Tantárgyfelelős: Bazsáné Dr. Szabó Marianne Szennyvízkezelés 1. előadás a, Természeti erőforrások védelme Vízszennyezés - vízminőségvédelem Hulladékkezelés II. 2011. Tantárgyfelelős: Bazsáné Dr. Szabó Marianne főiskolai docens

„Víz! Se ízed nincs, se színed, se zamatod, nem lehet meghatározni téged, megízlelnek, anélkül, hogy megismernének. Nem szükséges vagy az életben: maga az élet vagy.” Antoine de Saint-Exupéry: A sivatag szívében.

Víztározó megnevezése 1000 km3 % óceánok és tengerek 1 380 000 97,61 sarki és hegyvidéki 29 000 2,08 jég és hó felszín alatti vizek 4 000 0,29 édesvizű tavak 125 0,009 sósvizű tavak 104 0,008 talajnedvesség 67 0,005 folyóvizek 1,2 0,000 09 vízpára az 14 0,000 9 atmoszférában Összesen: 1 413 311 100

Az óceánok 96,5 százalékban tartalmaznak tiszta vizet Az óceánok 96,5 százalékban tartalmaznak tiszta vizet. A maradék 3,5 százalékot 75 elem teszi ki. A tengerek "sósságáért" 99 százalékban hat elem a felelős: klorid, nátrium, kén, magnézium,a kálcium és a kálium. A víz az élőlények alapvető nyersanyaga és terméke is. (Testük felépítéséhez és működéséhez elengedhetetlen.) A víz kitűnő oldószer (anyagcsere folyamatok). A víz hőszabályozó (hőkapacitás+ párolgáshő). A víz élőhely (biotóp).

A víz (H2O): Kémiai szempontból a víz egészen egyszerű vegyülethez tartozik: 2 atom hidrogén és egy atom oxigén kapcsolódik össze. A molekula akkor keletkezik, ha a hidrogén elég, épp úgy mint a szén elégésekor a széndioxid molekula. A víznek három formája létezik: a jég (szilárd), a víz (folyékony) és a vízgőz (gáz). O ⁰C-on olvad a jég vízzé, a víz 100 ⁰C-on forr és válik vízgőzzé. Mindezt 1745-ben a svéd asztronómus Anders Celsius állapította meg és ma a világ nagy részén a hőmérséklet mérésének alapjául szolgál (Észak - Amerikában még ma is a Fahrenheit-féle fokbeosztással mérnek).

A víz körforgása http://termtud.akg.hu/okt/7/viz/kepek/egyeb1.jpg

Felszín alatti vizek Forrás: Thyll, 2000

A természetes vizek minőségi összetevői A természetes víz mindig oldat, legtöbbször szuszpenzió is. gázok: N2, O2, CO2, NH3 folyadékok: folyékony szénhidrogének, szerves oldószerek szilárd anyagok: kationok – Ca2+, Mg2+, Na+, K+ anionok – CO32-, HCO3-, SO42-, Cl- A szerves anyagok oldott vagy lebegőanyag formában vannak jelen

Oldhatósági görbék Forrás: Thyll, 2000

A víz organoleptikus (érzékszervi) tulajdonságai Szín Ha kevés az oldott, illetve szuszpendált anyag kék Ha felhős az ég szürke Ha közepes mennyiségű az oldott anyag és kevés a fitoplankton zöldes Ha sok a fitoplankton sötétzöld Ha sok az oldott anyag sárga (vagy barna) Ha kevés az oldott szerves vegyület, vagy sok a színes komponens, azok adják az uralkodó színt: Fe3+ sárgás színt ad

Magyarország felszíni vizei

Magyarország a „legek” országa Az Alföldön a lefolyástalan vagy elöntésnek kitett területek aránya nagy. Vízjárását a szélsőségek jellemzik A fajlagos felszíni vízkészlet az egyik legnagyobb Európában, de túlnyomóan külföldi eredetű. Több országhoz tartozó vízgyűjtők Magyarország a „legek” országa: a Föld egyik legzártabb medencéje legmélyén helyezkedik el. Az Alföldön a lefolyástalan vagy elöntésnek kitett területek aránya nagy. Vízjárását a szélsőségek jellemzik: az árvíz, belvíz és aszály egyaránt kulcskérdés. A fajlagos felszíni vízkészlet az egyik legnagyobb Európában, de túlnyomóan külföldi eredetű. Az országon belüli lefolyás hozzájárulása ehhez messze a legkisebb a kontinensen. Az ivóvízellátás döntően a felszín alatti vizekre épül. A közműolló az egyik legnagyobb a kontinensen (és a kistelepülések helyzete lényegesen rosszabb, mint a városoké). az ország területe szinte kizárólag osztott, több országhoz tartozó vízgyűjtőkből áll. A lefolyási viszonyok döntően a környező országok területhasználati viszonyainak a függvénye. Kitettségük és a kockázat nagy, a meglévő egyezmények pedig gyengék. Az országot a települések környezetében elszennyeződött felső vízadó réteg, a sérülékeny partiszűrésű vízbázisok, a védett rétegvizek és a talajvízfogalom tisztázatlansága jellemzi. Felszíni vizeink közül a kis hígítóképességűek minősége rossz. Sekély tavaink az eutrofizálódás különböző mértékű jeleit mutatják.

