1111 Budapest, Műegyetem rkp Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc

Az előadások a következő témára: "1111 Budapest, Műegyetem rkp Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc"— Előadás másolata:

1 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-5. Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc
Tel: (361) Fax: (361) MÉRNÖKÖKOLÓGIA Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc Dr. Fleit Ernő

2 ÓRALÁTOGATÁS ÓRA ALATTI REND ZÁRTHELYIK VIZSGAKÉRDÉSEK JEGY- ÉS ALÁÍRÁSSZERZÉS FELTÉTELEI JEGYZET TANKÖNYVEK ÉS AJÁNLOTT IRODALOM FELKÉSZÜLÉST SEGÍTŐ KÉRDÉSEK TANTÁRGY PROGRAM OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (ÍRÁSVETÍTŐ, POWER POINT, VIDEO) ftp://vcst.bme.hu

3 IRÁNYOK Globális összefüggések
Ökológiai célú beruházások mérnöki vonatkozásai Mérnöki létesítmények ökológiai hatásai

4 TÉMAKÖRÖK Globális összefüggések (népesedés, termelés, fogyasztás, fejődés, ökológiai hatások) Természetes szennyvíztisztítók Ökológiai folyószabályozás (elvek, módszerek) Épített mocsarak (Kis-Balaton) Környezeti hatásvizsgálatok (ipari példákon) Ipari parlagterületek rehabilitációja Folyóvízi gátak ökológiai hatásai (GNV) Hőszennyezés (Paks, Tisza II) Toxikológia, ökotoxikológia (cianid, Tisza) Bioindikáció Biomanipuláció

5

6 Térbeli skálák

7

8 A mérnöki beavatkozások jövőbeli ökológiai hatása

9 A jövő kiszámíthatósága
Kockázat "Ismeretlen" bizonytalanság Meglepetés

10 KÖVETKEZTETÉS: Az "ismeretlen" bizonytalanság és a meglepetés a hagyományos mérnöki gyakorlattól idegen kezelési elveket követel. Kulcsszerepet kap a megelőzés és az ökológiai rendszer visszacsatolásainak beágyazása a tervezésbe és a működtetésbe.

11

12 VANNAK KULCSPARAMÉTEREK
A víz a vízi ökoszisztéma közege, a vizes élőhelyeken a ciklikus megújulást lehetővé tevő zavaró tényező, a szárazföldön gyakran korlátozó tényező. A vízi ökoszisztémák elsősorban a vízminőségre és a fizikai viszonyok változására, a vizes élőhelyek többsége a vízjárás jellemzőire, a szárazföldi növénytársulások a talajvízszintre érzékenyek.

13

14 FELISMERÉSEK Természeti erőforrások kimerülőben vannak.
Az emberiség rövid- és hosszútávú érdekei ellentétben állnak egymással. A fejlődés jelenlegi formája hosszú távon nem tartható fenn. Fenntartható fejlődésre van szükség.

15 GONDOK A FOGALOM MEGHATÁROZÁSOK KÖRÜL
Ecological engineering Ecotechnology Environmental engineering Applied ecology Engineered natural systems Biotechnology Genetical engineering

16 MÉRNÖK ÖKOLÓGIA DEFINÍCIÓJA
Fenntartható ökoszisztémák tervezése és létesítése, amelyek mindkettő előnyére integrálják az emberi társadalmat és a természeti környezetet. CÉLOK Ember által degradált ökoszisztémák helyreállítása. Új, fenntartható ökoszisztémák kifejlesztése.

17 A FÖLD ELTARTÓKÉPESSÉGE
„Think globally, act locally” („Gondolkodj globálisan, cselekedj helyben”)   A FÖLD ELTARTÓKÉPESSÉGE         Eltartóképesség, mint ökológiai fogalom  Passzív alkalmazkodás az adott eltartóképességhez (pl. préda – ragadozó)

18 Optimista és pesszimista szcenáriók léteznek
      Eltartóképesség az emberi társadalomban  Eltartóképesség aktív módosítása (pl. technikai fejlődés)  A Föld eltartóképessége nehezen becsülhető, mert: Milyen fejlődés lesz a harmadik világban   milyen mértékű lesz a nyersanyag hasznosítás   Optimista és pesszimista szcenáriók léteznek

19 Környezeti javak és a termelés összefüggése
Anyagi javak Környezeti javak Termelési lehetőségek (TL) görbéje Anyagi javak alacsony kihasználása = Olcsó termelés Anyagi javak magas kihasználása = Drága termelés

20 Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (1)
A népesség és a gazdaság fizikai nagysága idő Eltartóképesség népesség és gazdaság Eltartóképesség Optimista modell: Eltartóképesség időben nő a gazdasággal

21 Optimista szcenáriok alapja:
Az emberiség megoldja jövőbeni problémáit. Következmény: az eltartó képesség bővíthető

22 Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (2)
eltartóképesség népesség és gazdaság idő eltartóképesség a népesség és a gazdaság fizikai nagysága Eltartóképesség korlátos

23 Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (3)
idő eltartóképesség népesség és gazdaság A népesség és a gazdaság fizikai nagysága Eltartóképesség korlátos

24 Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (4)
idő eltartóképesség népesség és gazdaság A népesség és a gazdaság fizikai nagysága Katasztrófa modell

25 Pesszimista szcenáriók alapja:
· Termodinamika I. főtétele: Megmaradás elve o  Energiát és anyagot vesz fel a társadalom. o  Szennyező anyagot ad le. o  A készletek és a teherviselő képesség véges. o  Következmény: az újrahasznosítás csak enyhíti a problémát  Termodinamika II. főtétele: Entrópia növekedés o  Entrópia növekedés = környezetrombolás o  A folyamatot csak lassítani lehet o  Következmény: a végállapot kedvezőtlen az emberiség számára

26 GDP és a szennyezés mértékének kapcsolata
Mennyiségi index idő GDP Környezetvédelmi ösztönzők bevezetése Tisztább és hatékonyabb technológiák alkalmazása Az elmélet: A GDP-ben mért növekedés és a szennyezés közötti kapcsolat szétválasztása

