VÍZKEZELÉS 1.-2. előadás+gyakorlat PTE Hulladékgazdálkodási Technológus Szak (FSZ) VÍZKEZELÉS 1.-2. előadás+gyakorlat Vízgazdálkodás rendszere, ivóvíz minősítés, vízbázisok, vízigények, víz tulajdonságai, alapfogalmak Dittrich Ernő egyetemi adjunktus PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 02. dittrich@witch.pmmf.hu

A vízgazdálkodás idealizált rendszere vízbázisok vízszerzés víztisztítás vízelosztás ipari vízfelhasználók szennyvíz vagy TFH tisztítás előkezelés (opcionális) mg-i vízfelhasználók befogadó lakossági vízfelhasználók A kivastagított tevékenységcsoportok vízkezelési eljárásokat alkalmaznak.

Vízkészletek, vízszerzés Vízbázisok főbb típusai és vízkivétel módjai: Felszín alatti Talajvizek – ásott vagy fúrt kút Rétegvizek, Termálvizek– fúrt kút (geotermikus gradiens Mo-n 5 °C/100m, világátlag: 3 °C/100m) Karsztvizek - forrásfoglalás Parti-szűrésű vízbázisok – csápos kút Felszíni Álló vizek Folyó vizek

Vízkészletek vízminősége I. A vízkészletek vízminősége és a vizet igénylők vízminőségi igénye közötti különbség szabja meg a tisztítási technológiát. Talajvizek: Az első vízzáró réteg feletti vízadó rétegben található vízkészlet Általában erősen szennyezet Jellemző szennyezők: Nitrit, nitrát Szerves anyag (KOI, BOI5) Ammónium Bakteriológiai szennyezettség Szénsav (agresszivitás)

Vízkészletek vízminősége II. Rétegvizek: Két vízzáró réteg között található vízkészlet Kismértékben szennyezettek Jellemző szennyezők: Vas, mangán Szulfát Klorid Szénsav (agresszivitás) Metán Arzén Stb..

Vízkészletek vízminősége III. Karsztvizek: Karsztos (mészkő, dolomit) kőzetek repedésrendszereiben található vízkészlet Nagy érzékenységűek Jellemző szennyezők: Magas karbonát-keménység (Mg-, és Ca-sók) Szulfát, Klorid, Nitrát, stb.. ált. csak antropogén szennyezés esetén (pl. városszéli forrás) Parti szűrésű vizek: Part menti aluviális rétegekben található vízkészlet Kismértékben szennyezettek Szerves anyag Ammónium Vas, mangán

Vízkészletek vízminősége IV. Vízkészleteink szennyezettsége évről évre nő. Főbb okai: Növekvő termelés, növekvő kibocsátások Tisztítatlan emissziók Illegális kibocsátások Meglévő tisztítók nem megfelelő hatékonysága Termelés növekedése Vízvédelem fejlődésének üteme – múltbeli szennyezések hosszú-távú hatásai Vízkincseink védelme fokozott odafigyelést igényel Vízbázisok védelmét a 123/1997 (VII.18.) Korm. Rendelet és arra épülő rendeletek tartalmazzák.

Vízminősítés Főbb paraméter csoportok: Fizikai paraméterek: Kémiai paraméterek Biológiai paraméterek Mikrobiológiai paraméterek Ökológiai paraméterek Biológiai vízminősítés szerinti csoportosítás: Halobitás (szervetlen kémiai tulajdonságok összessége) Szaprobitás (szerves anyag termelő képesség) Trofitás (szerves anyag lebontó képesség) Toxicitás (mérgező képesség) Fizikai paraméterek: Hőmérséklet Sűrűség, viszkozitás Oldóképesség Átlátszóság, zavarosság Lebegő anyag tartalom Fajl. vezetőképesség Szín Szag Stb..