Magyarország vízháztartása Az ország folyóinak vízminőségét a külföldről belépő vizek állapota nagymértékben befolyásolja. A vízminőséget általában a II.-III. osztály jellemzi. A nagy folyók minősége a nagy hígulás következtében elfogadható. Állóvizeink és tározóink többsége esetében az eutrofizáció okoz problémákat. Az ország folyóinak vízminőségét a külföldről belépő vizek állapota nagymértékben befolyásolja. A vízminőséget általában a javuló trend és az ötosztályos minősítési rendszerben (ahol I. a legjobb és V. a leggyengébb minőségi kategória) általánosságban a II.-III. osztály jellemzi. A Tisza vízrendszere valamivel rosszabb állapotban van, mint a Dunáé. A nagy folyók minősége a nagy hígulás következtében elfogadható. V. osztályú minőség kizárólag olyan kisebb vízfolyásokon jelentkezik, amelyek nagyobb városok tisztítatlan, vagy csak részben tisztított szennyvizeinek befogadói. Állóvizeink és tározóink többsége esetében (Balaton, Velencei-tó, Fertő-tó, Tatai-tó, Tisza-tó) az eutrofizáció okoz problémákat.

Magyarország vízháztartása A felszín alatti vizek minőségét a pontszerű és diffúz terhelések, továbbá a káros hatású, természetes eredetű elemek jelenléte határozza meg. A talajvizek elszennyeződése alapvetően a települések környezetére, és az elnitrátosodott hegyperemű völgyekre vonatkozik. A parti szűrésű vízbázisok és karsztvizek állapota általában jó, de ez utóbbi készletek igen sérülékenyek. A Duna - hasonlóan az európai nagy folyókhoz - szintén erősen algásodik, de a gondok kevésbé súlyosan jelentkeznek, mint tavak esetében. A felszín alatti vizek minőségét a pontszerű és diffúz terhelések, továbbá a káros hatású, természetes eredetű elemek jelenléte (például arzén) határozza meg. A leggyakoribb gondot a vas, mangán, nitrát, ammónia, oldott szerves anyag okozza, elsősorban az Alföldön. A talajvizek elszennyeződése alapvetően a települések környezetére, a korábbi mocsarak nagy sótartalmú területeire és az elnitrátosodott hegyperemű völgyekre vonatkozik. A parti szűrésű vízbázisok és karsztvizek állapota általában jó, de ez utóbbi készletek igen sérülékenyek.

Magyarország vízháztartása 58 km3 +114 km3 = 52 km3 + 120 km3 AZ ORSZÁGBÓL KILÉPŐ VIZFOLYÁSOK VÍZHOZAMA 120 km3/év A BELÉPŐ VÍZFOLYÁSOK VÍZHOZAMA 114 km3/év PÁROLGÁS 52 km3/év CSAPADÉK 58 km3/év

A VÍZ MINŐSÉGI JELLEMZŐI A vízminőség a víz tulajdonságainak összessége, ezért nincs olyan egyetlen mutató, érték vagy skála, mellyel megadható lenne a víz minősége. A víz sok tulajdonsága közül a vízminőség megállapításához mindig azokat vesszük figyelembe, amelyek meghatározzák az adott célnak (pl. vízhasználatnak) való megfelelést (vagy nem megfelelést). A vízminősítés alapját minden esetben az olyan tulajdonságok adják, amelyek a kiválasztott cél szempontjából és a felhasznált víz eredetéből származóan meghatározók. A természetes víz tulajdonságait a víz eredete, fajtája (pl. felszíni-, ezen belül tározott vagy folyó, stb.) és az azt esetlegesen ért szennyezések határozzák meg.

A víz biológiai minősítése A biológiai vízminőség a víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, illetve ezeket létrehozzák és fenntartják. A vízminőség a víz tulajdonságainak összessége. A vízminősítés a vízminőség megállapítása. halobitás trofitás szaprobitás toxicitás

A vízminősítő rendszerek Magyarországon: 1. Felföldy (1987)- féle Biológiai, Négy tulajdonságcsoportra épülő és tulajdonságonként 10-10 fokozatú 2. MSZ 12749: 1996 szabvány 3. Dévai és mtsai (1992) Ökológiai, sokváltozós rendszer, ami az egyes tulajdonságokhoz kódszámokat (aktuális és globális) rendel 4. makrozoobenton család-taxon prezencia pontrendszer 5 minőségi osztály 2-3 alosztály

1. Felföldy (1987)- féle Biológiai, Négy tulajdonságcsoportra épülő Halobitás (sótartalom+ ionösszetétel) Trofitás Ökoszisztéma energia befogadóképessége Szaprobitás Vízi ökoszisztéma szervesanyagbontó képessége Toxicitás Víz mérgezőképessége

3. Dévai és mtsai (1992) Ökológiai, sokváltozós rendszer Szatikus sajátosság: Állapot Tulajdonság Dinamikus sajátosság: Folyamat Képesség

VKI (WFD 2000) Magyar Kormány 2001 június REFCOND (2002) WETLAND (2002) ECOSTAT (2003) Zavartalan állapot (Istvánovics és Somlyódy, 2000) jó állapot 2015-ig VGT 2009 VKI – ökológiai állapot 2002 EQS és EQR irányelvek

A halobitás a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak összessége, amely az összes sótartalommal, a szervetlen ionok mennyiségével, vagy az elektromos vezetőképességgel megadható mennyiség . Jellemzői Szervetlen kémiai tulajdonságok összessége, Összes sótartalom, pH, vezetőképesség, nyolc "főion" viszonylagos ionösszetétele; Főleg a vízgyűjtőterület földtani eredetének jellemezői befolyásolják, ami nagyrészt az élettelen környezet adottsága.

Na+, Ca2+ ,K+, Mg2+ és HCO3-, CO32-, Cl-, SO42- A víz összes-ion tartalma alapvetően attól függ, hogy a csapadékból származó édesvíz a kőzetekből milyen és mennyi elemet képes kioldani. A víz összes-ion tartalmára a hordozható készülékekkel könnyen mérhető vezetőképességből következtethetünk. A sok hidroxidot vagy szabad savat tartalmazó vizeknél a μS.cm-1 értékben kifejezett vezetőképességet 0,55 alatti vagy körüli, míg nagy sótartalmú vizeknél 0,9-hez közeli faktorral szorozva megkapjuk a víz összes-ion koncentrációját mg.l-1-ben. Hazai vizeinknél jó közelítő értéket kapunk, ha 0,63-nak tekintjük ezt a faktort.

