1 / 48

L AKY D ÓRA

BME, Vízi Közm ű és Környezetmérnöki Tanszék. VÍZMIN Ő SÉGI PROBLÉMÁK A VÍZELLÁTÓ HÁLÓZATOKBAN. L AKY D ÓRA. V ÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK. MÁSODLAGOS SZENNYEZÉSEK. A vízelosztó hálózatban a tartózkodási idő néhány óra, esetleg néhány nap

wakanda
Download Presentation

L AKY D ÓRA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. BME, Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék VÍZMINŐSÉGI PROBLÉMÁK A VÍZELLÁTÓ HÁLÓZATOKBAN LAKY DÓRA

  2. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MÁSODLAGOS SZENNYEZÉSEK • 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) mutathatóak ki • A vízelosztó hálózatban lejátszódó folyamatokat és azok hatásait a szolgáltatott ivóvíz minőségére másodlagos szennyezésnek nevezik • A vízelosztó hálózatban végbemenő folyamatokat befolyásoló fő szempontok: • A nyersvíz minősége • A víztisztítási folyamatok hatékonysága • A tisztított víz minősége (kémiai, biológiai, fizikai tulajdonságok) • A hálózat állapota (korrózió, a vezetékek falán kialakuló biofilm, stb.) • Tartózkodási idő a vízelosztó rendszerben

  3. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS OKAI • A vízfogyasztás drasztikus csökkenése, túlméretezetté vált hálózatok • A tűzivíz biztosítása miatt a jelenleg kiépülő hálózatok is gyakran túlméretezettek • Kis települések esetén előfordul, hogy nem alkalmaznak folyamatos fertőtlenítést, csak időszakosan (ún. „vödrös” módszer) • Elöregedő hálózatok, rekonstrukcióra szoruló vezetékszakaszok A SZOLGÁLTATOTT IVÓVÍZNEK A FOGYASZTÓ CSAPJÁNÁL KELL MEGFELELŐNEK LENNIE, OTT KELL TELJESÍTENI A SZABVÁNYBAN ELŐÍRT HATÁRÉRTÉKEKET!

  4. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A MÁSODLAGOS SZENNYEZÉS • A maradék fertőtlenítőszer koncentráció csökkenése, esetleg elfogyása teret ad a hálózatban lejátszódó mikrobiológiai folyamatoknak • Annak jellemzése, hogy milyen mértékűek a hálózatban lejátszódó mikrobiológiai folyamatok alapvetően két módon történik • Mikrobiológiai paraméterek mérése • A mikroorganizmusok számára hozzáférhető szervesanyag/tápanyag mennyiségének meghatározása

  5. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A MIKROBIOLÓGIAI PARAMÉTEREK A víz mikrobiológiai tulajdonságait (a szolgáltatott víz minőségét) a következő paraméterekkel jellemezzük (a Korm. rend. alapján): • Közvetlen egészségkárosító hatásuk van (patogének): • Escherichia coli (E. coli) (határérték: 0/100 mL) • Enterococcusok (határérték: 0/100 mL) • Indikátor paraméterek: • Clostridium perfringens (spórákkal együtt; határérték: 0/100 mL) • Telepszám 22 és 37 °C-on (határérték: nincs szokatlan változás) • Coliform baktériumok (határérték: 0/100 mL) • Pseudomonas aeruginosa (határérték: 0/100 mL)

  6. Forrás: Wikipédia VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ESCHERICHIA COLI • Melegvérű állatok belében található • Az E. coli képes arra, hogy rövid ideig a béltraktuson kívül is eléljen, ezért alkalmas arra, hogy pl. a fekális-eredetű szennyezéseket ivóvizekben vagy vízbázisokban kimutassa (a szennyezés indikátora; fürdővizekben is mérik) • E. coli által okozott megbetegedések az utóbbi években: • 2006: USA, közel 200 megbetegedés, három haláleset (ok: nyers spenót, az öntözésre használt víz szennyezett volt) • 1996: Skócia, 7 haláleset (az ok: hús előkészítése nem megfelelő higiénés körülmények között történt)

