂ©sbĹ‘l származĂł energiát elektromos energia előállĂtására használják. A vĂztelenĂtett iszapot komposztálják, vagy jĂł tĂĽzelĹ‘Ă©rtĂ©kű tĂĽzelĹ‘anyagot állĂthatnak elĹ‘ belĹ‘le.
Összefoglalás
A fentiek alapján láthatĂł, hogy a vĂzfogyasztásnak is van ökolĂłgiai lábnyoma. Tetemes mennyisĂ©get fogyasztunk ahhoz kĂ©pest, hogy a bolygĂłn mennyi Ă©desvĂz találhatĂł. Nem vonhatjuk meg a vállunkat, hogy „De Ăşgyis tisztĂtják a vizet, akkor meg minek idegeskedni ezen?”, mert ugyan valĂłban ki lehet nyerni H2O-t a szennyvĂzbĹ‘l, ez nagy energiafelhasználással Ă©s környezeti terhelĂ©ssel jár. PĂ©ldául a levegĹ‘ztetĹ‘ reaktorokban az intenzĂvebb oxigĂ©nellátás Ă©rdekĂ©ben energiaigĂ©nyes levegĹ‘ztetĹ‘ rendszert telepĂtenek. Nem szabad megfeledkezni a keletkezĹ‘ ĂĽvegházhatásĂş gázokrĂłl sem, amelyek a denitrifikáciĂł, illetve a metán Ă©getĂ©se során keletkeznek.
Ă–sszefoglalva: nagyon jĂł, hogy meg tudják tisztĂtani a szennyvizet, de nem szabad ezt termĂ©szetesnek venni. Továbbra is kincskĂ©nt kell vigyáznunk a vĂzre!
Egyéb videók a témában:
Források:
[1] Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Environmental Biological and Chemical Engineering Processes, Nutrients Removal presentation – egyetemi tanagyag