VÍZELLÁTÓ HÁLÓZATOKBAN BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék VÍZMINŐSÉGI PROBLÉMÁK A VÍZELLÁTÓ HÁLÓZATOKBAN LAKY DÓRA

MÁSODLAGOS SZENNYEZÉSEK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MÁSODLAGOS SZENNYEZÉSEK A vízelosztó hálózatban a tartózkodási idő néhány óra, esetleg néhány nap A vízelosztó rendszerből származó mintákban – annak ellenére, hogy a víztisztítással a szabvány által előírt követelmények teljesülnek – különféle szennyezőanyagok (kémiai, illetve biológiai szennyezők) mutathatóak ki A vízelosztó hálózatban lejátszódó folyamatokat és azok hatásait a szolgáltatott ivóvíz minőségére másodlagos szennyezésnek nevezik A vízelosztó hálózatban végbemenő folyamatokat befolyásoló fő szempontok: A nyersvíz minősége A víztisztítási folyamatok hatékonysága A tisztított víz minősége (kémiai, biológiai, fizikai tulajdonságok) A hálózat állapota (korrózió, a vezetékek falán kialakuló biofilm, stb.) Tartózkodási idő a vízelosztó rendszerben

A MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS OKAI VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS OKAI A vízfogyasztás drasztikus csökkenése, túlméretezetté vált hálózatok A tűzivíz biztosítása miatt a jelenleg kiépülő hálózatok is gyakran túlméretezettek Kis települések esetén előfordul, hogy nem alkalmaznak folyamatos fertőtlenítést, csak időszakosan (ún. „vödrös” módszer) Elöregedő hálózatok, rekonstrukcióra szoruló vezetékszakaszok A SZOLGÁLTATOTT IVÓVÍZNEK A FOGYASZTÓ CSAPJÁNÁL KELL MEGFELELŐNEK LENNIE, OTT KELL TELJESÍTENI A SZABVÁNYBAN ELŐÍRT HATÁRÉRTÉKEKET!

A MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS A maradék fertőtlenítőszer koncentráció csökkenése, esetleg elfogyása teret ad a hálózatban lejátszódó mikrobiológiai folyamatoknak Annak jellemzése, hogy milyen mértékűek a hálózatban lejátszódó mikrobiológiai folyamatok alapvetően két módon történik Mikrobiológiai paraméterek mérése A mikroorganizmusok számára hozzáférhető szervesanyag/tápanyag mennyiségének meghatározása

A MIKROBIOLÓGIAI PARAMÉTEREK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A MIKROBIOLÓGIAI PARAMÉTEREK A víz mikrobiológiai tulajdonságait (a szolgáltatott víz minőségét) a következő paraméterekkel jellemezzük (a Korm. rend. alapján): Közvetlen egészségkárosító hatásuk van (patogének): Escherichia coli (E. coli) (határérték: 0/100 mL) Enterococcusok (határérték: 0/100 mL) Indikátor paraméterek: Clostridium perfringens (spórákkal együtt; határérték: 0/100 mL) Telepszám 22 és 37 °C-on (határérték: nincs szokatlan változás) Coliform baktériumok (határérték: 0/100 mL) Pseudomonas aeruginosa (határérték: 0/100 mL)

ESCHERICHIA COLI Melegvérű állatok belében található VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ESCHERICHIA COLI Melegvérű állatok belében található Az E. coli képes arra, hogy rövid ideig a béltraktuson kívül is eléljen, ezért alkalmas arra, hogy pl. a fekális-eredetű szennyezéseket ivóvizekben vagy vízbázisokban kimutassa (a szennyezés indikátora; fürdővizekben is mérik) E. coli által okozott megbetegedések az utóbbi években: 2006: USA, közel 200 megbetegedés, három haláleset (ok: nyers spenót, az öntözésre használt víz szennyezett volt) 1996: Skócia, 7 haláleset (az ok: hús előkészítése nem megfelelő higiénés körülmények között történt) Forrás: Wikipédia