  7. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ENTEROCOCCUS • Coccus: gömb alakú baktérium • Szintén a fekális-eredetű szennyezések indikátora; jelzi, hogy valamiféle külső forrás szennyezi az ivóvizet: pl. csőrepedés során bekerülő talaj, szennyvíz • Nem csak ivóvizek esetén fontos indikátor, hanem fürdésre használt vizek esetén is • Amellett, hogy a szennyezés indikátora, bizonyos törzsek közvetlen egészségügyi kockázatot is jelentenek • Ivóvíz fekális szennyezettségét nagyobb biztonsággal határozhatjuk meg az E.coli és az Enterococcusok együttes kimutatásával. Arányuk jelezheti a szennyezés forrását is (humán székletben az E.coli 4–5 szöröse az Enterococcusénak, míg pl. a háziállatokéban fordított az arány) (forrás: Sződyné, ÁNTSZ) http://dic.academic.ru/pictures/

  8. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (1) CLOSTRIDIUM PERFRINGENS (spórákkal együtt; határérték: 0/100 mL) • Anaerob spóraképző baktériumok • Legtöbb fajuk természetes élőhelye a talaj, felszíni vizek (tenger is) üledéke, de előfordul a bélflórában is. • Az ivóvízben mindenképpen valamiféle külső hatásként kerülhet be, tehát kimutatásuk indikátorértékkel bír (forrás: Sződyné, ÁNTSZ) http://www.foodylife.com

  9. www.spectroscopynow.com VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (2) PSEUDONOMAS AERUGINOSA (határérték: 0/100 mL) • Jelenléte az ivóvízben nem fekális szennyezettségre utal, hanem a megfelelő tisztítási procedúrák hiányosságaira, hibájára, ugyanis a vezetékekben, műtárgyakban tartósan letelepszik, sőt akár utószaporodást is mutat • A környezetben széles körben elterjedt: felszíni vizekben, fürdővizekben, szennyvizekben • Jól tűri a magasabb hőmérsékletet is, tehát nem ritka termálvizekben, hűtővizekben, desztillálókban sem • Jól ellenáll a fertőtlenítőszereknek (forrás: Sződyné, ÁNTSZ)

  10. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (3) COLIFORM BAKTÉRIUMOK (határérték: 0/100 mL) • Pálcika alakú baktériumok • Rengeteg fajt magában foglaló csoport (E. coli is ide tartozik) • Nem egy megfogható kategória, hiszen nem kizárólagosan fekális szennyezettséget mutat, talajban, s más környezeti elemben is előfordul és szaporodik. Mégis – különösen ivóvíznél – jó szennyezettség-jelző (forrás: Sződyné, ÁNTSZ)

  11. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK INDIKÁTOR PARAMÉTEREK (4) TELEPSZÁM 22 és 37 °C-on (határérték: nincs szokatlan változás) • A rutin laboratóriumi vizsgálatok során a felsoroltakon kívül meg kell határozni a baktériumszámot (CFU = telepképző egységek száma) 22 és 37°C-on (adott mennyiségű vízmintát táptalajra tesznek, és vizsgálják, hogy adott idő elteltével hány telep képződik) • Nem indikációra szolgál ez a bakteriológiai paraméter, hanem „állapotjelző”. Azt figyelhetjük általa, hogy történt-e valamilyen nagyszabású változás az adott vízmintavételi helyen. Ezért is szabályozta a kormányrendelet úgy, hogy a területileg illetékes ÁNTSZ-ek szabják meg a határértéket a szokásos értékek ismeretében. (forrás: Sződyné, ÁNTSZ)