A szén-dioxid, a hidrogén-karbonát- és a karbonát ionok mennyiségi arányainak alakulása a pH függvényében. Öllős G. - Vízellátás

A vízminőség ábrázolása ( Maucha-diagram) A Maucha - diagramban 4 kationt: K+, Na+, Ca2+, Mg 2+, illetve 4 aniont tüntetnek fel: SO4 2-, Cl-, HCO3-, CO32-. Ezek a vizek esetén fontos minősítő paraméterek. Az ion-összetétel a Maucha - féle csillagábrával mutatható be szemléletesen. A "jó halas vizekben" a kálcium (és a magnézium), ill. a hidrokarbonát van túlsúlyban. Ezzel szemben a potenciális kénhidrogén képződés miatt bizonyos mértékig hátrányos a szulfát jelenléte. A víz minősége oldható vagy szuszpendálható anyagok hozzáadásával jelentősen befolyásolható. az oldott kémiai anyagok szerint megkülönböztetünk: hidrogén-karbonátos, kloridos, szulfátos, stb. vizeket;

összes lúgosság < összes keménység, A víz kálcium és magnézium tartalma az összes keménységgel, a hidrokarbonát és karbonát tartalma pedig az összes lúgossággal mérhető. A módszertani leírások szerint mindkét paraméter kifejezhető kálcium - karbonátban. Ebből következik, hogy ha az: összes lúgosság < összes keménység, akkor a Ca2+ és Mg2+ a CO32- és HCO3- ionokon kívül SO42- és Cl- ionokhoz is kapcsolódik, összes lúgosság = összes keménység, akkor a Ca2+ és Mg2+ csupán CO32- és HCO3- ionokhoz kapcsolódik, összes lúgosság > összes keménység, akkor a CO32- és HCO3- a Ca2+ és Mg2+ ionokon kívül K+ és Na+ ionokhoz is kapcsolódik. keménységük alapján: lágy (5 NK°-ig), közepesen kemény (15 NK°-ig) és kemény (15 NK° felett) hévizeket;

Fény - fényviszonyok a vízben és a Secchi-átlátszóság A földfelszínt érő elektromágneses sugárzás különböző hullámhosszúságú sugarakból áll, nevezetesen ultraibolya (380 nm-ig), látható (380-750 nm) és infravörös (750-3000 nm) sugarakból. Az összes sugárzó energiának kb. 55 %-a látható fény, 40-44 %-a infravörös, 1-5 %-a pedig ultraibolya sugárzás. A zöld növények a látható fényt, az úgynevezett fotoszintetikusan aktív (photosynthetically active radiation = PhAR) sugárzást képesek hasznosítani.

Vízhőmérséklet - évszakos és napi változás A víz felmelegedése a vízbe hatoló napsugárzásnak köszönhető, jóllehet a hőátadás, a hőcsere és a levegő felmelegedése szintén fontos tényező. A víz fényelnyelése, így hőmérséklete is a mélységgel exponenciálisan csökken. A felszíni vízréteg nagyobb felmelegedése az oldott szerves anyagok és a lebegő részecskék miatt tavakban még kifejezettebb, mint a kevésbé zavaros vizekben. A hőátadás a mélyebb vízrétegekbe a konvekciós áramlásoknak és a szél keverő hatásának az eredménye. A víz hőmérséklettől függ a sűrűség, ami 4oC-on a legnagyobb ettől felfelé és lefelé csökken. A víz ezen sajátos tulajdonsága okozza azt, hogy télen a 0oC-os jég a felszínen van, míg az üledék feletti vízréteg akár 4oC-os is lehet. A nyári hőrétegzettség azért alakul ki egy tóban, mert a gyorsabban felmelegedő felső vízrétegnek kisebb, a hidegebb alsó rétegnek pedig nagyobb a sűrűsége. Hőrétegzettség idején a két vízréteg sűrűsége közötti különbség olyan nagy, hogy a szél energiája már nem elegendő a tóvíz felkeveréséhez. Mély tavaknál a mérsékelt égövön téli és nyári hőrétegzettséget (stagnációt), valamint tavaszi és őszi felkeveredést (cirkulációt) lehet megfigyelni.

A víz biológiai minősítése A trofitás a vízi ökoszisztémában végbemenő elsődleges szervesanyag termelés mértéke. Nagysága klorofill-tartalmú növényzettől (pl. alga), a szervetlen növényi tápanyagoktól (foszfor, nitrogén), továbbá a fénytől függ. A trofitás növekedése növeli a vízi ökoszisztéma energia befogadó képességét és eutrofizálódáshoz vezet. Jellemzésére a klorofill tartalom, az összes alga szám, a foszfor és nitrogénformák alkalmasak.

