ARZÉN

A határérték meghatározása: Maximálisan megengedhető arzén bevitel: 50 μg/L  10 μg/L A határérték meghatározása: Maximálisan megengedhető arzén bevitel: 2 μg arzén/kg/nap Átlagos 70 kg-os testtömeget feltételezve  140 μg arzén/nap Biztonsági tényezők figyelembe vétele: 100 μg arzén/nap Sokszor a kommunikációs nehézségek vagy a nem megfelelő kommunikáció miatt nem tudunk azokról az kutatási eredményekről melyek megkönnyíthetnék munkánkat vagy akár életünket. Ezt elkerülendő

koncentráció ivóvízben Étel: 60-80 μg arzén/nap 100 μg arzén/nap Ivóvíz általi fogyasztás: 20 μg arzén/nap 2L-es átlagos ivóvízfogyasztást feltételezve Sokszor a kommunikációs nehézségek vagy a nem megfelelő kommunikáció miatt nem tudunk azokról az kutatási eredményekről melyek megkönnyíthetnék munkánkat vagy akár életünket. Ezt elkerülendő 10 μg/L a maximálisan megengedhető arzén koncentráció ivóvízben

Ivóvíz általi fogyasztás: 70 μg arzén/nap Magyarországon... Étel: 20-30 μg arzén/nap 100 μg arzén/nap Ivóvíz általi fogyasztás: 70 μg arzén/nap Legalábbis a szakértők egy része így gondolja (más részük nem…). A 10 µg/L tartása azonban nem kérdés, hiszen vállaltuk az EU-hoz történt csatlakozáskor 2L-es átlagos ivóvízfogyasztást feltételezve 30 μg/L maximális koncentráció az ivóvízben megengedhető lenne

Arzén Határérték: Korábbi magyar szabvány: 50 μg/L Jelenlegi EU-konform MAC: 10 μ g/L Előfordulás: oldott állapotú anyag jelenik meg felszínalatti vizeinkben A vizekben az arzén főként a redukált állapotú As(III), vagy az oxidált állapotú As(V) formájában jelenik meg

Arzén – Magyarországi helyzet Forrás: ÁNTSZ (2000)

As(V) előfordulása a pH függvényében As(III) előfordulása a pH Forrás: Fields et al. (2000)

As(V) előfordulása a pH függvényében As(III) előfordulása a pH Forrás: Fields et al. (2000)

Az arzén eredete Ásványok: többnyire vas- és kéntartalmú ásványokban jelenik meg Az arzén felszín alatti vizeinkben gyakran vas és mangán vegyületekkel együtt fordul elő Adott körülmények között (például az ásványokban jelen lévő kén átalakulása miatt, a fémek és az arzén oldott állapotba kerülhetnek) Reduktív viszonyok között a vas, a mangán és az arzén oldott állapotú vegyületei stabilizálódnak

Az arzén eltávolítására szolgáló technológiák

Alkalmazott technológia Arzén-eltávolító mechanizmus Koaguláció és szilárd/folyadék fázisszétválasztás kicsapatás adszorpció koprecipitáció Aktivált alumínium-oxidon történő adszorpció adszorpció Granulált vas-hidroxidon történő adszorpció adszorpció Ioncserés eljárás speciális adszorpció Meszes vízlágyítás során történő arzén eltávolítás adszorpció a csapadék felületén, koprecipitáció Membrán technológiák nyomás hatására történő szilárd/folyadék fázisszétválasztás (előtte koaguláció) vagy: oldott As eltávolítása (RO, nanoszűrés)

Alkalmazott technológia Arzén-eltávolító mechanizmus Koaguláció és szilárd/folyadék fázisszétválasztás kicsapatás adszorpció koprecipitáció Aktivált alumínium-oxidon történő adszorpció adszorpció Granulált vas-hidroxidon történő adszorpció adszorpció Ioncserés eljárás speciális adszorpció Meszes vízlágyítás során történő arzén eltávolítás adszorpció a csapadék felületén, koprecipitáció Membrán technológiák nyomás hatására történő szilárd/folyadék fázisszétválasztás (előtte koaguláció) vagy: oldott As eltávolítása (RO, nanoszűrés)