ENTEROCOCCUS Coccus: gömb alakú baktérium Szintén a fekális-eredetű VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ENTEROCOCCUS Coccus: gömb alakú baktérium Szintén a fekális-eredetű szennyezések indikátora; jelzi, hogy valamiféle külső forrás szennyezi az ivóvizet: pl. csőrepedés során bekerülő talaj, szennyvíz Nem csak ivóvizek esetén fontos indikátor, hanem fürdésre használt vizek esetén is Amellett, hogy a szennyezés indikátora, bizonyos törzsek közvetlen egészségügyi kockázatot is jelentenek Ivóvíz fekális szennyezettségét nagyobb biztonsággal határozhatjuk meg az E.coli és az Enterococcusok együttes kimutatásával. Arányuk jelezheti a szennyezés forrását is (humán székletben az E.coli 4–5 szöröse az Enterococcusénak, míg pl. a háziállatokéban fordított az arány) (forrás: Sződyné, ÁNTSZ) http://dic.academic.ru/pictures/

INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (1) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (1) CLOSTRIDIUM PERFRINGENS (spórákkal együtt; határérték: 0/100 mL) Anaerob spóraképző baktériumok Legtöbb fajuk természetes élőhelye a talaj, felszíni vizek (tenger is) üledéke, de előfordul a bélflórában is. Az ivóvízben mindenképpen valamiféle külső hatásként kerülhet be, tehát kimutatásuk indikátorértékkel bír (forrás: Sződyné, ÁNTSZ) http://www.foodylife.com

INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (2) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (2) www.spectroscopynow.com PSEUDONOMAS AERUGINOSA (határérték: 0/100 mL) Jelenléte az ivóvízben nem fekális szennyezettségre utal, hanem a megfelelő tisztítási procedúrák hiányosságaira, hibájára, ugyanis a vezetékekben, műtárgyakban tartósan letelepszik, sőt akár utószaporodást is mutat A környezetben széles körben elterjedt: felszíni vizekben, fürdővizekben, szennyvizekben Jól tűri a magasabb hőmérsékletet is, tehát nem ritka termálvizekben, hűtővizekben, desztillálókban sem Jól ellenáll a fertőtlenítőszereknek (forrás: Sződyné, ÁNTSZ)

INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (3) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (3) COLIFORM BAKTÉRIUMOK (határérték: 0/100 mL) Pálcika alakú baktériumok Rengeteg fajt magában foglaló csoport (E. coli is ide tartozik) Nem egy megfogható kategória, hiszen nem kizárólagosan fekális szennyezettséget mutat, talajban, s más környezeti elemben is előfordul és szaporodik. Mégis – különösen ivóvíznél – jó szennyezettség-jelző (forrás: Sződyné, ÁNTSZ)

INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (4) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (4) TELEPSZÁM 22 és 37 °C-on (határérték: nincs szokatlan változás) A rutin laboratóriumi vizsgálatok során a felsoroltakon kívül meg kell határozni a baktériumszámot (CFU = telepképző egységek száma) 22 és 37°C-on (adott mennyiségű vízmintát táptalajra tesznek, és vizsgálják, hogy adott idő elteltével hány telep képződik) Nem indikációra szolgál ez a bakteriológiai paraméter, hanem „állapotjelző”. Azt figyelhetjük általa, hogy történt-e valamilyen nagyszabású változás az adott vízmintavételi helyen. Ezért is szabályozta a kormányrendelet úgy, hogy a területileg illetékes ÁNTSZ-ek szabják meg a határértéket a szokásos értékek ismeretében. (forrás: Sződyné, ÁNTSZ)