27 MÉRNÖK ÖKOLÓGIA TÖRTÉNETE
60-as években kezdődött (Odum) Kezdetben a környezet manipulálását jelentette Alacsony energia felhasználású technológiák "Barátságban a természettel" koncepció (70-es évek) Környezetbarát technológiák alkalmazása, melyek gazdaságosak és mély ökológiai ismereteken alapulnak (80-as és 90-es évek) A mérnök ökológia segít a környezetünk állapotának konzerválásában és a környezeti károk helyreállításában (90-es évek vége)

28 ALAPELVEK A természet önszabályozó képességére alapozás
Mérnök ökológia az ökológiai elméletek választóvize A rendszer-megközelítésbe vetett bizalom A nem megújuló természeti erőforrások megőrzése A természet védelme

29 ÖNSZABÁLYOZÓ KÉPESSÉGRE ALAPOZÁS
Önszabályozás az élő rendszerek sajátja Folyamatok megértése Természetes önszabályozó folyamatok kihasználása Eredmények: o  Erőforrások minimalizálása o  Költségek minimalizálása o  Hatékonyság növekedése Nem a technikát kényszerítjük a természetre (hagyományos mérnöki szemlélet), hanem a természeti folyamatokat használjuk ki.

30 MÉRNÖK ÖKOLÓGIA AZ ÖKOLÓGIAI ELMÉLETEK VÁLASZTÓVIZE
Ökológiai elméletek igazolása vagy cáfolata Összeköttetés az elmélet és a gyakorlat között Elmélet és gyakorlat együtt fejlődését szolgálja Jó példák: o     Szűrőmezők o     Veszélyeztetett fajok szaporítása o     Természetvédelmi élőhely rekonstrukciók Rossz példák: o     Idegen fajok betelepítése o     Át nem gondolt biomanipulációk

31 RENDSZER-SZEMLÉLET A rendszer egésze nem a részek összege (ökoszisztéma jellegéből adódóan) A rendszer egészét kell megérteni és nem az egyes részeit részletesen leírni o     A fontos folyamatok identifikálása o     Az összefüggések feltárása o     Szintézis A matematikai modellezés eszköze lehet a megértésnek Példa: Kis-Balaton Védőrendszer

32 A NEM MEGÚJULÓ ERŐFORRÁSOK MEGŐRZÉSE
A földi ökoszisztémák: o     A napenergián alapulnak o     Mérsékelt beavatkozásnak ellenállnak (önfenntartók) Modern környezeti technológiák kevés nem megújuló energia forrást használnak (tervezési + létesítési fázis), majd önfenntartók (működési fázis) Példa: Természetes szennyvíztisztítók

33 AZ ÖKOSZISZTÉMÁK MEGŐRZÉSE
A mérnök ökológia eszköztárába számos lehetőség belefér Nem szükséges az ökoszisztémákat megszüntetni, azokat ki lehet használni a hasznunkra Következmény: természet megőrzése

34 A MÉRNÖKÖKOLÓGIA SZÜKSÉGESSÉGE
A környezeti problémák megoldása ökoszisztéma megközelítést tesz szükségessé Egyik környezeti probléma megoldása során másik keletkezik (pl. szennyvízkezelés  szennyvíziszap elhelyezés) Sok a beavatkozás ökoszisztémák életébe, de kevés az ökológiai ismeret (pl. tó rehabilitáció, mocsár létesítés) Mérnöki és ökológiai gyakorlat közelítése szükséges A mérnöknek tudnia kell tevékenysége ökológiai korlátait (Főmegbízó: Anyatermészet) A természet védelme a mérnöki gyakorlat alapelvévé vált. (Jó példa: tájépítészet, Florida)

35 A MÉRNÖKÖKOLÓGIA HOSSZÚ TÁVÚ HATÁSAI
Globális változásokhoz alkalmazkodás, vagy azok megelőzése (éghajlatváltozás, ózonlyuk) Meglévő rehabilitációs gyakorlat fejlesztése (bányászat, tórekonstrukció) Környezeti károk helyreállítása javítja az életnívót Mérnökökológusok jövőbeni munkája biztosított. Kérdés: Ki fizeti a révészt?

36 FENNTARTHATÓSÁG (1) Filozófiai megközelítés (idea, cél, törekvés).
Rövid és hosszú távú célok összehangolása. Jelenlegi cselekvések hosszú távú hatásainak figyelembe vétele. Mérnöki tevékenység nem kezelhető kizárólag technikai szinten. Fenntarthatósági kritériumok figyelembe vétele szükséges a tervezésnél.

37 FENNTARTHATÓSÁG (2) Alapkérdés: Mit tehetünk ma a jövő generációjáért?
Gondok: Idea és a valóság ellentmondása. A fenntarthatóság mérése. Az alkalmazás technikai nehézségei. Az alkalmazás társadalmi akadályai. Az alkalmazás gazdasági akadályai.

38 A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ALAPELVEI
Az ember életminőségének javítása Gondoskodás az életközösségekről Az eltartó képesség megőrzése A diverzitás megőrzése A nem megújuló erőforrások felhasználásának minimalizálása Az emberi viselkedés alakítása „Gondolkodj globálisan, cselekedj helyben” Fejlődés és természetvédelem összhangja Globális szövetség

39 Nyílt anyagforgalom folyamatai (vastag nyíllal a fontosabb folyamatok)
Qr Elhasznált termékek Termék Alapanyagok Termelés és fogyasztás szennyezései TÁRSADALOM TERMÉSZET Qt Qf Qa Qsz Qe Termelés Fogyasztás Újrahasznosítás

40 Zárt anyagforgalom folyamatai (vastag nyíllal a fontosabb folyamatok)
Qr Termelés Termék Alapanyagok Elhasznált termékek Termelés és fogyasztás szennyezései TÁRSADALOM TERMÉSZET Qt Qf Qa Qsz Qe Fogyasztás Újrahasznosítás

41 FENNTARTHATÓSÁG ÉS VÁLTOZÁS (1)
A természeti folyamatok lényegi eleme a változás. Az ökológiai rendszerek és a társadalmi struktúrák is változnak. A mérnöki létesítmények a jövőnek készülnek. A flexibilis tervezés lényeges eleme a fenntarthatóságnak. Új mérnöki szemléletre van szükség.