Potenciális trofitás– a növényi tápanyagkínálat mértéke (kiemelten az ásványi nitrogén és a foszfor). Aktuális trofitás – az adott pillanatban megvalósult (kialakult) trofitás (trofitási szint), mely a termelés erősségével, a növények (planktonikus és bevonatlakó algák, alámerült vízinövények) mennyiségével, a klorofill-koncentrációval jellemezhető.

természetes eutrofizálódás: A lassú, természetes eutrofizálódás észrevétlen, apró lépések sorozata, amikor a vízi ökoszisztéma fokozatosan alakul át, s a zömében nyíltvízi életteret, ahol a plankton szerepe jelentős, lassan felváltja a parti (litorális) régió élettere, ahol a bevonatlakó algák, rögzült hínárnövények szerepe kerül előtérbe, s végül eredményezi tó mocsárrá alakulását, s szinte geológiai időléptékben annak megszűnését. A természetes eutrofizálódás alapvetően a tavakra jellemző, lassú természetes folyamat, amikor a tó korának előre haladtával a vízgyűjtőből bemosódó szerves anyagok és a tóban termelődő szerves anyagok lebomlásának eredményeképp a növényi tápanyag-koncentráció növekszik, s ennek hatására a tó trofitásfoka is emelkedik. Ez általában a tavak feltöltődésével együtt járó jelenség, ami ezer, több tízezer évig is eltart, s a kiváltó okok miatt általában visszafordíthatatlan folyamat. Szinte észrevétlen zajlik, a tó életében nem okoz drasztikus változásokat, az ember számára nem jelent gyors, kellemetlen vízminőség-változást.

mesterséges eutrofizálódás Ezzel szemben a mesterséges eutrofizálódás emberi tevékenység hatására jön létre, rövid idő, akár néhány év alatt bekövetkező, drasztikus változás. Ez mind a vízben zajló természetes életfolyamatok szempontjából, mind a vizet felhasználó ember szempontjából kedvezőtlen, gyakran káros jelenség. A folyókba, a folyókon keresztül a tavakba, tengerekbe bejutó növényi tápanyagok (műtrágya-bemosódás, biológiailag tisztított szennyvíz) vagy a tisztítatlan szennyvizek lebomlásának eredményeképp dúsuló nitrogén- és foszfor-vegyületek a víz potenciális trofitását növelik. A növényi tápanyagok dúsulására bekövetkező biológiai reakció általában az algák, leggyakrabban a fitoplankton fokozódó, súlyos esetben szélsőségesen erőteljes szaporodását eredményezi. Gyakorivá válnak a vízvirágzások, azok minden kellemetlen kísérőjelenségével együtt. A mesterséges eutrofizálódás természetesen a folyóvizeket is érinti. A tavak általában a befolyók által szállított vizek hatására válnak maguk is az eutrofizálódás színterévé, ahol az drasztikus változásokat okoz. Legtöbbször csupán a fitoplankton szaporodik el gyorsan (planktonikus eutrofizálódás), de jó néhány esetben a hínárnövények vagy a fonalasalgák inváziója is megfigyelhető (bentikus eutrofizálódás). A tó (a folyó) élete szempontjából ez a drasztikus változás a növényeken túlmenően a vízi faunát is érinti és jelentős változásokat eredményezhet, az addig „szép, egészséges” tó a benne élő élővilág szempontjából instabillá, „beteggé válik”.

Az OECD trofitási skála fokozatai és azok értelmezése Ultra-oligotróf: igen szűken termő vizek – rendszerint magashegységi tavakban Oligotróf: szűken termő – szervetlen növényi tápanyagban szegény, kevés szerves anyagot termelő víz Mezotróf: közepesen termő Eutróf: bőven termő – nagy trofitású, szervetlen növényi tápanyagokkal jól ellátott, szerves anyagot elsődlegesen bőven termő Hipertróf: túltermő vizek, melyekben olyan növényi tápanyagfelesleg van, aminek kihasználására a fényenergia mennyisége nem elég.

A víz biológiai minősítése A szaprobitás a vízi ökoszisztéma lebontó képessége, amely a trofitással szemben hat, ezért energia veszteséggel jár. Jellemzői a lebomlásra illetve rothadásra képes szervesanyag és heterotrof élőlények. Növekedése a vízszennyezés eredménye. A szaprobitás két formája ismert autoszaprobitás, allószaprobitás

A szaprobitás növekedése a vízszennyezés eredménye, melynek következménye az oxigénhiány. Mértékét általában az emberi tevékenység fokozza, a vizek természetes öntisztulása viszont csökkenti. Jellemzésére a biológiai és kémiai oxigénhiány (BOI, KOI) használatos. Az ökoszisztéma szaprobitási fokának növekedésével általában a fajok száma csökken, de az egyedszám növekszik.

A szennyvizek oxigénfogyasztásának mértékét a biológiai oxigénigény (BOI5) értékével szokták kifejezni, ami nem más, mint az oldott oxigénmennyiség, amelyet az aerob szervezetek a vízben lévő szerves anyag lebontására, adott hőmérsékleten (20°C), meghatározott idő (5 nap) alatt, fénykizárás mellett elfogyasztanak. Ez az összes szennyezőanyag mintegy 70-90%-át jelenti (települési szennyvizekben a BOI5 értéke 200-300 mg O2/ml, a tiszta folyóvíz értéke 1-3 mg O2/ml). A szennyvizek nem minden komponense bontható biológiailag, ezért az összes szennyező anyag mennyiségével arányos mérőszámot a kémiai oxigénigényt (KOI) is használjuk. A kémiai oxigénigénnyel (KOI) fejezhető ki a vízben lévő szerves anyagok oxidálószerekkel (pl. kálium-dikromát), nedves úton elvégzett oxidációja során felhasznált oxigén mennyisége A KOI – kémiai oxigén igény: A vízben lévő anyagok redukáló képessége, ahol az oxidálószer: KMnO4; K2Cr2O7. BOI =biológiai oxigén igény: oxigén mennyiség, amely térfogategységben lévő oldott, kollodiális és szuszpendált, bomlóképes szerves anyagok lebontásához szükséges.

A víz biológiai minősítése A toxicitás a vízbe kerülő, vagy a vízben képződő, a különböző folyamatokból származó szennyezőanyagok hatására a víz toxikussá válását jelöli. Ez a vízben élő lények károsodását, illetve pusztulását okozhatja. A mérgezés a koncentrációtól illetve az expozíciótól függ, és lehet végleges (irreverzibilis) és átmeneti (reverzibilis).