  12. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK • A vízben élő mikroorganizmusok számára a hozzáférhető szervesanyag a következő paraméterekkel jellemezhető: AOC és BDOC • Az AOC és BDOC a víz biológiai stabilitásának mérőszámai, amelyek felhasználhatók a kezelés, vagy fertőtlenítés után az ún. másodlagos szennyeződési hajlam mennyiségi jellemzésére is • 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 jelenlevő (planktonszerű) és a csőfalra rögzült (filmszerű) mikrobiális biomassza a szaporodásához felhasználni és sejtanyaggá konvertálni képes

  13. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK • Az AOC és BDOC tehát az összes szerves szén (TOC = Total Organic Carbon), és ezen belül is az oldott frakció (DOC = Dissolved Organic Carbon) egy részét jelenti Egy kis kitérő: • Meg kell azonban jegyezni, hogy a Kormányrendelet alapján sem a TOC-t, sem DOC-t, sem AOC-t, sem BDOC-t nem kell mérni, hanem a KOIPS értéket kell megmérni, és ennek kell teljesítenie az előírt határértéket • Mind a KOIPS, mind a TOC olyan összegző paraméterek, melyek nem adnak információt sem a víz mikriobiológiai stabilitására vonatkozóan, sem arra vonatkozóan, hogy pl. a klórozás hatására mennyi káros melléktermék képződik

  14. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK TOC = Total Organic Carbon (Összes szerves szén)

  15. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Partikulált (szilárd) szerves szén 0,45 um pórusméretű membránszűrő (technológiai határ az oldott-partikulált állapotú anyag között) TOC = Total Organic Carbon (Összes szerves szén) DOC= Dissolved Organic Carbon (Oldott szerves szén)

  16. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK A BDOC mérése során a mérés elején a kezdeti DOC-t kell meghatározni, majd ezt követően meghatározott ideig heterotróf baktériumok fogyasztják az oldott szervesanyagot DOC= Dissolved Organic Carbon (Oldott szerves szén)

  17. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Az adott idő elteltével újra lemérik a DOC értékét Az így elért DOC és az eredeti DOC különbsége adja a biológiailag bontható szerves szén értékét (BDOC-t) A hetero- trófok által elfo- gyasztott DOC ΔDOC = BDOC (szén-dioxiddá alakított, illetve asszimilált DOC) Eredeti DOC= Dissolved Organic Carbon (Oldott szerves szén) Adott idő elteltével mért DOC (NBDOC)

  18. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK Az AOC az összes szerves szénnek (TOC-nek) azon része, melyet speciális baktériumtörzsek, illetve azok meghatározott keveréke hasznosítani tud, ezáltal a biomassza koncentrációja nő A biomassza mennyiségének növekedéséből számítják az AOC értékét TOC = Total Organic Carbon (Összes szerves szén)

  19. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A HOZZÁFÉRHETŐ SZERVESANYAGOK http://www.ecs.umass.edu/cee/reckhow/courses/572/572bk9/572BK9.html

  20. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ÓZONIZÁLÁS HATÁSA A BDOC-RA 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

  21. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK BIOFILM KIALAKULÁSA (1) • 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 tápanyag koncentrációjú víz nagy sebességgel áramolva a rögzült élő szervezetek számára nagy mennyiségű tápanyagot transzportál, illetve ad át a biofilmnek (Öllős, 1998)

  22. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK BIOFILM KIALAKULÁSA (2) • A felülethez tapadt baktériumok növekedése és szaporodása is felgyorsul, amely 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 tartalmaz baktérium sejteket, polimer anyagokat, tápanyagokat, metabolitokat (anyagcsere termékeket), szemcsés anyagokat (Soini, 2002)

  23. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK BIOFILM KIALAKULÁSA (3) • A biofilm dinamikus rendszer – folyamatos megkötődés, leválás, szaporodás és elhalás jellemzi • A leválás oka: • Megnövekedett nyíróerő • A biofilm belsejében a mikroorganizmusok nem jutnak oxigénhez  elhalás, majd leválás Forrás: Jenkinson és Lappin-Scott • A leválás során a biofilm, és az ahhoz kötődött mikroorganizmusok megjelennek a fogyasztónál

