Biológiai folyamatok az ivóvíztisztításban

Ivóvíztelepi lassúszűrő – főként szervesanyag eltávolítás Talajvíz dúsítás BAC (Biological activated carbon) – főként szervesanyag eltávolítás Biológiai ammóniumeltávolítás Biológiai folyamatok a vízelosztó hálózatban (másodlagos szennyezések)

Lassúszűrő Forrás: http://www.who.int/water_sanitation_health/publications/ssf9241540370.pdf A lassúszűrőben a szűrési sebesség általában 0,1 – 0,3 m/h nagyságrendű a nyersvíz minőségétől függően. A tisztítási mechanizmus jelentős részét a bioloógiai folyamatok képezik: a vízben lévő szerves anyagokat a baktériumok bontják le. A felső 1-2 cm vastag eltömődött, biológiailag aktív réteget (ún. Schmutzdecke-t) időszakonként el kell távolítani.

Talajvízdúsítás Forrás: Fázold Á. A lassúszűréssel azonos technológiai cél elérésére alkalmazzák a talajvízdúsítást, amikor természetes szűrőréteget használnak és a felszíni vizeket a talajba szivárogtatják. Ezzel a módszerrel nem csupán tisztítást érnek el, hanem a talajvízkészlet növelését is.

BAC (Biological Activated Carbon) másodlagos fertőtlenítőszer BAC o o o O3 A szervesanyag jellegétől és mennyiségétől függően megfigyelték, hogy az ózonizálást követő aktív szénen nem csak adszorpció játszódik le, hanem (nagy mennyiségű tápanyag jelenléte miatt) biológiai folyamatok is végbemennek. Amennyiben az aktív szén mint biológiai rendszer is működik, BAC-nak (Biological Activated Carbon), azaz biológiailag aktivált szénnek nevezik.

Ammónium eltávolítása nitrifikációval Mikrobiológiai oxidáció Biztosítani kell a nitrifikáló mikroorganizmusok megfelelő életfeltételeit Nitrosomonas Nitrobacter Megfelelő pH Megfelelő hőmérséklet Megfelelő oldott oxigén koncentráció Fix ágyas vagy fluid ágyas rendszer

Fluid ágyas rendszer Forrás: wikipédia

Előnyök Hátrányok Nincs melléktermék (???) Nem kell vegyszereket adagolni Biológiai rendszert alkalmazunk Költségkímélő eljárás Hátrányok A folyamat nem szabályozható Nem megoldott az on-line monitoring Semmi sem garantálja, hogy a nitrifikációs folyamat nem reked meg a nitrit képződésnél Nincs a kezünkben megfelelő ellenőrzési és vezérlési módszer

Biológiai folyamatok a vízelosztó hálózatban I. A biofilm kialakulásának folyamata Forrás: Jenkinson és Lappin-Scott

Biológiai folyamatok a vízelosztó hálózatban II. A hálózatban kialakuló biofilmnek közvetett kellemetlen hatásai vannak a szolgáltatott ivóvíz minőségére: 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

Biológiai folyamatok a vízelosztó hálózatban III. A heterotróf mikroorganizmusok a szerves szenet hasznosítják szén- és energiaforrásként. A megkötött szénnek mintegy 50%-át széndioxiddá alakítják, míg a másik 50%-ot sejtanyagaik felépítésére fordítják. A heterotróf mikroorganizmusok tápanyagaikat a következő arány szerint igénylik: C : N : P = 100 : 10 : 1 A szaporodást gátló (limitáló) tényező: általában a szén A mikroorganizmusok számára felhasználható szervesanyag tartalomra utaló paraméterek: AOC (könnyen asszimilálható szén) és BDOC (biológiailag lebontható szerves szén) Magas szervesanyag tartalmú vizek esetén előfordulhat, hogy a limitáló tényező a foszfor

Biológiai folyamatok a vízelosztó hálózatban IV. Ammónium-oxidáló mikroorganizmusok: NH4+ + 3/2 O2  NO2- + H2O + 2H+ Nitrit-oxidáló mikroorganizmusok: NO2-+ H2O  NO3- + 2H+ Nitrit felhalmozódhat a hálózatban (0,5 mg/L a nitrit határérték  ha az elfolyó víz ammónium koncentrációja < 0,2 mg/L, akkor ez a nitrit határérték is biztosítható) Pufferkapacitás, majd pH csökkenés  korrózió Oldott oxigén koncentráció csökken

Biológiai folyamatok a vízelosztó hálózatban V. Korrózió a hálózatban: kémiai korrózió (klór, agresszív CO2, oldott O2, alacsony pH) mikrobiológiai korrózió Mikrobiológiai korrózió: Leginkább a vas (oxidáló és redukáló) és kén (oxidáló és redukáló) baktériumok járulnak hozzá 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

A hálózatban lejátszódó mikrobiológiai tevékenységek visszaszorítása érdekében az ivóvíztisztító telep technológiájának korszerűsítése a következő lépésekből áll (Ainsworth, 2004): 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), 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