Toxicitás: vizek mérgezőképességet jelenti. A mérgek származhatnak a földkéreg anyagaiból (pl. nehézfémek), a vizek szervesanyag - tartalmának rothadásából (ammónia; kén-hidrogén, merkaptanok) vagy emberi tevékenységből (pl. tisztítatlan szennyvíz bevezetése). A mérgező hatást a sokféle eredet és anyag miatt általában nem kémiai; hanem biológiai módszerekkel, élőteszt szervezetekkel (pl. algák, halak) vagy növényi magvak csíráztatatásával (pl. mustármag) végzik.

A toxicitás a víz mérgező képessége, amit a vízbe került vagy benne termelődött mérgek okoznak. A méreg (toxin) hatása a mérgezés. A toxicitás mérése kémiai módszerekkel vagy biológiai tesztekkel történik. A közepes tűrés határa (TLm) valamely méreg olyan mennyisége, melytől a teszt élőlények fele elpusztul vagy a vizsgált életjelenségük felére csökken.

Felszíni vizek bakteriológiai vízminősítése A coliform baktériumok jelenléte a vízben fekáliás szennyezettségre utal. A vízminősítés a kolititer vagy a koli szám alapján történik. A kolititer az a ml-ben kifejezett legkisebb vízmennyiség, amelyből koli baktérium kitenyészthető. A koliform szám a 100 ml vízben lévő Coli baktériumok száma.

Alapfogalmak Vízszennyezés: minden olyan emberi tevékenység, illetve anyag, amely a víz fizikai, kémiai, biológiai és bakteriológiai tulajdonságait (természetes minőségét) károsan megváltoztatja.

A szennyvíz fizikai jellemzői a következők: szín, szag, hőmérséklet, zavarosság és a nem oldott anyagtartalom (ülepedő, felúszó és lebegőanyag). A szennyvíz színéből a szennyvíz eredetére, a szennyezettség mértékére és frissességére következtethetünk. A szennyvíz színe lehet pl: színtelen, sárgás, barnás, szürke. A friss, híg szennyvíz általában világos színű, és ahogy nő a szennyezettség mértéke – vagy beindul a szennyvízben lévő szerves szennyezőanyagok rothadása – úgy egyre sötétebb színűvé válik. A tisztított szennyvíz színtelen. A szennyvíz szagából a szennyvíz frissességére, a rothadási folyamatokra ill. a tisztulás mértékére következtethetünk. A szennyvíz lehet szagtalan vagy bűzös (gyengén, közepesen, erősen). Lehet földszagú, erjedő, rothadó, dohos, záptojásszagú. A friss ill. a tisztított szennyvíz gyakorlatilag szagtalan. A szennyvíz hőmérsékletéből annak származási helyére lehet következtetni. A városi szennyvíz hőmérséklete általában 12 – 16 C között van. A szennyvíz zavarosságából a szennyezettség mértékére és a szennyvíz állapotára (friss, rothadó, üledékes) következtethetünk. A szennyvíz lehet: átlátszó, opálos, erősen vagy gyengén zavaros.

A szennyvíz szennyezőanyagainak nem oldott része a szennyezőanyagok sűrűségétől és méretétől függően három féle lehet: ülepíthető anyagok,sűrűségük nagyobb a szennyvíz sűrűségénél (pl: homok, szerves iszap) felúszó anyagok, sűrűségük kisebb a szennyvíz sűrűségénél (pl: olaj, zsír) lebegő anyagok (kolloidok) sűrűségük közel áll a víz sűrűségéhez és igen kicsi (d<10-2mm)

A szennyvíz kémiai jellemzői legfontosabbak : kémhatás (pH), oldott oxigéntartalom, összes oldott anyagtartalom, összes foszfortartalom, a szerves nitrogén mennyisége és a szerves szennyeződés mutatói (BOI, KOI, TOC, TOD). A friss házi szennyvíz semleges érték körüli pH-t mutat, általában 6,9 – 7,5 között ingadozik. A rothadásnak indult szennyvíz pH-ja 6,6 – 6,9 közötti. Az oldott oxigén (O2) mennyiségéből a szennyvíz frissességére és a szerves szennyező anyagok biológiai lebontásában résztvevő mikroszervezetekre ill. a szerves anyag lebontás módjára (aerob vagy anaerob) következtethetünk. Az oldott szennyezőanyagok minőségéről is némi képet kapunk, ha az összes oldott anyag mellett még külön – külön is ismerjük az oldott szerves anyag ill. az oldott nem szerves (ásványi) anyag tartalmat g/m3-ben. A szennyvizek szerves anyag tartalmának összetétele olyan is lehet, hogy a szerves anyag csak egy része bontható biológiailag (így kicsi a BOI), de a teljes szerves anyag tartalmat ki tudja mutatni a kémiai oxigénigény, ezért a KOI érték viszonylag nagy. A BOI és a KOI értékek arányából tájékozódhatunk, hogy a víz (szennyvíz) tisztítható-e biológiai eljárással.

Az összes foszfortartalom (összes P, g/m3) a házi szennyvizekben leginkább a mosószerekből kerül, mivel a ma gyártott mosószerek hatóanyagtartalmának is legalább 15 – 35 %-a foszfát ill. foszforvegyület, amely a lassú folyású vizekbe vagy állóvizű befogadóba jutva intenzív alganövekedést és így eutrofirációt okoz. A szerves nitrogén (szerves N, g/m3) a friss szennyvízben az emberi vizelettel kerül, vagy a szerves anyag lebontási folyamatok eredményeként ammónia ill. nitrát – nitrogén formában jelentkezhet magasabb koncentrációban. Az ammónia és a nitrát – nitrogén, a foszforhoz hasonlóan, a tisztított szennyvízben kap jelentőséget, mert a vizek eutrofirációjához járul hozzá.