Néhány fontosabb kémiai paraméter pH Nitrogén-vegyületek (ÖN, Szerves-N, Kjeldahl-N, NO3-N, NO2-N, NH4-N) Foszfor-vegyületek (ÖP, PO4-P) Szerves anyagok (TOC, KOI, BOI5) Fémek, nehézfémek (Vas, Mangán, Króm, Réz, Ólom, Higany, Nikkel, stb..) Toxikus és egyéb olajszármazékok (policiklikus aromás szénhidrogének, fenolok, stb..) Peszticidek (különböző rovarirtók, féreg és csigairtók, növekedés-szabályzók, stb..) Klór vegyületek és klórszármazékok (Klorid-ion, Klorit, Kötött aktív klór, Klorit, Vinil-klorid, összes trihalo-metán, stb..) Radioaktivitás (összes indikatív dózis, Radon, Trícium, stb..)

Néhány fontosabb biológiai, mikrobiológiai paraméter és ökológiai vízminősítés Biológiai és mikrobiológiai paraméterek: Férgek Algák Gombák Fonalas baktériumok Telepszám Entherococcusok E.coli Coliform Stb.. Ökológiai vízminősítés: Élővizek minősítésére alkalmazott módszer Az EU 2000/60/EK Vízkeret Irányelve alapján a hazai minősítési rendszer kidolgozás alatt áll. Víztechnológiai szempontból nincs jelentősége

Ivóvíz minősítés I. Az ivóvíz minőségének követelményeit a 201/2001. (X.25) Korm. r. és az azt módosító 47/2005.(III.11.) Korm. r. tartalmazza. Mikrobiológiai paraméterek és határértékeik: Az ivóvíz fekáliás illetve kórokozó baktériumokat nem tartalmazhat! Enterális baktériumok: életfeltételeiket az ember bélrendszerében találják meg. Patogén baktériumok: egyéb kór és betegség hordozók.

Ivóvíz minősítés II. - főbb fizikai és kémiai paraméterek és határértékeik:

A víz pH-ja I. A víz disszociációja: A víz hidroxid-ionra és hidrogén ionra disszociál. A disszociáció foka kis mértékű. 1 mól-nyi vízmolekulából 10-7 mól-nyi molekula fog disszociálni H+ és ON- ionokra. Tehát a disszociált ionok szorzata állandó: A víz pH-jának definíciója: semleges pH=7 10-7=10-7 [H+]=[OH-] savas pH<7 10-5>10-9 [H+]>[OH-] lugos pH>7 10-10<10-4 [H+]<[OH-]

A víz pH-ja II. Példa: 1 liter vízben 0,01 mól NaOH-t oldunk fel, akkor mekkora lesz a víz pH-ja? Mivel az NaOH erős bázis, ez azt jelenti hogy az összes molekula disszociálni fog vízben. Így 1 l vízbe 0,01 mól OH- ion kerül. Mivel [H+]*[OH-]=10-14 állandó, ezért a H+ ionok mennyisége csökken: [H+]=10-14/10-2=10-12. Tehát a víz pH-ja erősen lúgos lesz:

A szerves anyag szennyezettség mutatói BOI5: öt napos szerves anyag lebontás biokémiai oxigén igénye. A szerves anyag szénfázisának aerob biokémiai lebontása: Szerves anyag + O2 + mikroorg. → CO2 + H2O KOI: A szerves anyag lebontás kémiai oxigén igénye. Kétféle oxidáló szerrel szokták elvégezni a mérést: TOC: összes szerves szén. Az összes szerves szén felszabaduló CO2 mennyiségét mérik.