Arzén eltávolítása koagulációval + szil/foly fázissztétválasztással Lépései: Oxidáció Koaguláció (szilárd formává történő átalakítás) Szilárd/folyadék fázisszétválasztás (ülepítés, szűrés)

Oxidáció: Klór Kálium-permanganát Ózon Levegő oxigénje – nem elég erős

Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők arzén oxidációs száma pH alkalmazott koaguláns koaguláns dózis egyéb szennyezők, anionok

Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők Az As(V)-t, azaz az oxidált formát lényegesen könnyebben lehet eltávolítani, mint az As(III)-t arzén oxidációs száma pH alkalmazott koaguláns koaguláns dózis egyéb szennyezők, anionok

Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők arzén oxidációs száma pH alkalmazott koaguláns Alacsonyabb pH-n kedvezőbb eltávolítási hatásfok (bár a nagy pufferkapacitás miatt Mo-n általában nem alkalmazunk pH szabályozást) koaguláns dózis egyéb szennyezők, anionok

Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők arzén oxidációs száma pH alkalmazott koaguláns A vas(III)-sók általában hatékonyabbak, mint az Al(III)-sók koaguláns dózis egyéb szennyezők, anionok

Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők arzén oxidációs száma pH alkalmazott koaguláns Az As-eltávolítás hatékonysága növekszik a koaguláns dózis növelésével koaguláns dózis egyéb szennyezők, anionok

Koaguláns dózis: A 10 μg/L-es koncentráció eléréséhez 40-szeres Fe/As arány szükséges (mg/L értékeket figyelembe véve) (Ráczné és Degré, 1998; kísérletek Gyöngyfán) EZZEL SZEMBEN: a 10 µg/L-es arzénkoncentráció eléréséhez szükséges koaguláns dózist alapvetően a nyersvíz minősége határozza meg!!!

Szervesanyag tartalom hatása az arzéneltávolításra Arzenát eltávolítása vas-klorid koagulálószerrel csepeli nyersvízből (KOI = 1 mg/L) és hortobágy-szásztelki nyersvízből (KOI = 12,7 mg/L) készített modell oldatokból (arzén koncentráció ~ 200 µg/L)

Szervesanyag tartalom hatása az arzéneltávolításra Arzenát eltávolítása alumínium-szulfát koagulálószerrel csepeli nyersvízből (KOI = 1 mg/L) és hortobágy-szásztelki nyersvízből (KOI = 13,7 mg/L) készített modell oldatokból (arzén koncentráció ~ 220 µg/L)

Szükséges fém/arzén mólarány Szervesanyag tartalom hatása az arzéneltávolításra Szükséges Me mmol/L Szükséges fém/arzén mólarány KOI ~ 1 mg/L KOI ~ 13 mg/L Vas-klorid 0,02 0,25 6,8 85,1 Alumínium-szulfát 0,13 0,8 44,3 272,5 A szükséges fém/arzén mólarány 10 µg/L-es arzénkoncentráció eléréséhez (~ 220 µ g/L kezdeti arzén koncentráció esetén) alacsony (KOI = ~ 1 mg/L) és magas (KOI ~ 13 mg/L) szervesanyag tartalmú vizek esetén

Az eltávolítás hatékonyságát befolyásoló tényezők arzén oxidációs száma pH alkalmazott koaguláns koaguláns dózis egyéb szennyezők, anionok Pl. foszfát, szilikát, szerves-anyagok…

Foszfát koncentráció hatása A foszfát ionok szintén csökkentik az arzéneltávolításra rendelkezésre álló koaguláns mennyiségét Különbőző kezdeti foszfátkoncentrációk (0,08 – 0,6 mg PO4-P/L) Azonos kezdeti arzénkoncentrációk (58 μg/L) Megegyező koaguláns dózisok (vas-klorid: 1,46 mg Fe3+/L)