Alapfogalmak Használt víz: fizikai, kémiai, biológiai szempontból lényegesen nem különbözik a befogadó vizétől. Szennyezett víz: a befogadó vízhez viszonyítva jelentős mennyiségű idegen anyagot tartalmaz. Szennyvíz: minden olyan víz, amelynek fizikai, kémiai, és biológiai tulajdonságait háztartási, mezőgazdasági, kézműipari és ipari használat következtében megváltoztatták.

Szennyezők csoportosítása származási hely szerint: háztartási szennyvíz települési szennyvíz ipari szennyvíz

Szennyezők csoportosítása szennyező anyagok szerint főként szerves anyagokat tartalmazó szennyvizek főként szervetlen szennyező anyagokat tartalmazó szennyvizek szerves és szervetlen anyagokat azonos nagyságrendben tartalmazó szennyvizek

Szennyezők csoportosítása a szennyvíztisztításra gyakorolt hatás szerint kommunális szennyvizek ~-től kismértékben eltérő szennyvizek ~-nél lényegesen nagyobb organikus szennyezőanyag tartalmú vizek közüzemi tisztítótelepre történő bevezetés előtt előkezelést igénylő szennyvizek közüzemi szennyvíztisztító telepre nem vezethető szennyvizek

Szennyezők csoportosítása további hasznosítás szempontjából a technológiai körfolyamatban újrafelhasználható vizek értékes kivonható anyagokat tartalmazó szennyvizek öntözéssel hasznosítható szennyvizek tovább nem hasznosítható szennyvizek

Szennyezők csoportosítása szennyező anyagok csoportja szerint betegségeket okozó (fertőző szennyezők): baktériumok vírusok protozoák paraziták

Szennyezők csoportosítása szennyező anyagok csoportja szerint oxigénigényes (biodegradálható) hulladék házi szennyvíz állati ürülék biodegradálható szerves hulladék

Szennyezők csoportosítása szennyező anyagok csoportja szerint vízoldható szervetlen vegyületek savak bázisok sók toxikus fémek és vegyületeik

Szennyezők csoportosítása szennyező anyagok csoportja szerint szervetlen növényi tápanyagok szerves anyagok olaj, benzin műanyagok peszticidek detergensek

Szennyezők csoportosítása szennyező anyagok csoportja szerint hordalékok, szuszpendált anyagok radioaktív anyagok hő

A víz organoleptikus (érzékszervi) tulajdonságai Jellegzetes szaghatást kiváltó anyagok vegyület képlet jellegzetes szaghatás aminok -NH2 hal ammónia NH3 vizelet diaminok NH2-(CH2)n-NH2 romlott hús kénhidrogén H2S záptojás merkaptánok -SH görény szerves szulfidok -S- rothadt káposzta szkatol -NH- emberi ürülék

A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere Szerves anyagok Biológiai úton könnyen bonthatók Biológiai úton nehezen bonthatók

Az oxigénegyensúly a természetes rendszerekben Az oxigéntelítettség: adott hőmérséklethez és nyomáshoz tartozó lehetséges maximális oldott oxigén mennyiség. Mértékegysége: mmol/dm3 vagy mg/liter. Oxigéntelítettség = aktuális koncentráció (mg/l) telítettségi koncentráció (mg/l) x 100

Felszíni vizek oxigénforgalmának alakulása

Vízben oldott oxigéntelítettség értékei a hőmérséklet függvényében A természetes vizek oldott oxigéntartalma 0 – 14 mg/l között szokott változni. Értéke megadható relatív módon is %-ban, az oxigéntelítettségi értékhez viszonyítva. (A pillanatnyi oldott oxigén érték osztva az adott hőmérséklethez tartozó oxigéntelítettségi értékkel, és szorozva százzal). A talajvizek oldott oxigéntartalma lényegesen alacsonyabb, mint a felszíni vizeké, ugyanis beszivárgás közben a vízben lévő oldott oxigén jelentős mennyiségét életműködésükhöz felhasználják az aerob talajlakó mikroszervezetek. A rétegvizek (mélységi vizek) nem tartalmaznak oldott oxigént.

Forrás: Barótfi, 2000

A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere Biokémiai oxigénigény (BOI): A szennyvíz biokémiai úton történő oxidálódásához szükséges oxigén mennyiség (mg O2/l szennyvíz). A szennyvíz szennyezettségének, erősségének kifejezője. TBOI : teljes biológiai oxigénigény BOI5: 5 nap alatt 20 °C-on történő oxidálódásához szükséges oxigén mennyiség

A felszíni víztestek minősége a biokémiai oxigénigény (BOI5) alapján

A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere Kémiai oxigénigény (KOI): A szerves anyag kémiai úton (erőteljesebb oxidációval) történő oxidálódásához szükséges oxigén mennyiség (mg O2/l szennyvíz). KOIk :kálium-bikromátos kémiai oxigénigény K2Cr2O7 + 4 H2SO4 =K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4 H2O + 3 O KOIp: kálium-permanganátos kémiai oxigénigény 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 3 H2O + 5 O

A kémiai oxigénigény (KOI) a vízben lévő szerves anyagok oxidálószerekkel végzett lebontása (oxidációja) során elfogyasztott oxigén mennyiségét fejezi ki g/m3 mértékegységben. Oxidálószerként régebb óta használják a kálium-permanganátot (KOIps) és újabban a kálium-dikromátot (KOIK). A kálium-dikromát erősebb oxidálószer mint a kálium-permanganát, ezért a KOIK érték nagyobb általában, mint a KOIps érték. A kálium-dikromát képes néhány, a vízben előforduló nem szerves anyagot (szulfid, nitrit, vas II) is oxidálni, ezért ezek arányok is szerves anyagként jelentkeznek a mérési eredményben.