42 FENNTARTHATÓSÁG ÉS VÁLTOZÁS (2)
Rossz példák: Kis-Balaton Szügy Regionális szennyvíz hálózatok Gazdasági vonzatok lényegesek (gazdag országokban van nagyobb esély flexibilisebb rendszerekre). Adaptív management = Ha nem elég az információ, tanulva fejlessz!

43 FENNTARTHATÓSÁG ÉS SKÁLÁK
Önfenntartó minimális térség, mint térbeni egység. Példa: lakótelep, város, régió, ország Időbeni fenntarthatóság léptéke változó. Példa: kisebb időléptékben nagyobb terhelés fenntartható, hosszabb távon ugyanolyan terhelés nem fenntartható változást eredményez.

44 FENNTARTHATÓSÁG ÉS KOCKÁZAT
Kockázat és haszon összhangja (példák: árvizek, járványok, környezeti ártalmak). Hangsúly a megelőzésen van. Kockázat elemzés (milyen kár következhet be, milyen valószínűséggel, milyen következményekkel, mit lehet tenni ellene).

45 MÉRNÖK ÖKOLÓGIAI LÉTESÍTMÉNYEK OSZTÁLYOZÁSA
1. Funkció szerint TÍPUS PÉLDA Szennyezés csökkentés meglévő ökoszisztémával Szennyvíz vagy –iszap újrahasznosítása Természeti erőforrások visszanyerése Helyreállított mocsarak, többfunkciós halastavak Degradált ökoszisztémák helyreállítása Tórehabilitáció, felszíni bányák rekultivációja Módosított ökoszisztémák környezeti problémák megoldására Biomanipuláció Fenntartható ökoszisztémák Mezőgazdasági biotermelés

46 MÉRNÖK ÖKOLÓGIAI LÉTESÍTMÉNYEK OSZTÁLYOZÁSA
2. Szerkezet szerint TÍPUS CÉL PÉLDA Mezokozmosz Kísérleti Tózárványok Ökoszisztéma Gyakorlati probléma megoldása Természetes szennyvíztisztítás, űrtechnológia Regionális rendszer Gyakorlati problémák megoldása Vízgyűjtő rendezés (Általér) Táplálék termelés

47 ÖKOLÓGIAI ÁLLAPOTFELMÉRÉSEK
* A felmérések az alábbiakra terjednek ki: - Készletek - Hatótényezők - Hatásviselők * Felhasznált adatok - Alapadatok - Állapot jellemzők (alapadatokból származtatva) - Minőségi mutatók (integrált jellemzők)

48 HATÁSVIZSGÁLAT ELEMEI (VIZES PÉLDA)
Természetföldrajzi jellemzés * Tájegység * Éghajlat * Domborzat * Magassági helyzet * Geológiai háttér * Talaj * Vízellátottság, vízmérleg

49 Természetvédelmi jellemzők * Védettségi állapot
* Szennyezésekkel szembeni érzékenység * Társadalmi hasznosítás * Degradáció mértéke

50 Medermorfológia és mederanyag * Vízmélység
* Vízfelület * Mederalkat * Mederanyag minősége * Borítottság Vízháztartási jellemzők * Vízmérleg * Vízkicserélődés

51 Élettelen természet által meghatározott sajátosságok
* Áramlási viszonyok * Hullámzás * Hőmérséklet * Halobitás Élő és élettelen természet által meghatározott viszonyok * Luciditás * Aerobitás * Trofitás * Szaprobitás * Toxicitás

52 Élő természet által meghatározott sajátságok
* Konstruktivitás (építő szervezetek) * Destruktivitás (lebontó szervezetek)

53 Vizsgálandó társulás típusok * Bakterioplankton
* Fitoplankton * Zooplankton * Makrofitonok * Fontosabb rovarcsoportok futóbogarak, lepkék) * Makroszkópos gerinctelenek * Halak * Madarak

54 Minőségi mutatók * Reprezentativitási index (élőlénycsoport összes fajszáma hogyan viszonylik az országoshoz) * Kvalifikációs index (Legalább három élőlény csoport szerint mennyire értékes a terület)

55 TERMÉSZETVÉDELEM Ember előtti állapot
Fajok kipusztulása hosszú ideig tartott Fajok átalakuláshoz elegendő idő állt rendelkezésre Ökoszisztéma átalakulása lassú volt

56 Emberi hatások A Föld ökoszisztémájára gyakorolt hatás gyors
Élőlények genetikai átalakulásához nincs idő Szűk tűréshatárú fajok hájérbe szorulnak vagy kipusztulnak Kipusztulás okai: Élőhely megszűnik vagy felaprózódik Táplálékforrás megszűnik A faj egyedeit kipusztítják (kritikus méret alatti populáció)

57 Természetvédelem célja:
Természetes és természeteshez közeli tájak megőrzése Állat és növényfajok fennmaradásának elősegítése Az emberi hatások következményeinek csökkentése Vörös Könyv (védett és veszélyeztetett fajok listája)

58 Kipusztult fajok száma Fajok kipusztulásának átlagos sebessége
TERMÉSZETVÉDELEM A valaha élt fajok száma millió. Ma kb millió faj él. Időszak Kipusztult fajok száma Fajok kipusztulásának átlagos sebessége 1600 és 1900 között 75 4 év 1900 és 1960 között 1 év 1970 és 2000 között 1-1,5 millió Naponta

59 A fajok veszélyeztetettsége szerint öt osztály:
Kipusztult (bizonyíthatóan) Kihalással fenyegetett (sürgős védelem szükséges) Erősen veszélyeztetett Veszélyeztetett Potenciálisan veszélyeztetett