  24. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK MIKROORGANIZMUSOK A BIOFILMBEN • A sejten kívüli polimer anyagok mátrixába beágyazódott baktériumok a fertőtlenítőszerekkel szemben roppant ellenállóak • Bizonyos fertőtlenítőszerek reakcióba lépnek a biofilm anyagával, és elfogynak mire a biofilmben található élő mikroorganizmusok közelébe jutnának, ezért a fertőtlenítőszer koncentráció növelése a vízelosztó rendszerben számos esetben nem olyan hatékony mikroorganizmus-szaporodás gátló, mint amilyen hatékony a tisztítótelepen való fertőtlenítésre • Más kutatások viszont arra utalnak, hogy a biofilm anyaga nem csupán „gátként” szolgál, amely a fertőtlenítőszerrel reakcióba lép, hanem a biofilmben élő baktériumok természetüknél fogva ellenállóbbak a fertőtlenítőszerekkel, illetve az egyéb környezeti hatásokkal szemben (Jenkinson és Lappin-Scott, 2001; Boe-Hansen et al., 2002)

  25. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (1) • A heterotróf mikroorganizmusok a szerves szenet hasznosítják szén- és energiaforrásként • A megkötött szénnek mintegy 50%-át szén-dioxiddá alakítják, míg a másik 50%-ot sejtanyagaik felépítésére fordítják • A heterotróf mikroorganizmusok tápanyagaikat (szenet, nitrogént és foszfort) körülbelül a következő arány szerint igénylik: C : N : P = 100 : 10 : 1 • A heterotróf baktériumok (HPC – Heterotrophic Plate Count; ld. telepszám 22 és 37 °C-on) indikátor mikroorganizmusként a hálózatban lejátszódó káros folyamatokra hívhatják fel a figyelmet (Lehtola, 2002; IWA, 2003)

  26. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (2) • A heterotróf mikroorganizmusok tápanyagaikat (szenet, nitrogént és foszfort) körülbelül a következő arány szerint igénylik: C : N : P = 100 : 10 : 1 • Az egyenlet alapján  általában a szén a szaporodást gátló tényező (az összes szénnek a biológiailag hozzáférhető, asszimilálható része, azaz az AOC és BDOC a fontosak) • Magas szervesanyag tartalmú vizek esetén előfordulhat, hogy a biológiailag hozzáférhető foszfor a limitáló tényező (finnországi, illetve japán tapasztalatok: Lehtola et al., 2001; Sathasivan és Ohgaki, 1999)

  27. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (3) • A víz mikrobiológiai stabilitása: a mikrobiológiai folyamatok gátoltak az alacsony felhasználható szerves szén koncentráció következtében • A szakirodalomban található adatok meglehetősen ellentmondásosak abban a kérdésben, hogy mekkora is az AOC, illetve BDOC koncentráció, amelynél az ivóvíz biológiai szempontból stabilnak tekinthető (Soini, 2002): • BDOC < 0,2 mg/L + AOC = 10 - 50 μg/L  stabil víz • Már 60 μg/L BDOC esetén is megfigyeltek biológiai aktivitást • Néhány μg/L TOC esetén is megfigyeltek biológiai aktivitást • 5 μg/L alatti AOC esetén is megfigyeltek biológiai aktivitást (Boe-Hansen et al. 2002) • Magasabb hőmérsékleten alacsonyabb BDOC koncentráció szükséges a biológiai stabilitáshoz (Kerneïs et al., 1995)

