RÉSZVÉTEL AZ OKTATÁSBAN
Szakmérnöki
Műszaki - gazdasági elemzés II
RÉSZVÉTEL AZ OKTATÁSBAN
Szakmérnöki
Műszaki - gazdasági elemzés II
Modellare neccesse est...
1. BEVEZETÉS
A víz biológiai úton történő megtisztulása régóta ismert jelenség, legyen szó ivóvíz előálltásról vagy a keletkező szennyvizek megtisztításáról. Időközben rengeteg üzemeltetési tapasztalat gyűlt össze, számos kísérleti eredménnyel rendelkezünk, azonban a gyakorlatban is használt átfogó elmélet egyelőre nem áll rendelkezésünkre. Általánosan használható összefüggések megalkotásához előbb figyelmünket a problémák felvetésére, jó kérdések megfogalmazására kell irányítsuk.
1.1 Partiszűrés vagy felszíni víztisztítás?
A Fővárosi Vízművek történetében volt olyan időszak, amikor a víznyerés kutakból és felszíni vízkiemeléssel egyaránt történt. A víz forrása mindkét esetben a Duna volt. A különbség csak abban mutatkozott, hogy a folyóvíz megtisztulása az egyik esetben természetes módon, míg a másikban egy mesterséges technológiai lánc segítségével történt.
1.1-1. ábra
Víznyerési lehetőségek a part mentén
A két eljárás összevetése nem csak kézenfekvő, hanem kötelező is. Némedi László a Fővárosi ÁNTSZ mikrobiológiai laboratóriumának egykori vezetője hosszú pályafutásának összegzéseként ekképp értékelt:
A mikroszkopikus biológiai vizsgálatok érzékenyen jelzik azt, hogy a szolgáltatott ivóvizet milyen módon nyerik, ugyanis több nagyságrenddel hatékonyabb a partiszűrésű kutak természetes biológiai szűrése, mint a Duna mesterséges tisztítása.
Ha ilyen markáns a különbség a két eljárás között, akkor a partiszűrés valamit nagyon jól csinál, amely praktikát érdemes ellesni. Valójában hogyan is működik a partiszűrés? Wein János erről 1870 körül így fogalmaz:
Hogy tovább példát fel ne hozzak, csak azt említem fel, hogy amennyire az én tárgyismeretem ér, sehol mesterséges szűrőkhöz nem fordultak, ahol más mód kínálkozott tiszta egészséges vízhez juthatni Fővárosunkban, hol a Duna annyi eséssel bír, hogy minden évi többszöri megáradásai alkalmával egész medrét feltúrja, úgy hiszem, a szűrőfelület bedugulásától nincs mit félni.
Az ízes magyarságú szövegből kiderül, hogy Wein a mai fogalmaink szerint nem tudta hogyan működik a partiszűrés, de rendületlenül hitt a hatékonyságában. Konok kitartásának köszönhetően Budapest vízellátása a természetes eljárásra alapozódott. Érvelés ma már nem volna kielégítőnek mondható. A 2000-ben papírra vetett értelmezés már lényegesen konkrétabb:
Amennyiben egy folyó jó vízvezető tulajdonságú területen halad, a parttól megfelelő távolságra kutakat létesíthetünk a partiszűrés előnyeit kihasználva. A folyó és a kút közötti szakaszon a folyó vize megtisztul a talajban történő áramlás során. A talajban található mikroorganizmusok élettevékenységük során a víz szerves anyag tartalmának egy részét hasznosítják tápanyagként, így csökkentve a kutak felé áramló víz szerves anyag koncentrációját. A szűrőréteg a mikroorganizmusok nagy részét is visszatartja.
Azonban ez a definíció sem tisztázza a víz megtisztulásának kézzelfogható hatásmechanizmusát.
A partiszűrésű víznyerés a part menti vízadó réteg megcsapolása révén valósul meg. Az 1.1-2. ábra valós viszonyokat mutat, jelzi a folyó vízjárása alapján megkülönböztethető jellemző üzemviszonyokat is. Az év nagy részében a folyónak normális a vízjárása, de előfordulnak szélsőségesnek tekinthető állapotok is, mint az árvíz, vagy a tartósan alacsony vízállás esete. A kútvíz minősége a bekapcsolódó szűrőfelületek nagyságától és állapotától függ.