A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere TOC: összes szerves széntartalom A szerves anyag nem specifikus jellemzésére szolgál, alapja, hogy a szerves anyagban lévő C CO2-dá alakul, és ennek alapján számítható a szén mennyisége, és ebből arányosan a szervesanyag-tartalom mértéke.

Az összes szervesszén-tartalom (TOC) mérésekor a minta elégetésével teljes oxidáció végezhető. A szerves anyagokban található szén oxidálásakor keletkező szén-dioxid gáz (CO2) mennyiséget mérik. A TOC mérés néhány percet vesz igénybe, könnyebben végrehajtható és megbízhatóbb, mint a BOI vagy KOI meghatározás. A TOC vizsgálat azokat a szerves anyagokat is kimutatja, melyek a biokémiai ill. a dikromátos oxidációnak is ellenállnak, illetve szerves anyagként nem mutatja ki azokat a főként ipari szennyvizekben lévő szervetlen anyagokat, amelyeket a KOI meghatározáshoz használt vegyszerek oxidálnak.

A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere Szerves anyagok Biológiai úton könnyen bonthatók Biológiai úton nehezen bonthatók

Néhány víztípus szervesanyag-értéke (mg/l) Forrás: Barótfi, 2000

Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet! Oldott oxigén: 0,7 mg O2/l Vízhőmérséklet : 16 °C

Forrás: Barótfi, 2000

nitrogén körforgása a természetben

Biológiai nitrogénciklus szerves nitrogén ammonifikáció ammónia (0–40%) – ammónium ion (60–100%) növények nitrifikáció a nitritképzők nem tűrik a hideget Nitrosomonas nitrit Nitrobakter nitrát

A szabad ammónia és ammónium-ion aránya (%) a pH és a hőmérséklet függvényében Forrás: Barótfi, 2000

Biológiai nitrogénciklus szerves nitrogén ammonifikáció ammónia (0–40%) – ammónium ion (60–100%) növények nitrifikáció a nitritképzők nem tűrik a hideget Nitrosomonas nitrit Nitrobakter nitrát

Biológiai nitrogénciklus A nitrogénvegyületek koncentrációtartománya a kommunális szennyvizek esetén mg/l nyers tisztított szennyvíz szerves-N 12 – 30 5 - 10 NH4-N 20 – 60 5 - 20 NO2-N 0 - 3 0 - 2 NO3-N 0 - 1 10 - 35

Biológiai nitrogénciklus nitrogén (gáz) NO2- Nitrit denitrifikáció NO3- nitrát

(koncentrációk mg N/l-ben és a befolyó szennyvíz BOI5 értéke 160 mg/l) A nitrogén-összetevők alakulása egy korszerű kétlépcsős szennyvíztisztító-telepen (koncentrációk mg N/l-ben és a befolyó szennyvíz BOI5 értéke 160 mg/l)

Forrás: Barótfi, 2000

Foszforformák reaktív foszfátok = orto foszfátok (a növény csak ezt képes felvenni)  H2PO4- HPO42-  PO43- nyers tisztított szennyvíz összes foszfor 5 – 20 mg/l P 3-10 mg/l P orto-foszfátok 15-20% 50-90%

Eutrofizáció Forrás: Thyll, 2000

Eutrofizáció Forrás: Thyll, 2000

Input szabályozási rendszerek Fejlett szennyvíztisztítási technológiák alkalmazásával Megtiltatni vagy hatósági úton limitálni a mosószerek és más tisztítószerek foszfáttartalmát, A tápanyagok kimosódásának megakadályozása a talajból és a pontszerű forrásokból. Átvezetni a szennyvizeket a gyors folyású patakok irányába, ahol ez lehetséges.

Output szabályozási rendszerek Fenékkotrással eltávolítani a felesleges tápanyagot a mederfenékről. Eltávolítani a túlburjánzott növényzetet. Herbicidekkel (gyomirtó szerek) és algicidekkel (algairtó szerek) szabályozni a nemkívánatos flórát. Levegőztetés a tavak és tározók oldott oxigéntartalmának növelése céljából.

Biológiai szénciklus A levegő széndioxidja oldódik a vízben: CO2 + H2O = H2CO3 H2CO3 disszociációja CO2 + HCO3- HCO3- disszociációja H+ + CO32- A természetes kémhatás környezetében (6,2 – 10,3 pH) mindhárom forma jelen lehet, de döntően HCO3- forma van jelen.

Forrás: Barótfi, 2000

Biológiai szénciklus CO2 fotoszintézis respiráció élő szerves szén

Biológiai szénciklus élő szerves szén holt szerves szén aerob lebontás: CO2 anaerob lebontás: zsírsavak CH4 CO2

Természetes vizek öntisztulása Forrás: Thyll, 2000

Folyási idő ill. folyamhosszúság Szennyvíz bevezetése koncentráció Folyási idő ill. folyamhosszúság Szennyvíz bevezetése Forrás: Thyll, 2000

A befogadó természetes öntisztulásának feltétele biológiailag lebontható szerves anyag aerob mikroorganizmusok oxigén a mikroorganizmusok oxigénigényének fedezésére

Természetes vizek oxigénegyensúlyának elemei + az oxigén beoldódása a vízbe a levegőből (diffúzió) vízi növények oxigéntermelése (fotoszintézis) - szerves anyag oxidálásához felhasznált oxigén a vízi élőlények légzéséhez felhasznált oxigén

