Vízszerzés-víztisztítás 13. előadás Dr. Melicz Zoltán és Dr. Ábrahám Ferenc Egyetemi docens Professor Emeritus EJF Vízellátási és Környezetmérnöki Intézet

PÉLDÁK FELSZÍNIVÍZ TISZTÍTÁSRA

Nagy hatékonyságú felszínivíz-tisztító rendszer

Felszíni víz tisztítástechnológiája klórozás Cl2 Cl2 PAC gyors keverés koagu- láció gyors keverés flokkuláció gyors keverés flokkulátor Homok-fogó lassú keverés NYERSVÍZ Ülepítő/derítő Cl2 Cl2 Tisztított víz medence GAC Ózonozó Gyorsszűrő HÁLÓZATBA PAC: por alakban adagolt aktív szén GAC: granulált aktív szén

HÁLÓZATI VÍZMINŐSÉG VÁLTOZÁS – MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS

Másodlagos szennyezés 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) mutathatók ki. A vízelosztó hálózatban lejátszódó folyamatokat és azok hatásait a szolgáltatott ivóvíz minőségére másodlagos szennyezésnek nevezzük.

Másodlagos szennyezés A vízelosztó hálózatban végbemenő folyamatokat befolyásoló fő tényezők: A nyersvíz minősége. A víztisztítási folyamatok hatékonysága. A tisztított víz minősége (fizikai, kémiai, biológiai tulajdonságok). A hálózat állapota (korrózió, a vezetékek falán kialakuló biofilm, stb.). Tartózkodási idő a vízelosztó rendszerben.

Okok: Lecsökkent vízfogyasztás, túlméretezett hálózatok. Tűzoltási víz (tűzivíz) biztosítása miatt a jelenleg kiépülő hálózatok is gyakran túlméretesek. Kistelepülések vízműiben előfordul, hogy nem alkalmaznak folyamatos fertőtlenítést. Elöregedő hálózatok, rekonstrukcióra szoruló vezetékszakaszok.

A maradék fertőtlenítőszer koncentráció csökkenése, esetleg elfogyása teret ad a hálózatban a mikrobiológiai folyamatoknak. A hálózatban lejátszódó mikrobiológiai folyamatok jellemzésének, értékelésének módja: mikrobiológiai paraméterek mérésével; a mikroorganizmusok számára hozzáférhető szervesanyag/tápanyag mennyiségének meghatározásával.

Hozzáférhető szervesanyagok A vízben élő mikroorganizmusok számára a hozzáférhető szervesanyag az AOC és a BDOC paraméterekkel jellemezhető. Az AOC és a BDOC a víz biológiai stabilitásának mérőszámai, amelyek felhasználhatók a tisztítás, vagy a fertőtlenítés után a másodlagos szennyeződési hajlam mennyiségi jellemzésére. 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 lebegő (planktonszerű) és a csőfalra rögzült (filmszerű) mikrobiális biomassza a szaporodásához felhasználni és sejtanyaggá konvertálni képes.

Oldott szervesszén formák összefüggése http://www.ecs.umass.edu/cee/reckhow/courses/572/572bk9/572BK9.html

Ózonos fertőtlenítés hatása a BDOC-re 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, Laky

Biofilm letapadás, növekedés 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 szervesanyag (táp- anyag) koncentrációjú víz nagy sebességgel áramolva a rögzült élő szervezetek számára nagy mennyiségű táp- anyagot transzportál, illetve ad át a biofilmnek (Öllős, 1998)

Biofilm letapadás, növekedés A felülethez tapadt baktériumok növekedése és szaporodása is felgyorsul, ami 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 tartal- maz baktérium sejteket, polimer anyagokat, tápanyagokat, metabolitokat (anyagcsere termékeket) és szemcsés anyagokat (Soini, 2002)

A biofilm dinamikus rendszer – folyamatos megkötődés, leválás, szaporodás és elhalás jellemzi A leválás oka: Megnövekedett nyíróerő. A biofilm belse- jében a mikro- organizmusok nem jutnak oxigénhez  elhalás, majd leválás. A leválás során a biofilm és az ahhoz kötődött mikroorganizmusok megjelennek a fogyasztónál.

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 vezeték korrózióját okozhatja. Az időszakosan leszakadó biológiai hártya jelentősen növeli a víz zavarosságát, lebegőanyag-tartalmát. A nitrifikáló mikroorganizmusok megjelenésével nitrit-ion halmozódhat fel a szállított ivóvízben. Bizonyos baktériumpopulációk kellemetlen íz- és szag- vegyületeket produkálnak.

Biofilm növekedés gátlása A telepet elhagyó részecskék számának minimalizálása. A telepet elhagyó vízben a partikulált, kolloid és/vagy oldott vas-, mangán- és alumínium-vegyületek 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).

Biofilm növekedés gátlása Az elosztóhálózat anyagának figyelembe vételével a vízmű-telepet elhagyó víz korróziós potenciáljának csökkentése (a vezeték korróziójának 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, öblítés, hálózat-rekonstrukció. Forrás: Ainsworth, 2004

Korróziós problémák a vízelosztó hálózatban

A belső korróziós folyamatok két típusa: Kémiai korrózió fertőtlenítőszer oxidáló hatása, alacsony pH, magas agresszív szén-dioxid tartalom, magas oldottoxigén-tartalom, stb.

Mikrobiológiai korrózió A vasbaktérium oxidálja a redukált állapotú (Fe2+) vasat oldhatatlan, (Fe3+) csapadékot képezve. A kén oxidációja szulfát- és hidrogén-iont termel, ezáltal csökkentve a víz pH-ját. A szulfát-redukáló baktériumok kénhidrogént hoznak létre (kénből, szulfátból, szulfitból vagy tioszulfátból), ami egyrészt nagyon kellemetlen szagú gáz, másrészt pedig korróziót okozhat.

A folyamat ugyanis eképpen zajlik: A mikrobiológiai korróziós folyamat csökkentése az okok megszüntetésével lehetséges. A folyamat ugyanis eképpen zajlik: Hálózatban végbemenő mikrobiológiai korróziós folyamatok   korróziós termékek, érdes csőfal kialakulása   a mikroorganizmusok védelmet találhatnak az áramló vízzel szemben, továbbá a maradék fertőtlenítőszer reakcióba léphet a korróziós termékekkel  a mikroorganizmusok további elszaporodása (maradék fertőtlenítőszer hiányában). Cél tehát a korróziós termékek kialakulásának elkerülése.

Bizonyos esetekben éppen az a cél, hogy biológiai aktivitás fellépjen a tisztítási technológia során: talajvízdúsítás; aktívszén üzemeltetése biológiai rendszerként (az ózonizálást követő GAC  BAC: Biologically Activated Carbon alkalmazása); lassúszűrés alkalmazása; nitrifikáció megvalósítása a víztisztító rendszerben. Ami gond: a hálózatban a biológiai aktivitás nem ellenőrzött körülmények között zajlik, ott ezért az a cél, hogy visszaszorítsuk ezeket a folyamatokat rendszeres tisztítással, öblítéssel, megfelelő hatékony fertőtlenítéssel.