60 Veszélyeztetett biotopok
Források Oligotróf lápok és vizek Vízfolyás-menti ligetek Száraz és félszáraz gyepek

61 Természetvédelmi intézkedések
Irányelvek: Élőhelyek védelme Szükséges védett terület az ország 10 % -a Természetvédelem azonos súlyú legyen a gazdaság egyéb ágazataival Fajok védelme az egész TVT-re kiterjed Minimálisan szükséges terület (fajok szerint változó) Közlekedő folyosók biztosítása (pl. Ramsari Egyezmény) Védett területen a természetvédelem prioritása első Állandó együttműködés a többi gazdasági ágazattal

62 Együttműködési lehetőségek a mezőgazdasággal (példa)
Táblák méretének korlátozása Művelési ág változtatás Intenzív hasznosítás csökkentése (műtrágyák, növényvédő szerek, stb.) Szerves hulladékok újrahasznosítása Termelés és fenntartás összhangja Termelési támogatás helyett területi támogatás

63 A területek természetvédelmi besorolása (német minta)
Természetvédelmi terület: Megkülönböztetett védelem ritkaság, jellegzetesség, tudományos vagy esztétikai érték alapján (pl. Kis Balaton) Nemzeti park: Emberi tevékenység által alig befolyásolt terület. Gazdag fajállomány fenntartása (pl. Bükki NP) Tájvédelmi körzet: Természeti erőforrások újratermelése vagy helyreállítása (pl. Pilisi TVK) Természeti park: Üdülésre alkalmas vagy alkalmassá teendő, TVT-t és/vagy TVK-t is magában foglaló terület Természeti emlék. Egyedi védendő objektumok (pl. fa) Védett tájrészlet.Ember által intenzíven használt területen megőrzendő eredeti biotóp (pl. tó, sövény, ikrázó hely, stb.)

64 A TERMÉSZETVÉDELEM ÖSSZESÍTŐ ADATAI
Száma Területe ha Fokozottan védett ha Nemzeti parkok 9 76 717 Tájvédelmi körzetek 37 30 579 Természetvédelmi területek 145 26 380 1 338 Természeti emlék 1 Országos jelentőségű védett természeti területek összesen: 192 Önkormányzatok által védett természeti területek 1 067 36 000 Mindösszesen 1 259 Magyarország területe Védett területek aránya az ország területéhez képest 9,1 %

65 Magyarország természetvédelmi térképe (KöM 2000)

66 A Természetvédelmi Törvény célja (1)
A természeti értékek védelme és fenntartható használatának elősegítése. A társadalom egészséges, esztétikus természet iránti igényének kielégítése. A természetvédelem hagyományainak megóvása.

67 A törvény területei (1) A természeti értékek és területek állapotának értékelése, megóvása, fenntartása, helyreállítása, fejlesztése. A magyar részről elfogadott nemzetközi szerződések betartása. A biológiai sokféleség fenntartása. A természet védelméhez fűződő érdekek érvényesítése.

68 A törvény területei (2) A természet védelmével kapcsolatos tevékenységek. A természet védelmével kapcsolatos irányítás és támogatás. A természet védelme felelőségi rendszerének meghatározása. A természet védelme intézményrendszerének kialakítása, fejlesztése során. A védelemre érdemes természeti értékek és területek körének megállapítása. A védett értékeket veszélyeztető jelenségek feltárása. A védett értékek károsodásának megelőzése, elhárítása. A védett természeti értékek megőrzése, fenntartása.

69 KISVÍZFOLYÁSOK ÖKOLÓGIAI MEDERRENDEZÉSE
Árvízvédelem Vízminőség Vízfolyás szabályozás Hagyományos Ökológiai (új megközelítés)

70

71

72

73

74

75

76 Általános ökológiai rendezőelvek
Árvízvédelmi funkció meghagyása. Vízvisszatartás a vízgyűjtőn. Szennyezések elleni védelem. Öntisztuló képesség megőrzése. Természetes állapot meghagyása és fenntartása. Közhozzáférés biztosítása. Nem minden a gazdaságilag kifejezhető érték. Minden vízfolyás egyedi rendszer. Az ökológiai rendszer, a tápláléklánc ne sérüljön.

77 Irányelvek Hidrológiai állapotfelmérés Ökológiai állapotfelmérés
Beavatkozások lehetséges alternatívái Kiviteli tervezés

78 Tervezési szempontok A kisvízfolyások árhulláma általában nem haladja meg a 24 órás időtartamot. Csak a szükséges mértékű vízrendezés indokolt. Minimális kiépítési vízhozamot kell meghatározni (költségek és a károk összege minimum). A vízfolyások belterületi szakaszainál Q 3 % előfordulási valószínűségű vízhozamra kell tervezni. Beépítési kötöttségek miatt hosszú távú tervezés. A nagyvíz/kisvíz aránya miatt az osztóműves. Kevés fenntartási munkát igénylő meder. Kisebb méretű kisvízi meder és parkosított nagyvízi meder. Közhozzáférés biztosítása.

79 Műszaki kérdések Hidraulikai kérdések Vízszintes vonalvezetés
Magassági vonalvezetés Keresztszelvények Esés

80 Technológiai megoldások (1)
A kiöntés gyakoriság csökkentése Árvízi tározók építése. A vízfolyás töltésezése. Árapasztó vápa építése. A meder bővítése. A meder mélyítése.

81 Technológiai megoldások (2)
Eséscsökkentő műtárgyak Biotechnológiai megoldások Élő rőzseművek Élő dorongművek Kombinációk

82

83

84

85

86

87

88 A technikai szemléletű vízfolyás mederrendezés jellemzői
Hosszú egyenes szakaszok, nyugodt vonalvezetés. Közel egyenletes vízmélység hosszabb szakaszon. Egyenletes esés és sebesség, kisebb oxigénfelvétel. Fás vegetáció nélküli meder és mederszegély. A meder és 3-6 m-es füves parti sáv a vízpart. Fajszegény élővilág. Megnövelt medermélység. Az egyenes vonalú, növényektől mentes meder. A vízkicserélődés megszüntetése. Nincs tápanyag visszatartás. A rendezés jelentős része gépesíthető. Egységes módszerek és termékek használhatók. Kisebb a helyigény.