A nitrogén vegyületek átalakulási folyamatai Ammonifikáció: A szerves anyag (szerves N) lebontása során NH3 keletkezik. Az ammóniából nitrifikáció révén nitrát keletkezik aerob környezetben: Denitrifikáció: a nitrátból anoxikus környezetben nitrogén gáz keletkezik

Gázok oldódása vízben A gázok oldhatósága vízben függ: - víz hőmérsékletétől (növekedésével csökken az abszorpciós képesség) - a beoldódó gáz parciális nyomásától (növekedésével nő az adszorpciós képesség) - a vízben lévő egyéb oldott anyagok koncentrációjától (növekedésével csökken az adszorpciós képesség) Az oldódás (abszorpció) sebessége: az előzőeken túl a víz gáz határfelület állapotától is függ, és a víz telítettségi hiányával (Cs- Ct) arányos: Cs [ml/l]: az adott hőmérséklethez tartozó telítettségi koncentráció Ct [ml/l]: pillanatnyi koncentráció értéke dC/dt [ml/l,s]: a koncentráció változás pillanatnyi értéke t időpillanatban KL [1/s]: az adott határfelületet jellemző bővített anyagátadási tényező

Vízben rosszul oldódó anyagok A vízben rosszul oldódó anyagok a vízben diszpergálhatók: Emulzió: olyan diszperz rendszer melyben a szennyező anyag 0,1 µm-nél nagyobb szemcse- vagy cseppméretben közel egyenletes eloszlással található a folyadékban. Kolloidok: olyan diszperz rendszer melyben a szennyező anyagok az emulziónál kisebb, de a molekuláris méreteknél nagyobb méretekben vannak jelen.

A víz keménysége Ca- és Mg-sók okozzák → Összes keménység Hőmérséklet vagy pH növekedés hatására a vízkő növekvő mennyiségben válik ki. Karbonát- (változó-) keménység: a kalcium és magnézium ionok azon mennyisége amely a vízben lévő karbonátok és hidrogén karbonátok mennyiségével egyenértékű. Okozó vegyületei: Ca(HCO3)2 és Mg(HCO3)2.. Forralás hatására szilárd csapadékot képeznek Nem karbonát- (állandó-) keménység: Okozó vegyületei: CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2 . Ezek forralással nem távolíthatóak el a vízből. Összes keménység = karbonát keménység + nem karbonát keménység A víz keménységét német keménységi fokban adjuk meg [nk°]: 1 nk°: 10 mg CaO-val egyenértékű keménységet okozó iont tartalmaz 1 l víz.

Koncentráció Koncentráció: a vizsgált közegben (vízben) lévő szennyező anyag mennyisége. Jele: C Folyadék-folyadékban: [ml/l] Gáz-folyadékban: [ml/l] Szilárd anyag folyadékban: [mg/l] [mval/l] [mval]: miligramm-ekvivalens (Egyenértéksúly: molekulasúly és a vegyérték hányadosa. Egyenértéksúly táblázatok: Bozóky: 25.-29. oldal) Példa: A CaO egyenértéksúlya 28. Így 10 mg/l CaO az 10/28=1/2,8=0,357mval/l-nek felel meg.

Tömegáram, térfogatáram, terhelés Tömegáram [kg/s]: adott idő alatt egységnyi keresztmetszeten átáramló anyag mennyisége tömegben kifejezve. Jele: Qm Térfogatáram [m3/s]: adott idő alatt egységnyi keresztmetszeten átáramló anyag mennyisége térfogatban kifejezve. Jele: QV Térfogatáram-tömegáram kapcsolata: Ahol  [kg/m3] a közeg sűrűsége Szennyező anyag terhelés [kg/s]: jele: E Ahol: C [kg/m3] a szennyezőanyag átlagos koncentrációja Hatásfok:

Felhasznált irodalom Dr. Chovanecz Tibor: Az ipari víz előkészítése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979. Dr. Benedek Pál, Valló Sándor: Víztisztítás- szennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1990. Dr. Öllős Géza: Vízellátás - Csatornázás I. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1995. Bozóky-Szeszich-Kovács-Illés: Vízellátás és Csatornázás tervezési segédlet. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1999. Dr. Licskó István – Laky Dóra: Vízkémia (felkészülési segédanyag). BME-VKKT, 2003, digitális jegyzet. Víz és szennyvízkezelés. DRV Rt. Továbbképzési segédanyag.

Köszönöm a figyelmet!