Forrás: Thyll, 2000

Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet! Oxigéntelítettség = 42 % BOI5 = 56 mg O2/l Szerves N = 15,9 mg N / l PO4 – P = 17,2 mg P / l NO3-N = 3,2 mg N / l

Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet! Oxigéntelítettség = 78 % BOI5 = 16 mg O2/l Szerves N = 5,6 mg N / l NH4 – N = 0,6 mg N / l NO3-N = 8,4 mg N / l NH4 – N = 1,7 mg N / l NO3-N = 1,2 mg N / l

Nehezen bontható szerves szennyezők Növényvédőszerek Kőolaj és származékaik Szintetikus mosószerek Huminanyagok Poliklórozott bifenilek Fenolok

Növényvédőszerek vízminőségi megítélése Perzisztencia – természetes lebomlással szembeni ellenállóképesség Toxikusság – minél jobban oldódik annál toxikusabb Biológiai magnifikáció - az élőszervezetekben való feldúsulás

A peszticidek feldúsulása a táplálékláncban Közeg Koncentráció víz 0,001mg/l plankton 0,01mg/l haltáplálék 0,1 mg/l rabló halak 1 mg/l sirály 10 mg/l

A szénhidrogének oldhatósága vízben (mg/l) Szénhidrogén-típus Oldhatóság Dízelolaj 17 Autóbenzin 100–500 Toluol 511 n-hexán 60 Benzol 1680

A felszíni vízbe került olaj átalakulásának folyamata párolgás olajos szennyvíz szétterjedés vastag olaj olaj – film víz –olajban vízfelszín emulzió olaj vízben oldódás visszaol dódás emulzió kémiai átalakulás kevered és diszpergált olaj biológiai lebomlás adszorpció a asszimiláció a vízi felúszá s lebegő anyagból élőlényekben lesűllyedés üledék

Olajszennyezés Queensland strandjain - 2009 március 12 Forrás: http://katasztrofak.files.wordpress.com/2009/03/a03123.jpg&imgrefurl

Nagyméretű olajfolt Bahrein közelében http://astro.u-szeged.hu/szakdolg/vegiandras/felhasznalas/vizszennyezes/china.a2003013.0510.721.250m.jpg&imgrefurl

1996 február 15-én a Sea Empress szupertanker zátonyra futott a walesi Milfor Haven város mellett. A baleset következtében 70000 tonna nyersolaj ömlött a tengerbe. (Radarsat felvétel) http://astro.u-szeged.hu/szakdolg/vegiandras/felhasznalas/vizszennyezes/china.a2003013.0510.721.250m.jpg&imgrefurl

Olajfolt Franciaország partjainál http://astro.u-szeged.hu/szakdolg/vegiandras/felhasznalas/vizszennyezes/china.a2003013.0510.721.250m.jpg&imgrefurl

A felszíni vizek esetén kialakuló olajréteg jellemzői Az olajréteg Térfogata (l/km2) Vastagsága 10-5 m Láthatósága 40 0,04 Éppen látható 150 0,15 Gyengén szivárványos 300 0,30 Erősen szivárványos 1000 1,00 Sötétebb foltok 2000 2,00 Erősen sötét, összefüggő folt

Huminanyagok Bomló növényi részekből származó szerves anyagok Biológiailag nehezen bonthatók A tisztított szennyvíz szervesanyag tartalmának ~ 50 %-a Más anyagokkal való kölcsönhatás során toxikussá válhatnak

Poliklórozott bifenilek Nem természetes eredetű aromás vegyületek 10 – 60 % klórt tartalmaznak Vízben oldhatatlanok, de jól oldódnak zsírban Rákkeltőek, akkumulálódnak a táplálékláncban Lebontási idejük hosszabb, mint a DDT-é Megengedett határérték ivóvízre 0,1 µg/l

Szintetikus mosószerek kizárólag emberi tevékenységből származnak kommunális szennyvizek állandó összetevői kemény detergensek lágy detergensek Habot képeznek a víz felszínén Foszfáttartalmúak Oldatban tartják a kőolajat és származékaikat Szinergikus hatás Megengedett határérték tisztítatlan szennyvízben 2 – 5 mg/l

A dioxin transzportja a táplálékláncban Forrás: Barótfi, 2000

Toxikus fémek, szervetlen mikroszennyezők Szennyvizeink általában alacsony koncentrációban tartalmaznak fémszennyezőket ám a biológiai folyamatok során ezek megkötődnek és a termelődött biomasszában lényegesen nagyobb koncentrációban vannak jelen. Bioakkumuláció A toxikus nehézfémek közül a higany-, az ólom- és a kadmium vegyületek az emberi szervezetre különösen veszélyesek, melyek a táplálékláncban feldúsulnak.

Fém Szennyezőforrás Arzén fémötvözés, üveg-, és kerámia-,vegyipar, gyógyászat Bór fémötvözés, üveg-, porcelán-, bőr-, fotokémiai ipar Higany papír-, gyógyszer-, festék-, vegyipar, mg Kadmium fémkohászat, galván-, kerámia-, festék-, vegyipar Nikkel galván-, kerámia-, és színezékipar Ólom színezék-, papír-, festék-, textíl-, nyomdaipar Vas kohászat., acélipar

Mikroorganizmusok és a vízminőség A vízben előforduló legfontosabb mikroorganizmusok: algák (fitoplankton), protozoák (zooplankton), gombák, kékalgák, baktérimok, vírusok.

Felszíni vizek bakteriológiai vízminősítése Ha 1 kolibaktérium található 100 ml vízben, akkor a víz tiszta, 10 ml vízben, akkor elég tiszta 1 ml vízben, akkor gyanús, 0,1 ml vízben, akkor szennyezett, használtra alkalmatlan

Köszönöm a figyelmet!