89 Természetes vízfolyás
Kanyarok és inflexiók hirtelen változása. Rövid szakaszokon belül jelentősen változó vízmélység. Változó esés és sebesség. Surranó szakaszok fokozott oxigénfelvétele. A vízfolyás fák, cserjék szegélyezik. A víz hőmérséklete egyenletesebb. A vízben fényigényes növények ritkák. A parti sávban változatos az élővilág. A meder természetes mélységéhez tartozó talajvízhelyzet. A medertől távolabb is természetes nedves élőhely-szigetek. Szerves kapcsolat a környezettel. Terhelés visszatartás a mederben.

90 Az ökológiai vízrendezés gondjai
Sokféle szakember összehangolt munkája szükséges. Minden tervezés egyedi. Nagyobb terület szükséges. A közvélemény bevonása ma még nehézkes. Drágább és bonyolultabb munkát igényel.

91 TERMÉSZETES SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI RENDSZEREK

92 VÍZI KÖZMŰ HELYZET MAGYARORSZÁGON
Vízellátás 90% felett Csatornázás kb. 40 %-os 3000 településen nincs csatorna Közműolló nyitott Következmény: felszíni és felszín alatti vízkészlet szennyeződik

93 GAZDASÁGI HELYZET Tőkehiány Gazdaság átalakítása folyik Privatizáció
Környezetvédelem felértékelődése KÖVETKEZMÉNY: Olcsó, hatékony és környezetkímélő szennyvíztisztítási eljárások iránt növekszik az igény

94 SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK
intenzív (konvencionális) szennyezőanyag-eltávolítás felgyorsítva energia vegyszerek természetes szennyezőanyag-eltávolítás nem felgyorsított természeti erőforrások használata "low cost technology"

95 CÉLKITŰZÉS Különböző természetes tisztítók egymás közötti összehasonlítása Összehasonlítás az eleveniszapos tisztítással

96 SZEMPONTOK Hidraulikai terhelés Elfolyó víz minősége Hatásfok
Egészségügyi vonatkozások Területigény Élettartam Beruházási és működési költség

97 TERMÉSZETES SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI RENDSZEREK
Előnyök: környezetbarát alacsony építési, működtetési és fenntartási költség alacsony energiaigény működtetés különleges szakképzetséget nem igényel szélsőséges üzemelési körülmények között is működtethető más célokra nem használható területeken is kialakítható esztétikus diffúz szennyeződéseket is képes kezelni tájba illeszthető

98 TERMÉSZETES SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI RENDSZEREK
Hátrányok: nagy területigény (hosszú tartózkodási idő) speciális követelmények (topográfia, talajtípus) hatásfok szezonális változása beüzemelés hosszadalmas lehet építési hibák nem derülnek ki azonnal

99 SZÁRAZFÖLDI RENDSZEREK
szikkasztás szennyvíz-öntözés - irrigation talajszűrés - slow rate infiltration gyors homokszűrés - rapid infiltration gyökérmezős szennyvíztisztítás - root zone system, subsurface flow wetland

100 VÍZI RENDSZEREK tavak, lagúnák - pond, lagoon anaerob
fakultatív (aerob-anaerob) aerob levegőztetett halastavak úszó v. lebegő vizinövényes - floating plant system nádastó - free water surface wetland csörgedeztetés - overland flow

101 LASSÚ BESZIVÁROGTATÁS
a szennyvizet növényzettel borított területre vezetik tisztítás a víz talajon történő átszivárgása közben előnyei: az alkalmas talajok széles skálája talajvíz visszapótlás  hátrányai: a többi szárazföldi módszernél nagyobb területigény (az alacsony terhelések miatt) talajvízszennyezés veszélye

102 LASSÚ BESZIVÁROGTATÁS
Szennyvíz elosztása felszíni, árkos permetező technika

103 LASSÚ BESZIVÁROGTATÁS
SZENNYEZŐANYAG-ELTÁVOLÍTÁSI MECHANIZMUSOK lebegőanyag : a talaj általi szűrés nitrogén: növényi felvétel, ammónia volatilizáció, nitrifikáció/denitrifikáció ammónium-ion: talajrészecskékhez kötődhetnek, ahol mikroorganizmusok nitrifikálják foszfor: adszorpció, kiülepedés, növényi felvétel, ha a növényzet betakarítását rendszeresen végzik

104 SZENNYVÍZ ÖNTÖZÉS Szennyvízöntözés = lassú beszivárogtatás egy speciális fajtája fő cél a növényzet (valamilyen haszonnövény) vízzel és tápanyaggal való ellátása

105 Magyarországi gyakorlat
NYÁRFÁS ÖNTÖZÉS Magyarországi gyakorlat Árkos elosztás Drénhálózat!

106 SZENNYVÍZ ÖNTÖZÉS A szennyvízöntözés előnyei: alternatív vízforrás
alternatív vízforrás a tisztítási eljárás kombinálása a termeléssel a haszonnövények ellátása vízzel és tápanyaggal az adott terület mezőgazdasági értékéknek növelése a műtrágya szükséglet csökkentése Hátrányok és korlátozó tényezők: az öntözött növényekre mérgező hatású összetevők előzetes eltávolítása szükséges szigorú egészségügyi és környezeti szabályozások a lehetséges szennyeződésekre és mérgező összetevőkre

107 GYORS HOMOKSZŰRÉS szennyvizet egy talajjal kitöltött földmedencébe engedik a szennyvíz a talajon való átszivárgás során tisztul meg a lassú beszivárogtatástól elsősorban a hidraulikai terhelés mértékében különbözik talaj szemcseeloszlása fontos legjobb talajok a viszonylag durva textúrájúak (agyagos iszapok, iszapos homokok) növényzet nincs - terhelés túl magas ahhoz, hogy a tápanyagfelvételnek jelentős hatása lehessen az eltávolításban rendszerint utótisztító, vagy mechanikailag előtisztított szennyvíz tisztítására használják

108 GYORS HOMOKSZŰRÉSI TECHNOLÓGIA (1)

109 GYORS HOMOKSZŰRÉSI TECHNOLÓGIA (2)

110 Medence keresztmetszete

111 GYORS HOMOKSZŰRÉS Nitrogéneltávolítás: nitrifikáció/denitrifikáció
1-3 nap elárasztás, 5-10 nap száradás  a talaj felső rétegében a nitrifikációhoz szükséges aerob körülmények visszaállhatnak A foszfor eltávolítása a talajszemcsékhez való adszorpció eredménye.