A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK A vízben élő mikroorganizmusok számára a hozzáférhető szervesanyag a következő paraméterekkel jellemezhető: AOC és BDOC Az AOC és BDOC a víz biológiai stabilitásának mérőszámai, amelyek felhasználhatók a kezelés, vagy fertőtlenítés után az ún. másodlagos szennyeződési hajlam mennyiségi jellemzésére is Az ivóvízben az AOC (asszimilálható szerves szén = Assimilable Organic Carbon) és BDOC (biológiailag bontható szerves szén = Biodegradable Organic Carbon) olyan szerves vegyületek gyűjtőparaméterei, amelyeket a vízben jelenlevő (planktonszerű) és a csőfalra rögzült (filmszerű) mikrobiális biomassza a szaporodásához felhasználni és sejtanyaggá konvertálni képes

A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Az AOC és BDOC tehát az összes szerves szén (TOC = Total Organic Carbon), és ezen belül is az oldott frakció (DOC = Dissolved Organic Carbon) egy részét jelenti Egy kis kitérő: Meg kell azonban jegyezni, hogy a Kormányrendelet alapján sem a TOC-t, sem DOC-t, sem AOC-t, sem BDOC-t nem kell mérni, hanem a KOIPS értéket kell megmérni, és ennek kell teljesítenie az előírt határértéket Mind a KOIPS, mind a TOC olyan összegző paraméterek, melyek nem adnak információt sem a víz mikriobiológiai stabilitására vonatkozóan, sem arra vonatkozóan, hogy pl. a klórozás hatására mennyi káros melléktermék képződik

TOC = Total Organic Carbon VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK TOC = Total Organic Carbon (Összes szerves szén)

A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Partikulált (szilárd) szerves szén 0,45 um pórusméretű membránszűrő (technológiai határ az oldott-partikulált állapotú anyag között) Total Organic Carbon (Összes szerves szén) TOC = DOC= Dissolved Organic Carbon (Oldott szerves szén)

Dissolved Organic Carbon VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK A BDOC mérése során a mérés elején a kezdeti DOC-t kell meghatározni, majd ezt követően meghatározott ideig heterotróf baktériumok fogyasztják az oldott szervesanyagot DOC= Dissolved Organic Carbon (Oldott szerves szén)

A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Az adott idő elteltével újra lemérik a DOC értékét Az így elért DOC és az eredeti DOC különbsége adja a biológiailag bontható szerves szén értékét (BDOC-t) A hetero- trófok által elfo- gyasztott DOC ΔDOC = BDOC (szén-dioxiddá alakított, illetve asszimilált DOC) Dissolved Organic Carbon (Oldott szerves szén) Eredeti DOC= Adott idő elteltével mért DOC (NBDOC)

TOC = Total Organic Carbon VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Az AOC az összes szerves szénnek (TOC-nek) azon része, melyet speciális baktériumtörzsek, illetve azok meghatározott keveréke hasznosítani tud, ezáltal a biomassza koncentrációja nő A biomassza mennyiségének növekedéséből számítják az AOC értékét TOC = Total Organic Carbon (Összes szerves szén)

A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK http://www.ecs.umass.edu/cee/reckhow/courses/572/572bk9/572BK9.html

ÓZONIZÁLÁS HATÁSA A BDOC-RA VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ÓZONIZÁLÁS HATÁSA A BDOC-RA Ezért kell általában az ózon után aktív szenet alkalmazni (hogy ezek a könnyen hozzáférhető szervesanyagok ne jussanak a hálózatba, és ne okozzák a heterotrófok elszaporodását) Forrás: Langlais

BIOFILM KIALAKULÁSA (1) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK BIOFILM KIALAKULÁSA (1) A vizes fázisban élő baktériumok nagy része poliszacharid tartalmú váladékot termel. Ez a váladék segíti elő a baktérium sejtek tapadását a legkülönfélébb felületekhez - mint például a fémekhez, műanyagokhoz, talajrészecskékhez, beültetett orvosi eszközökhöz és szövetekhez (Opulus, 2003) Ivóvízhálózatok esetében a baktériumok nagy része a szilárdanyag-folyadék határfelületen találja meg a számára megfelelő életfeltételeket az egyébként tápanyagszegény (oligotróf) környezetben, hiszen a kis tápanyag koncentrációjú víz nagy sebességgel áramolva a rögzült élő szervezetek számára nagy mennyiségű tápanyagot transzportál, illetve ad át a biofilmnek (Öllős, 1998)