  28. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HETEROTRÓFOK A HÁLÓZATBAN (4) • Pusztán a kezelt víz KOIPS, TOC, DOC, BDOC vagy AOC koncentrációja alapján nem állapítható meg, hogy a víz stabil-e, és a hálózatban lejátszódnak-e biológiai folyamatok. Egyéb tényezőktől függ, hogy a víz stabil-e: • Milyen állapotú a hálózat? Esetleg már kiterjedt biofilmmel rendelkezik? Milyen gyakran tisztítják / öblítik a hálózatot? • Mennyi a fertőtlenítőszer-koncentráció az egyes hálózati pontokon?  ún. „biostabilitási görbét” lehet meghatározni egy adott mikroorganizmusra, mely adott szubsztrát és fertőtlenítőszer koncentráció mellett megadja, hogy a víz stabilnak tekinthető-e • (Nem csak a szervesanyag következtében jelenhet meg biológiai aktivitás a hálózatban. A heterotróf mikroorganizmusokon kívül egyéb szervezetek is elszaporodhatnak, pl. nitrifikálók, ld. később…)

  29. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (1) • Nitrfikáló mikroorganizmusok: aerob, kemoautotróf baktériumok • Szénforrásként a szervetlen szén-dioxidot használják fel, energiaforrásként pedig a vízben található ammóniumot, illetve nitritet • A nitrifikáció két lépcsőben zajlik le. Első lépésként a víz ammóniumtartalmát az „ammónium-oxidáló baktériumok” (Ammonia-Oxidizing Bacteria: AOB) nitritté oxidálják: NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + H2O + 2H+ • A második lépésben a keletkezett nitritet a „nitrit-oxidáló baktériumok” (Nitrite-Oxidizing Bacteria: NOB) nitráttá oxidálják: NO2- + 1/2 O2 → NO3-

  30. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (2) • A hazai ivóvizekben a 201/2001. Kormányrendelet értelmében a maximálisan megengedhető koncentrációk (maximum available concentration – MAC): • Ha a tervezésnél a legrosszabb esetet vesszük figyelembe – azaz a hálózatban a teljes ammóniumtartalom nitritté oxidálódik, és a nitrifikáció meg is reked ezen a szinten – akkor a víz ammónium tartalmát 0,185 mg/L alatt célszerű tartani (ugyanis 1 mg NH4-N-ből 2,7 mg NO2-N keletkezik). Ily módon tehát nem elegendő a szabványban előírt 0,5 mg/L-es ammónium koncentráció tartása, hanem a telepet elhagyó víz 0,2 mg/L alatti ammónium koncentrációjának elérése a cél, és így (ha a telepet elhagyó víz nitrit tartalma egyébként elhanyagolható), akkor a hálózatban sem keletkezhet határérték feletti nitrit tartalom.

  31. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (3) A fertőtlenítés hatása a hálózati nitrifikációra: • A hálózatban lezajló egyéb mikrobiológiai folyamatokhoz hasonlóan a fertőtlenítőszer koncentrációjának csökkenésével a folyamat „öngerjesztővé” válik: a koncentráció csökkenésével (esetleg teljes eltűnésével) a mikroorganizmusok elszaporodhatnak. Az elpusztult sejttömegek lebontása azután további fertőtlenítőszert von ki a rendszerből, ami a mikroorganizmusok számának további növekedését okozza

  32. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (4) Előfordulhat olyan helyzet, hogy a fertőtlenítőszer adagolása meglepő eredménnyel jár: • A fertőtlenítőszerek szempontjából az ammónium-oxidáló baktériumok az „ellenállóbbak”. Lipponen et al. (2002) kutatásai felhívják a figyelmet arra, hogy a klóraminnal (klórral) fertőtlenített hálózatok különösen veszélyeztetettek a nitrit felhalmozódás szempontjából, ugyanis ezekben a hálózatokban a nitritet oxidáló baktériumok fejlődése gátolt • A fertőtlenítés közvetett úton akár elő is segítheti a nitrifikációs folyamatokat. Előállhat olyan helyzet, hogy a vízbe adagolt fertőtlenítőszer a heterotróf mikroorganizmusok tevékenységét jobban háttérbe szorítja mint a nitrifikálókét, ezáltal közvetett úton teret enged a nitrifikálók elszaporodásának (Csanády, 1998)