112 GYÖKÉRMEZŐS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS
szigetelt medence vagy csatorna, amelyet porózus anyaggal töltenek ki Ebben vízi-mocsári növényzet nő A víz szintje megfelelő működés esetén a felszín alatt marad Az áramlás iránya vízszintes, vagy függőleges lehet

113 A gyökérzónás szennyvíztisztító egyszerűsített rajza

114 Felülnézet

115 GYÖKÉRMEZŐS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS
a szennyvíz a rizómákkal sűrűn átszőtt talajon történő átfolyás során tisztul meg A növényi tápanyagok eltávolítása növényi felvétel, talajszemcsékhez kötődés és biológiai folyamatok során megy végbe A szervesanyagok eltávolításában biológiai folyamatok vesznek részt, míg a lebegőanyagokéban a szűrés

116 GYÖKÉRMEZŐS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS

117 TERVEZÉSI SZEMPONTOK BOI5-RE
Ah = Szűrőágy felület m2-ben Q = Napi átlagvízhozam m3-ben C0 = A befolyó víz BOI5 koncentrációja mg/L-ben Ct = Az elfolyó víz elvárt BOI5 koncentrációja mg/L-ben KBOI = Állandó (0,1 m/nap)

118 NÁDÁGYAS SZENNYVÍZTISZTITÁS
ELŐNYEI: Megfelelő hatékonyság Alacsony működési költség Ellenőrizhető működés Kis energia igény Nincs szükség regionális csatornahálózatra HÁTRÁNYOK: Nagy terület igény Gyenge növényi tápanyag eltávolítási hatásfok Kevés üzemi tapasztalat

119 CSÖRGEDEZTETÉS a szennyvíz egy megfelelő lejtésű, fűvel borított, teraszosított lejtőn folyik le tisztítási folyamatok: kiülepedés szűrés adszorpció mikrobiális átalakítás lebontás

120 CSÖRGEDEZTETÉS

121 CSÖRGEDEZTETÉS talaj áteresztőképessége: <5 mm/h
finom szerkezetű agyag, agyagos vályog növényzet (fűféleség) biztosít közeget a tisztításban szerepet játszó mikroorganizmusoknak, akadályozza az eróziót és fölvesz növényi tápanyagokat periodicitás

122 TAVAK, LAGÚNÁK egy vagy több nyílt vízfelszínű, szigetelt medencéből állnak Miközben a szennyvíz átfolyik rajtuk, a szennyezőanyagokat mikroorganizmusok lebontják

123 ANAEROB TAVAK olyan magas szerves terhelést kapnak, hogy a víztérben aerob zóna nem tud kialakulni Átlagos mélységük 2,5-5 m, a szennyvíz tartózkodási ideje nap A lejátszódó fő biológiai folyamatok: savképződés és anaerob bontás

124 FAKULTATÍV TAVAK 1,2-1,8 m mélyek, felső rétegük aerob, míg az alsó rétegekben anaerob viszonyok uralkodnak A szennyvíz tartózkodási ideje általában nap A fakultatív működés kulcsa a felszíni algák által termelt oxigén és a felső réteg átlevegőzése a felette lévő légrétegből Az oxigént a felső vízréteg aerob baktériumai használják föl a szervesanyag lebontásához

125 AEROB TAVAK teljes mélységükben tartalmaznak oldott oxigént (algák fotoszintézise, felszín átlevegőzése) sekélyek (30-60 cm mélység) rövid tartózkodási idő : 2-6 nap

126 ÚSZÓ – LEBEGŐ VÍZINÖVÉNYES RENDSZER
vízi jácint (Eichhornia crassipes), a békalencse (Lemna sp., Spirodela sp., and Wolffia sp.) A békalencse fajok kisméretű, néhány mm nagyságú levélkével és 1 cm-nél rövidebb gyökérrel rendelkeznek A vízi jácint egy édesvízi évelő növény, lekerekített, felfelé álló, fényes zöld levelekkel és csúcsos virágzattal A gyökere természetes körülmények között 30 cm hosszú  

127 ÚSZÓ VAGY LEBEGŐ NÖVÉNYES TISZTÍTÁS
növények szerepe: vízfelszín beterítése - alganövekedés megakadályozása a kiülepedést is elősegítik vízi jácint gyökérzetén mikroorganizmusok tudnak megtelepedni, valamint oxigént juttat a vízbe a gyökerén keresztül

128 Úszó vízinövényes szennyvíztisztításra alkalmas területek

129 NÁDASTÓ

130 NÁDASTÓ a víz szintje a talajszint felett helyezkedik el
vízmélység: cm A szennyezőanyag-eltávolítási folyamatok nagy része a vízben zajlik le, a talajnak kisebb a szerepe A növényzet víz felett lévő szára, levelei gátolják a fény bejutását a vízbe, igy szabályozva az alga növekedést.

131 NÁDASTÓ Az elhaló növényi részek a téli hónapok alatt jó hőszigetelést nyújtanak, csökkentve a szél és a konvekció által eltávozó hőmennyiséget. A növények oxigéntranszportja a gyökértérbe szintén fontos, bár a fő oxigénforrás a felszíni átszellőzés.