BIOFILM KIALAKULÁSA (2) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK BIOFILM KIALAKULÁSA (2) A felülethez tapadt baktériumok növekedése és szaporodása is felgyorsul, amely rövid időn belül kolóniák kialakulásához vezet. A biofilm tehát mikroorganizmusok közössége, melyben a baktériumok az általuk kiválasztott polimer anyagokba beágyazódva élnek (Öllős, 1998; Soini, 2002) A biofilm mátrix fő összetevője a víz; ezen kívül tartalmaz baktérium sejteket, polimer anyagokat, tápanyagokat, metabolitokat (anyagcsere termékeket), szemcsés anyagokat (Soini, 2002)

BIOFILM KIALAKULÁSA (3) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK BIOFILM KIALAKULÁSA (3) A biofilm dinamikus rendszer – folyamatos megkötődés, leválás, szaporodás és elhalás jellemzi A leválás oka: Megnövekedett nyíróerő A biofilm belsejében a mikroorganizmusok nem jutnak oxigénhez  elhalás, majd leválás Forrás: Jenkinson és Lappin-Scott A leválás során a biofilm, és az ahhoz kötődött mikroorganizmusok megjelennek a fogyasztónál

MIKROORGANIZMUSOK A BIOFILMBEN VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MIKROORGANIZMUSOK A BIOFILMBEN A sejten kívüli polimer anyagok mátrixába beágyazódott baktériumok a fertőtlenítőszerekkel szemben roppant ellenállóak Bizonyos fertőtlenítőszerek reakcióba lépnek a biofilm anyagával, és elfogynak mire a biofilmben található élő mikroorganizmusok közelébe jutnának , ezért a fertőtlenítőszer koncentráció növelése a vízelosztó rendszerben számos esetben nem olyan hatékony mikroorganizmus-szaporodás gátló, mint amilyen hatékony a tisztítótelepen való fertőtlenítésre Más kutatások viszont arra utalnak, hogy a biofilm anyaga nem csupán „gátként” szolgál, amely a fertőtlenítőszerrel reakcióba lép, hanem a biofilmben élő baktériumok természetüknél fogva ellenállóbbak a fertőtlenítőszerekkel, illetve az egyéb környezeti hatásokkal szemben (Jenkinson és Lappin-Scott, 2001; Boe-Hansen et al., 2002)

HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (1) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (1) A heterotróf mikroorganizmusok a szerves szenet hasznosítják szén- és energiaforrásként A megkötött szénnek mintegy 50%-át szén-dioxiddá alakítják, míg a másik 50%-ot sejtanyagaik felépítésére fordítják A heterotróf mikroorganizmusok tápanyagaikat (szenet, nitrogént és foszfort) körülbelül a következő arány szerint igénylik: C : N : P = 100 : 10 : 1 A heterotróf baktériumok (HPC – Heterotrophic Plate Count; ld. telepszám 22 és 37 °C-on) indikátor mikroorganizmusként a hálózatban lejátszódó káros folyamatokra hívhatják fel a figyelmet (Lehtola, 2002; IWA, 2003)

HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (2) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (2) A heterotróf mikroorganizmusok tápanyagaikat (szenet, nitrogént és foszfort) körülbelül a következő arány szerint igénylik: C : N : P = 100 : 10 : 1 Az egyenlet alapján  általában a szén a szaporodást gátló tényező (az összes szénnek a biológiailag hozzáférhető, asszimilálható része, azaz az AOC és BDOC a fontosak) Magas szervesanyag tartalmú vizek esetén előfordulhat, hogy a biológiailag hozzáférhető foszfor a limitáló tényező (finnországi, illetve japán tapasztalatok: Lehtola et al., 2001; Sathasivan és Ohgaki, 1999)

HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (3) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (3) A víz mikrobiológiai stabilitása: a mikrobiológiai folyamatok gátoltak az alacsony felhasználható szerves szén koncentráció következtében A szakirodalomban található adatok meglehetősen ellentmondásosak abban a kérdésben, hogy mekkora is az AOC, illetve BDOC koncentráció, amelynél az ivóvíz biológiai szempontból stabilnak tekinthető (Soini, 2002): BDOC < 0,2 mg/L + AOC = 10 - 50 μg/L  stabil víz Már 60 μg/L BDOC esetén is megfigyeltek biológiai aktivitást Néhány μg/L TOC esetén is megfigyeltek biológiai aktivitást 5 μg/L alatti AOC esetén is megfigyeltek biológiai aktivitást (Boe-Hansen et al. 2002) Magasabb hőmérsékleten alacsonyabb BDOC koncentráció szükséges a biológiai stabilitáshoz (Kerneïs et al., 1995)

HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (4) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (4) Pusztán a kezelt víz KOIPS, TOC, DOC, BDOC vagy AOC koncentrációja alapján nem állapítható meg, hogy a víz stabil-e, és a hálózatban lejátszódnak-e biológiai folyamatok. Egyéb tényezőktől függ, hogy a víz stabil-e: Milyen állapotú a hálózat? Esetleg már kiterjedt biofilmmel rendelkezik? Milyen gyakran tisztítják / öblítik a hálózatot? Mennyi a fertőtlenítőszer-koncentráció az egyes hálózati pontokon?  ún. „biostabilitási görbét” lehet meghatározni egy adott mikroorganizmusra, mely adott szubsztrát és fertőtlenítőszer koncentráció mellett megadja, hogy a víz stabilnak tekinthető-e (Nem csak a szervesanyag következtében jelenhet meg biológiai aktivitás a hálózatban. A heterotróf mikroorganizmusokon kívül egyéb szervezetek is elszaporodhatnak, pl. nitrifikálók, ld. később…)

NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (1) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (1) Nitrfikáló mikroorganizmusok: aerob, kemoautotróf baktériumok Szénforrásként a szervetlen szén-dioxidot használják fel, energiaforrásként pedig a vízben található ammóniumot, illetve nitritet A nitrifikáció két lépcsőben zajlik le. Első lépésként a víz ammóniumtartalmát az „ammónium-oxidáló baktériumok” (Ammonia-Oxidizing Bacteria: AOB) nitritté oxidálják: NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + H2O + 2H+ A második lépésben a keletkezett nitritet a „nitrit-oxidáló baktériumok” (Nitrite-Oxidizing Bacteria: NOB) nitráttá oxidálják: NO2- + 1/2 O2 → NO3-

NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (2) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (2) A hazai ivóvizekben a 201/2001. Kormányrendelet értelmében a maximálisan megengedhető koncentrációk (maximum available concentration – MAC): Ha a tervezésnél a legrosszabb esetet vesszük figyelembe – azaz a hálózatban a teljes ammóniumtartalom nitritté oxidálódik, és a nitrifikáció meg is reked ezen a szinten – akkor a víz ammónium tartalmát 0,185 mg/L alatt célszerű tartani (ugyanis 1 mg NH4-N-ből 2,7 mg NO2-N keletkezik). Ily módon tehát nem elegendő a szabványban előírt 0,5 mg/L-es ammónium koncentráció tartása, hanem a telepet elhagyó víz 0,2 mg/L alatti ammónium koncentrációjának elérése a cél, és így (ha a telepet elhagyó víz nitrit tartalma egyébként elhanyagolható), akkor a hálózatban sem keletkezhet határérték feletti nitrit tartalom. Komponens MAC (mg/L) Ammónium – NH4+ 0,5 Nitrit – NO2- Nitrát – NO3- 50

NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (3) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (3) A fertőtlenítés hatása a hálózati nitrifikációra: A hálózatban lezajló egyéb mikrobiológiai folyamatokhoz hasonlóan a fertőtlenítőszer koncentrációjának csökkenésével a folyamat „öngerjesztővé” válik: a koncentráció csökkenésével (esetleg teljes eltűnésével) a mikroorganizmusok elszaporodhatnak. Az elpusztult sejttömegek lebontása azután további fertőtlenítőszert von ki a rendszerből, ami a mikroorganizmusok számának további növekedését okozza

NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (4) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (4) Előfordulhat olyan helyzet, hogy a fertőtlenítőszer adagolása meglepő eredménnyel jár: A fertőtlenítőszerek szempontjából az ammónium-oxidáló baktériumok az „ellenállóbbak”. Lipponen et al. (2002) kutatásai felhívják a figyelmet arra, hogy a klóraminnal (klórral) fertőtlenített hálózatok különösen veszélyeztetettek a nitrit felhalmozódás szempontjából, ugyanis ezekben a hálózatokban a nitritet oxidáló baktériumok fejlődése gátolt A fertőtlenítés közvetett úton akár elő is segítheti a nitrifikációs folyamatokat. Előállhat olyan helyzet, hogy a vízbe adagolt fertőtlenítőszer a heterotróf mikroorganizmusok tevékenységét jobban háttérbe szorítja mint a nitrifikálókét, ezáltal közvetett úton teret enged a nitrifikálók elszaporodásának (Csanády, 1998)

NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (5) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (5) A heterotróf mikroorganizmusok és a nitrifikálók száma közötti kapcsolat: Magas szervesanyag, de kis ammónium tartalmú vízben a heterotrófok jelentős mennyiségére számíthatunk, de ammónium hiányában a nitrifikálók szaporodása nem indul be Ugyanakkor magas ammóniumion tartalmú, de kis szervesanyag tartalmú vizek esetében a nitrifikáció megindulásával, majd a nitrifikálók lebomlásával, a víz szervesanyag tartalma növekedni kezd, tápanyagot szolgáltatva a heterotróf mikroorganizmusoknak. Az ilyen típusú vizek esetén tehát várható, hogy a nitrifikálók és a heterotrófok száma korrelál

NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (6) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (6) A hálózatban lejátszódó nitrifikációs folyamatok hatásai - összefoglalás (AWWA): Megnövekedett nitrit és nitrát koncentrációk (ami problémát jelent: a nitrit-oxidálók általában érzékenyebbek a különféle környezeti hatásokra, pl. a fertőtlenítőszer jelenlétére  nitrit halmozódhat fel a hálózatban) Lúgosság / pH csökkenés (a magyarországi vizek pufferkapacitása általában elég magas, így ez nem jelent problémát) Oldott oxigén koncentráció (DOC) csökkenése Maradék fertőtlenítőszer (klóramin) koncentráció csökkenése (az elhalt AOB és NOB sejttömege növeli a víz szervesanyag tartalmát, fogyasztja az oxidálószert) Baktériumszám növekedése (elhalt AOB és NOB  szervesanyag tartalom nő  megjelennek a heterotróf mikroorganizmusok)

ESETTANULMÁNY – HÁLÓZATI NITRIFIKÁCIÓ VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ESETTANULMÁNY – HÁLÓZATI NITRIFIKÁCIÓ AZ ESETTANULMÁNY TERÜLETEN ALKALMAZOTT TECHNOLÓGIA Hajúszováton technológia lényegében nem állt rendelkezésre Nyersvíz medence (klór adagolása) Levegőztetés Hálózati fertőtlenítés (klór) Szűrés nélkül hidroforból a hálózatba táplálták a vizet

VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2008. június VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2008. június Következtetések: A hajdúszováti nyersvíz hajlamos a spontán nitri- fikációra A telepen nincs mód a teljes ammónium- mennyiség átalakulására A nitrifikáció a hálózatban folytatódik a fertőtlenítőszer jelenléte ellenére

telepen és a hálózatban VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK TECHNOLÓGIA MÓDOSÍTÁSI JAVASLATOK Következtetések: A hajdúszováti nyersvíz hajlamos a spontán nitri- fikációra A telepen nincs mód a teljes ammónium- mennyiség átalakulására A nitrifikáció a hálózatban folytatódik a fertőtlenítőszer jelenléte ellenére Spontán nitrifikáció elősegí- tése a víztisztító telepen Nitrifikáció gátlása telepen és a hálózatban Megtett intézkedések: Előklór adagolásának elhagyása Intenzívebb levegőztetés Javaslat Intéz- kedés

VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2009. január VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2009. január Következtetések: Szűrő hiányában a telepen a nitrifikáció beindul ugyan, azonban az ammóniumnak továbbra is csak kis része alakul át A nitri- fikáció a hálózatban folytatódik

telepen és a hálózatban VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK TECHNOLÓGIA MÓDOSÍTÁSI JAVASLATOK Következtetések: Szűrő hiányában a telepen a nitrifikáció beindul ugyan, azonban az ammóniumnak továbbra is csak kis része alakul át A nitri- fikáció a hálózatban folytatódik Spontán nitrifikáció elősegí- tése a víztisztító telepen Nitrifikáció gátlása telepen és a hálózatban Megtett intézkedések: Homokszűrő beépítése Javaslat Intéz- kedés

VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2009. február VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2009. február

ESETTANULMÁNY - KÖVETKEZTETÉSEK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ESETTANULMÁNY - KÖVETKEZTETÉSEK Amennyiben a víztisztító telepen nem játszódik le a teljes nitrifikáció (ammónium átalakulása nitráttá), hatékony hálózati fertőtlenítés biztosításával remélhető, de nem garantálható, hogy a hálózatban sem zajlik le részleges nitrifikáció A cél: a nitrifikáció a telepen menjen végbe, ennek feltételei: A nyersvíz fertőtlenítőszert ne tartalmazzon Intenzív levegőztetés rendelkezésre álljon Homokszűrő rendelkezésre álljon

KUTATÁSI IGÉNYEK (NITRIFIKÁCIÓ) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KUTATÁSI IGÉNYEK (NITRIFIKÁCIÓ) Továbbra is jelentős a kutatási igény azzal kapcsolatban, hogy mely vizek hajlamosak spontán nitrifikációra, és bizonyos vizek esetében miért nem indul be a folyamat A hálózatban, fertőtlenítőszer jelenlétében milyen folyamatok játszódnak le? Fennáll annak a veszélye, hogy a „bioszűrőkön” vagy a hálózatban a nitrifikálók mellett a patogének is elszaporodhatnak? Nitrit on-line monitoringra már léteznek megoldások. Az esetlegesen elszaporodó patogének monitorozása hogyan lenne lehetséges?

KORRÓZIÓ A HÁLÓZATBAN (1) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KORRÓZIÓ A HÁLÓZATBAN (1) A vízvezetékekben lejátszódó belső korróziós folyamatok két típusa: Kémiai korrózió (fertőtlenítőszer oxidáló hatása, alacsony pH, magas agresszív szén-dioxid tartalom, magas oldott oxigén tartalom, stb. következtében) Mikrobiológiai korrózió Az oxidáló vas baktérium a redukált állapotú vasat (Fe2+) oxidálja (Fe3+) oldhatatlan csapadékot képezve A kén oxidáló szulfát és hidrogén iont képez, ezáltal csökkentve a víz pH-ját A szulfát-redukáló baktériumok kén-hidrogént hoznak létre (kénből, szulfátból, szulfitból vagy tioszulfátból), ami egyrészt nagyon kellemetlen szagú gáz, másrészt pedig korróziót okozhat