  33. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (5) A heterotróf mikroorganizmusok és a nitrifikálók száma közötti kapcsolat: • Magas szervesanyag, de kis ammónium tartalmú vízben a heterotrófok jelentős mennyiségére számíthatunk, de ammónium hiányában a nitrifikálók szaporodása nem indul be • Ugyanakkor magas ammóniumion tartalmú, de kis szervesanyag tartalmú vizek esetében a nitrifikáció megindulásával, majd a nitrifikálók lebomlásával, a víz szervesanyag tartalma növekedni kezd, tápanyagot szolgáltatva a heterotróf mikroorganizmusoknak. Az ilyen típusú vizek esetén tehát várható, hogy a nitrifikálók és a heterotrófok száma korrelál

  34. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK NITRIFIKÁLÓK A HÁLÓZATBAN (6) A hálózatban lejátszódó nitrifikációs folyamatok hatásai - összefoglalás (AWWA): • Megnövekedett nitrit és nitrát koncentrációk (ami problémát jelent: a nitrit-oxidálók általában érzékenyebbek a különféle környezeti hatásokra, pl. a fertőtlenítőszer jelenlétére  nitrit halmozódhat fel a hálózatban) • Lúgosság / pH csökkenés (a magyarországi vizek pufferkapacitása általában elég magas, így ez nem jelent problémát) • Oldott oxigén koncentráció (DOC) csökkenése • Maradék fertőtlenítőszer (klóramin) koncentráció csökkenése (az elhalt AOB és NOB sejttömege növeli a víz szervesanyag tartalmát, fogyasztja az oxidálószert) • Baktériumszám növekedése (elhalt AOB és NOB  szervesanyag tartalom nő  megjelennek a heterotróf mikroorganizmusok)

  35. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ESETTANULMÁNY – HÁLÓZATI NITRIFIKÁCIÓ AZ ESETTANULMÁNY TERÜLETEN ALKALMAZOTT TECHNOLÓGIA • Hajúszováton technológia lényegében nem állt rendelkezésre • Nyersvíz medence (klór adagolása) • Levegőztetés • Hálózati fertőtlenítés (klór) • Szűrés nélkül hidroforból a hálózatba táplálták a vizet

  36. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2008. június • Következtetések: • A hajdúszováti nyersvíz hajlamos a spontán nitri- fikációra • A telepen nincs mód a teljes ammónium- mennyiség átalakulására • A nitrifikáció a hálózatban folytatódik a fertőtlenítőszer jelenléte ellenére

  37. Spontán nitrifikáció elősegí- tése a víztisztító telepen Javaslat Nitrifikáció gátlása a víztisztító telepen és a hálózatban Javaslat VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK TECHNOLÓGIA MÓDOSÍTÁSI JAVASLATOK • Következtetések: • A hajdúszováti nyersvíz hajlamos a spontán nitri- fikációra • A telepen nincs mód a teljes ammónium- mennyiség átalakulására • A nitrifikáció a hálózatban folytatódik a fertőtlenítőszer jelenléte ellenére • Megtett • intézkedések: • Előklór adagolásának elhagyása • Intenzívebb levegőztetés Intéz- kedés

  38. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2009. január • Következtetések: • Szűrő hiányában a telepen a nitrifikáció beindul ugyan, azonban az ammóniumnak továbbra is csak kis része alakul át • A nitri- fikáció a hálózatban folytatódik

  39. Spontán nitrifikáció elősegí- tése a víztisztító telepen Javaslat Nitrifikáció gátlása a víztisztító telepen és a hálózatban Javaslat VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK TECHNOLÓGIA MÓDOSÍTÁSI JAVASLATOK • Következtetések: • Szűrő hiányában a telepen a nitrifikáció beindul ugyan, azonban az ammóniumnak továbbra is csak kis része alakul át • A nitri- fikáció a hálózatban folytatódik • Megtett • intézkedések: • Homokszűrő beépítése Intéz- kedés