132 Néhány nádas tavas szennyvíztisztító telep elhelyezkedése Észak-Amerikában

133 Megjegyzés: Zárójelben az átlagok
MŰKÖDÉSI JELLEMZŐK 0,14-1,6 Öntözés 0,6-3,0 Talajszűrés 23-56 Gyors homok- Szűrés 5,1-11,7 (8,2) 1,4-22,3 (7) Nádastó 19,1 (3,1) 2,4 (10) Úszó vízi- Növényes 0,9-23,0 (5) 0,87-26,0 (7,8) 1-200 Gyökér- mezős FAJLAGOS FELÜLET m2/lakos HIDRAULIKUS cm/nap KAPACITÁS m3/nap TÍPUS Megjegyzés: Zárójelben az átlagok

134 ELTÁVOLÍTÁSI HATÁSFOK (%)
69 93 80 Gyors homokszűrés 15-81 (50) 12-65 60-93 (80) 51-89 Nádastó 16-67 14-72 (40) 20-95 10-94 Úszó vízinövényes 11-94 10-88 60-98 51-95 Gyökérmezős Összes N P Lebegő- anyag BOI5 Típus Megjegyzés: Zárójelben az átlagok

135 KÖZEGÉSZSÉGÜGYI JELLEMZŐK
ELTÁVOLÍTÁS (LOG10 EGYSÉG) 1-4 1-6 Fertőtlenítés Stabilizációs tó 1-2 Lagúna 0-1 0-2 Eleveniszapos rendszer Ülepítés Vírus Baktérium Típus

136 GYÖKÉRZÓNÁS TELEPEK BOI ELTÁVOLÍTÁSI HATÁSFOKA A HIDRAULIKUS TERHELÉS FÜGGVÉNYÉBEN

137 GYÖKÉRZÓNÁS TELEPEK TP ELTÁVOLÍTÁSI HATÁSFOKA A HIDRAULIKUS TERHELÉS FÜGGVÉNYÉBEN

138 GYÖKÉRZÓNÁS TELEPEK TN ELTÁVOLÍTÁSI HATÁSFOKA A HIDRAULIKUS TERHELÉS FÜGGVÉNYÉBEN

139 A TERMÉSZTES SZENNYVÍZTISZTÍTÓK KÖLTSÉGEI
0,03-0,09 Nádastó 0,12-0,14 Úszó vízinövényes 0,01-0,16 Levegőztetett tó 0,07-0,13 Stabilizációs tó 0,08-0,16 Csörgedeztetés 0,05-0,10 Gyors homokszűrés 0,10-0,20 Talajszűrés 0,01-0,10 Szikkasztó Működési költség USD/m3 Beruházási költség USD/m3/nap Típus

140 A GYÖKÉRMEZŐS ÉS NÁDASTAVAS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS BECSÜLT KÖLTSÉGE
126 63 000 180 18 000 Gyökérmezős Fajlagos eFt/m3/d Létesítési e Ft 27 41 64 31 500 90 9 000 Nádastó 6000 m3/d 3000 m3/d 500 m3/d 100 m3/d Kapacitás

141 A NÁDASTÓ BECSÜLT ÜZEMELTETÉSI KÖLTSÉGE
2,80 6 120 5 760 360 6 000 4,20 4 620 4 380 240 3 000 5,40 1 960 1 780 180 1 000 7,90 1 440 1 260 500 8,00 735 635 120 250 13,30 480 100 Fajlagos Ü.K. Ft/m3 Összesen eFt/év Amort. Munkabér Kapacitás Q m3/nap

142 A STABILIZÁCIÓS TÓ ÉS AZ ELEVENISZAPOS RENDSZER FENNTARTÁSI ÉS MŰKÖDÉSI KÖLTSÉGÉNEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

143 A STABILITÁCIÓS TÓ ÉS AZ ELEVENISZAPOS RENDSZER BERUHÁZÁSI KÖLTSÉGÉNEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

144 TERMÉSZETES SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI RENDSZEREK KIS TELEPÜLÉSEKEN SEGÍTHETNEK A SZENNYVÍZTISZTÍTÁS MEGOLDÁSÁBAN ESETTANULMÁNY: SZÜGY

145 Vízmintavétel a telep alábbi mintavételi helyein:
nyers szennyvíz (az energiatörő aknából); ülepített szennyvíz (a kétszintes ülepítő kifolyójánál); tiszított szennyvíz (a fertőtlenítő medence előtti gyűjtőaknából); elvezetett szennyvíz, melynek mintázása júliusáig a fertőtlenítő kifolyójából, a nádastó üzembe lépése után pedig a tó kifolyó szelvényénél történt.

146 A meghatározott vízkémiai jellemzők:
kromátos kémiai oxigénigény (KOICr); ötnapos biológiai oxigénigény (BOI5) összes nitrogén (TKN); ammónia-nitrogén (NH4-N); összes foszfor (TP); PO4-foszfor (PO4-P); anionaktív detergens (ANA-det.); széntetrakloridos extrakt (CCl4 extr.); lebegőanyag (TSS); összbaktériumszám, 20 fok, i/ml; összbaktériumszám, 37 fok, i/ml;

147 Vízhozam és vízhőfok adatok

148 Szügyi szennyvíztelep, eltávolítási hatásfok, % (1)
100 98 92 95 MAXIMUM 44 16 -70 37 19 -53 MINIMUM 20 42 15 18 38 SZÓRÁS 86 81 23 82 78 25 ÁTLAG Telep Gyökér-mező Ülepítő BOI, % KOI, %

149 Szügyi szennyvíztelep, eltávolítási hatásfok, % (2)
100 97 84 62 MAXIMUM -19 -98 -87 -20 -63 -81 MINIMUM 34 41 36 31 33 SZÓRÁS 46 28 9 50 11 ÁTLAG Telep Gyökér-mező Ülepítő NH4-N, % Összes nitrogén, %

150 Szügyi szennyvíztelep, eltávolítási hatásfok, % (3)
100 99 91 92 36 MAXIMUM 3 -236 26 5 -122 MINIMUM 31 30 64 20 25 40 SZÓRÁS 71 70 -51 76 67 -14 ÁTLAG Telep Gyökér-mező Ülepítő PO4-P, % Összes foszfor, %