Foszfát koncentráció hatása Három különböző kezdeti foszfátkoncentráció (0,38; 0,27; 0,17 mg PO4-P/L) Azonos kezdeti arzénkoncentrációk (58 μg/L) Növekvő koaguláns dózisok (vas-klorid: 0 – 5,7 mg Fe3+/L)

Következtetések az adagolandó koaguláns mennyiségére vonatkozóan A nyersvíz bizonyos paraméterei, úgymint: szervesanyag tartalom foszfát tartalom szilikát koncentráció rendkívüli mértékben befolyásolják az adagolandó vas, illetve alumínium só mennyiségét Az arzén koncentráció mértéke az egyéb – vízben jelen lévő – anyagokhoz képest csekély, így az adagolandó koagulálószer mennyiségét alapvetően nem a víz arzéntartalma, hanem a víz egyéb paraméterei határozzák meg Előkísérletek fontossága a szükséges fémsó : arzén arány meghatározására minden egyes vízbázis esetén

Technológiai sorok kialakítása

VITUKI – VÍZGÉPTERV által kidolgozott technológia (Kiss & Kelemen, 1985) Cl2 Fe(III)- flokk. Cl2 gázmentesítés Up-flow rendszerű szűrő mélységi szűrés

2HCO3- + Ca(OH)2 Ca2+ + 2CO32- + 2H2O 2Ca2+ + 2CO32- 2CaCO3 Vízlágyítás Ca(OH)2 adagolásával 2HCO3- + Ca(OH)2 Ca2+ + 2CO32- + 2H2O 2Ca2+ + 2CO32- 2CaCO3 Mg2+ + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + Ca2+

Vízlágyítás Na2CO3 adagolásával 2Ca2+ + Na2CO3 CaCO3 + Na+

Az arzén eltávolítása meszes vízlágyítás során: Adszorpció a keletkezett csapadék felületén Koprecipitáció: Mg(OH)2 - ba történő beépülés

vízlágyítás Na2CO3 vagy Ca(OH)2 Cl2 Fe(III)- Cl2 gázmentesítés

Cl2 Fe(III)- Ca(OH)2 KMnO4 Cl2 Vízlágyítás és pH szabályozás gázmentesítés bedolgozott szűrőréteg (mangántalanítás)

Iszapkezelés lépései (Szeghalmi vízmű): Ülepítő medence az ülepítés polielektrolit adagolásával történhet, amely az ülepedést gyorsítja Iszap átemelése a kondicionáló tartályba zeolit por adagolásával egyidejűleg Gépi víztelenítés (szűrőprés) A besűrített anyag konténerbe ürítése iszapkihordó csigával II. osztályú veszélyes hulladék; az elhelyezés feltétele min. 40 % szárazanyagtartalom  veszélyes hulladék lerakó

Iszapkezelés lépései (Dél-Bács-Kiskun megyei vízmű): Ülepítő medence (10-15 óra tartózkodási idő) a felső fázis a települési csapadékcsatorna hálózatba kerül vagy visszavezetik a víztisztítási folyamat elejére Az iszap szárazanyag tartalma ülepítés után: 4-5 % Kaviccsal töltött (1-2 mm átmérőjű) drénezett szikkasztóágy tartózkodási idő: néhány nap Szikkasztás után a szárazanyag tartalom: 20 % Iszapelhelyezés: az aszódi veszélyeshulladék lerakóban

Alkalmazott technológia Arzén-eltávolító mechanizmus Koaguláció és szilárd/folyadék fázisszétválasztás kicsapatás adszorpció koprecipitáció Aktivált alumínium-oxidon történő adszorpció adszorpció Granulált vas-hidroxidon történő adszorpció adszorpció Ioncserés eljárás speciális adszorpció Meszes vízlágyítás során történő arzén eltávolítás adszorpció a csapadék felületén, koprecipitáció Membrán technológiák nyomás hatására történő szilárd/folyadék fázisszétválasztás (előtte koaguláció) vagy: oldott As eltávolítása (RO, nanoszűrés)