  40. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK VÍZMINŐSÉGI ADATOK – 2009. február

  41. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK ESETTANULMÁNY - KÖVETKEZTETÉSEK • Amennyiben a víztisztító telepen nem játszódik le a teljes nitrifikáció (ammónium átalakulása nitráttá), hatékony hálózati fertőtlenítés biztosításával remélhető, de nem garantálható, hogy a hálózatban sem zajlik le részleges nitrifikáció • A cél: a nitrifikáció a telepen menjen végbe, ennek feltételei: • A nyersvíz fertőtlenítőszert ne tartalmazzon • Intenzív levegőztetés rendelkezésre álljon • Homokszűrő rendelkezésre álljon

  42. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KUTATÁSI IGÉNYEK (NITRIFIKÁCIÓ) • Továbbra is jelentős a kutatási igény azzal kapcsolatban, hogy mely vizek hajlamosak spontán nitrifikációra, és bizonyos vizek esetében miért nem indul be a folyamat • A hálózatban, fertőtlenítőszer jelenlétében milyen folyamatok játszódnak le? • Fennáll annak a veszélye, hogy a „bioszűrőkön” vagy a hálózatban a nitrifikálók mellett a patogének is elszaporodhatnak? • Nitrit on-line monitoringra már léteznek megoldások. Az esetlegesen elszaporodó patogének monitorozása hogyan lenne lehetséges?

  43. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KORRÓZIÓ A HÁLÓZATBAN (1) A vízvezetékekben lejátszódó belső korróziós folyamatok két típusa: • Kémiai korrózió (fertőtlenítőszer oxidáló hatása, alacsony pH, magas agresszív szén-dioxid tartalom, magas oldott oxigén tartalom, stb. következtében) • Mikrobiológiai korrózió • 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

  44. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK KORRÓZIÓ A HÁLÓZATBAN (2) A mikrobiológiai korróziós folyamat is lényegében „öngerjesztő”, ezért nagyon fontos a szabályozása a megfelelő fertőtlenítőszer koncentrációval: Hálózatban végbemenő mikrobiológiai korróziós folyamatok   korróziós termékek, érdes csőfal   a mikroorganizmusok védelmet találhatnak az áramló vízzel szemben, továbbá a maradék fertőtlenítőszer reakcióba léphet a korróziós termékekkel   mikroorganizmusok további elszaporodása (a maradék fertőtlenítőszer hiányában)

  45. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK A VÍZ STABILITÁSA - EGYÉB ALKALMAZÁSOK EGY KIS EMLÉKEZTETŐ… • Bizonyos esetekben éppen az a cél, hogy biológiai aktivitás fellépjen a tisztítástechnológia során • Talajvízdúsítás • Aktív szén üzemeltetése biológiai rendszerként (az ózonizálást követő GAC  BAC: Biologically Activated Carbon alkalmazása) • Lassú szűrés alkalmazása • Nitrifikáció megvalósítása a víztisztító telepen • Ami gond: a hálózatban a biológiai aktivitás nem ellenőrzött körülmények között zajlik, itt ezért az a cél, hogy visszaszorítsuk ezeket a folyamatokat rendszeres tisztítással, öblítéssel, megfelelő fertőtlenítéssel, stb.

  46. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK 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 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

  47. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HOGYAN LEHET GÁTAT SZABNI A BIOFILM KIALAKULÁSÁNAK? • 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), hatékony ammónium eltávolítási technológia (a hálózati nitrifikáció visszaszorítása érdekében)

  48. VÍZ- ÉS SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI TECHNOLÓGIÁK HOGYAN LEHET GÁTAT SZABNI A BIOFILM KIALAKULÁSÁNAK? Folytatás… • 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 • Rendszeres hálózattisztítás és öblítés, hálózat-rekonstrukció Forrás: Ainsworth, 2004

More Related