KORRÓZIÓ A HÁLÓZATBAN (2) VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KORRÓZIÓ A HÁLÓZATBAN (2) A mikrobiológiai korróziós folyamat is lényegében „öngerjesztő”, ezért nagyon fontos a szabályozása a megfelelő fertőtlenítőszer koncentrációval: Hálózatban végbemenő mikrobiológiai korróziós folyamatok   korróziós termékek, érdes csőfal   a mikroorganizmusok védelmet találhatnak az áramló vízzel szemben, továbbá a maradék fertőtlenítőszer reakcióba léphet a korróziós termékekkel   mikroorganizmusok további elszaporodása (a maradék fertőtlenítőszer hiányában)

A VÍZ STABILITÁSA - EGYÉB ALKALMAZÁSOK VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A VÍZ STABILITÁSA - EGYÉB ALKALMAZÁSOK EGY KIS EMLÉKEZTETŐ… Bizonyos esetekben éppen az a cél, hogy biológiai aktivitás fellépjen a tisztítástechnológia során Talajvízdúsítás Aktív szén üzemeltetése biológiai rendszerként (az ózonizálást követő GAC  BAC: Biologically Activated Carbon alkalmazása) Lassú szűrés alkalmazása Nitrifikáció megvalósítása a víztisztító telepen Ami gond: a hálózatban a biológiai aktivitás nem ellenőrzött körülmények között zajlik, itt ezért az a cél, hogy visszaszorítsuk ezeket a folyamatokat rendszeres tisztítással, öblítéssel, megfelelő fertőtlenítéssel, stb.

A BIOFILM HATÁSA A VÍZMINŐSÉGRE VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A BIOFILM HATÁSA A VÍZMINŐSÉGRE Elősegíti a patogén mikroorganizmusok megjelenését a hálózatban A tápláléklánc „kiindulópontjaként” a magasabb rendű (akár már szabad szemmel is látható) szervezetek szaporodását elősegíti A biofilm mikrobiális tevékenysége a vezetékek korrózióját okozhatja Az időszakosan leszakadó biológiai hártya jelentősen növeli a víz zavarosságát A nitrifikáló mikroorganizmusok megjelenésével nitrit halmozódhat fel a szállított ivóvízben Bizonyos baktériumpopulációk kellemetlen íz- és szagvegyületeket produkálnak

A telepet elhagyó részecskék számának minimalizálása VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HOGYAN LEHET GÁTAT SZABNI A BIOFILM KIALAKULÁSÁNAK? A telepet elhagyó részecskék számának minimalizálása A telepet elhagyó víz partikulált, kolloid, illetve oldott vas-, mangán- illetve alumíniumvegyületek mennyiségének minimalizálása (hiszen felületükön mikroorganizmusok tapadhatnak meg) A biológiailag hozzáférhető szervesanyag tartalom minimalizálása (mivel azok a mikroorganizmusok táplálékául szolgálhatnak), hatékony ammónium eltávolítási technológia (a hálózati nitrifikáció visszaszorítása érdekében)

Monitoring rendszer kiépítése a vízelosztó hálózaton VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HOGYAN LEHET GÁTAT SZABNI A BIOFILM KIALAKULÁSÁNAK? Folytatás… Az elosztóhálózat anyagának figyelembe vételével a telepet elhagyó víz korróziós potenciáljának csökkentése (a vezeték korroziójának visszaszorítása érdekében) A maradék fertőtlenítőszer koncentrációját befolyásoló anyagok mennyiségének csökkentése A hálózatban maradó fertőtlenítőszer koncentrációjának meghatározása a helyi viszonyok és hőmérséklet függvényében Monitoring rendszer kiépítése a vízelosztó hálózaton Rendszeres hálózattisztítás és öblítés, hálózat-rekonstrukció Forrás: Ainsworth, 2004