151 Szügyi szennyvíztelep, eltávolítási hatásfok, % (4)
100 98 81 94 90 MAXIMUM 17 -18 -200 -38 -22 -267 MINIMUM 24 28 65 27 25 74 SZÓRÁS 69 61 -31 84 36 ÁTLAG Telep Gyökér-mező Ülepítő ANA detergens, % CCl4 extrakt, %

152 Szügyi szennyvíztelep, eltávolítási hatásfok, % (5)
100 99 MAXIMUM 87 80 50 74 75 -43 MINIMUM 3 5 39 6 7 36 SZÓRÁS 98 95 97 94 76 ÁTLAG Telep Gyökér-mező Ülepítő Össz.baktériumszám, 37°C, % Össz.baktériumszám, 20C , %

153 Szügyi szennyvíztelep, eltávolítási hatásfok, % (6)
100 97 87 MAXIMUM 67 25 -32 MINIMUM 9 16 27 SZÓRÁS 88 82 55 ÁTLAG Telep Gyökér-mező Ülepítő Lebegőanyag %

154 BEAVATKOZÁSOK AZ EUTROFIZÁCIÓ SZABÁLYOZÁSÁRA
Beavatkozások a vízgyűjtőn Pontszerű terhelések szabályozása (1) Lakossági szennyvíz Csatornázás és szennyvíztisztítás fejlesztése terhelés növekedés Háromlépcsős tisztítás (mechanikai, biológiai tisztítás, P és N eltávolítás) Szennyvíz elvezetés Vízpótlás (hígítóvíz hozzávezetés)

155 Pontszerű terhelések szabályozása (2)
Állattartó telepek Hígtrágyás  almos technológia Hígtrágya komposztálás (esetleg biogáz termeléssel kombinálva) Megszüntetés Tisztítás Hígtrágya öntözés

156 NEM–PONTSZERŰ TERHELÉSEK
Mezőgazdasági nem–pontszerű terhelés Műtrágya felhasználás Művelési ág Művelési technológia Tevékenység felhagyás Városi lefolyás Záportározók Városi lefolyás kezelése nádastavon

157 BEFOLYÓ VÍZ KEZELÉSE Kémiai kezelés Wachnbach tározó (Németország)
Előtározó Balaton (Kis–Balaton tározó) Szűrőmező (nádastó) Tatai Öreg–tó (terv) Vízelvezetés

158 TAVON BELÜLI BEAVATKOZÁSOK
Célja Fajtái Alkalmazási terület Hasznosság Költség Előnyök és hátrányok

159 Foszfor inaktiválás az üledékben Vas(III)–klorid
Kotrás  Hínárirtás  Foszfor inaktiválás az üledékben   Vas(III)–klorid Alumínium–szulfát Kalcium–hidroxid Kalcium–karbonát Hamu Ritkaföldfém–sók Üledék lefedése

160 Oxigénviszonyok javítása (főleg mély tavak esetében)
Hypolimnion levegőztetése Vegyszeres kezelés (hidrogén–peroxid) Cirkuláltatás Hypolimnion elvezetése Árnyékolás Biotechnikai eljárások Élőlények betelepítése (amúr, busa) Beavatkozás a táplálék láncba Kevés ismeret ÓVATOSSÁG!!

161 A GAIA HIPOTÉZIS LÉNYEGE: A 70-es évek végén alakult ki.
James Lovelock nevéhez fűződik LÉNYEGE: A Fõld úgy viselkedik, mint egy élőlény = önmaga egy élő szervezet = "Living Planet". A Föld olyan élőlény, amelynek életciklusa milliárd években mérhető. Többet jelent, mint a bioszféra. Egymilliárd évvel a kialakulása után életcsírák jelentek meg rajta, melyek evolúciója vezetett a mai kép kialakulásához. Az evolúció nem a versengés, hanem a kooperáció eredménye. Elnevezés a mitológiából szármázik.

162 BIZONYÍTÉKOK: Saját maga fejlesztésére képes (evolúció).
Önszabályozó rendszert alkot. Homeosztázis jellemző rá (állandó hőmérséklet, oxidáltsági állapot, savasság, stb.), ami negatív visszacsatolások révén valósul meg. Saját létfeltételeit teremti meg és fejleszti tovább. Nincs termodinamikai egyensúlyban (pl. légkör összetétele, átlag hőmérséklete)

163 KÉRDÉSEK: Gaia épp most milyen fejlettségi állapotában van?
Az emberi faj léte hogyan illik a képbe? Vajon Gaia nem része-e egy galaktikus élő rendszernek? Ha igen, a részek hogyan kommunikálnak egymással? Képesek vagyunk-e egyáltalán megismerni ezt a rendszert? Mi lehet a célja és a sorsa egy ilyen élő rendszerben az embernek?

164 KÖRNYEZETI ASPEKTUSOK:
Az emberi fajra nemcsak a saját működése jelent veszélyt, hanem az is, hogy erre a működésre Gaia hogyan reagál. Nem tudható, hogy a tevékenységünk zavarást, sérülést, vagy katasztrófát okoz-e ebben az élő rendszerben.

165 EMBER ÁLTAL OKOZOTT KÖRNYEZETI PROBLÉMÁK:
Népesség és környezetszennyezés összefüggése. A környezetszennyezés az egyedsűrűség csökkenéséhez vezet. A forráskihasználás és a népesség növekedés veszélyezteti a kiegyensúlyozott fejlődést. Az egyedszám növekedés növeli az országok külső függését. A társadalmi problémák jogalapot adnak a környezettel kapcsolatos globális megállapodások felrúgására.

166 MEGOLDÁSI LEHETŐSÉGEK:
Kétgyerekes családmodell Anyagok újrafelhasználása Agrárágazat fenntartható fejlesztése Erdőirtások helyett erdőgazdálkodás Importtól való függőség csökkentése Természeti erőforrások megőrzése