1.1-2. ábra
A kút a vizadóréteg megcsapoló műtárgya
A lemélyített kutakba döntő hányadában a folyó felől szivárog a víz. A sokszor erősen szennyezett folyóvíz a szűrési útvonal mentén megtisztul és a kutakból már ivóvíz minőségű vizet szivattyúzhatunk.
Amire választ keresünk: pontosan hol és hogyan valósul meg a szűrés, milyen körülmények mellett stabil a természet által megvalósított folyamat és mikor elégtelen a működés?
1.2 A szennyvizek megtisztítása: melyik eljárás az igazi?
Az emberiség a csatornahálózatok kiépítésére a járványos betegségek megelőzése folytán kényszerült. Kezdetben az összegyűjtött szennyvizeket az élővizekbe vezették, ahol a víz természetes úton tisztult meg. A folyók, tavak azonban csak egy ideig bírták a terhelést. A megnövekedett szennyvízmennyiségek következtében szükségessé vált a szennyvizek mesterséges megtisztítása. Ma már a környezetvédelmi szempontok érvényre juttatása érdekében szigorú előírásokkal rendelkezünk az élővízbe bocsátható víz minőségét illetően.
A mintegy 100 év múltra visszatekintő szennytisztítási gyakorlat számos eljárás kialakulásához vezetett. Szennyvíztelepeinken az ún. eleveniszapos technológia beépítése a leggyakoribb.
A csepegtetőtestes eljárás sokáig a megoldásnak számított, időközben jelentőségét veszítette. Környezetbarát megoldásként hirdeti magát az ún. „élőgép”, amikor az alapvetően eleven iszapos technológiát a víztérbe lógó növények gyökérzetével egészítik ki. Az egyterű SBR technológiák családjába tartozik az ún. NEREDA-eljárás, amelyet egyesek forradalmi jelentőségű megoldásnak gondolnak. Mások inkább membrántechnológia bevetésében látják az egyre szigorodó előírások megfelelőségében a lehetőséget.
Ha különböző eljárásokról beszélünk, akkor többnyire merőben eltérő megoldások is szóba jöhetnek. A szennyvíztisztítási eljárások mindegyikében a biológiai tápanyag-lebontáson van a hangsúly, amely más elrendezésben, eltérő viszonyok mellett valósul meg. A különbözőségben inkább a közös alapvetés keresendő, mert csak ezáltal hasonlíthatók össze az egyes megoldások. Megfigyelve a működési sajátságuk eltéréseit, tudunk csak javítani a hatékonyságukon. Ami itt érdekel bennünket, melyik eljárásnak mik az előnyei és hátrányai.
1.3 Szennyvíztisztítás vagy szennyvízhasznosítás?
Az ivóvízellátás és a csatornaszolgáltatás terminológiai összevetése hasznos eredményre vezet. Az 1.3-1. ábra szemlélteti a levonható következtetéseket..
1.3-1. ábra
Vízellátás és csatornázás terminológiai összhangja
Nem nehéz felismerni a víziközmű vállalatok ágazati tevékenységeiben az azonosságot és a különbséget. A vízellátás víztermelésre és vízelosztásra osztható. Hasonlóképpen a csatornaszolgáltatásnál is két résztevékenységet szokás elhatárolni, nevezetesen a szennyvízelvezetést és a szennyvíztisztítást. A különbség a visszacsatolás meglétében, illetve. hiányában jelentkezik. Az ivóvíz estében a víz minőségének garantálása az elosztóhálózati csapolókon történik. Az ivóvízminőség azonban csak a víztermelési oldalon befolyásolható érdemben. A csatornaszolgáltatásnál az elvezetett szennyvíz a telepre érkezik és ott megtisztítjuk. Ha a hangsúlyt szennyvíztisztításról a szennyvízhasznosításra helyezzük át, úgy a ma hiányzó visszacsatolási ágra szükség lesz. Ezt mutatja az 1.3-1. ábra jobboldali fele. Elsősorban a mezőgazdasági hasznosításra gondolva, nem közömbös, hogy a termőföldekre kihelyezendő stabilizált iszap vagy komposzt tartalmaz-e káros anyagokat. Következésképp a csatornahálózatba bocsátott szennyvízzel kapcsolatosan előírások keletkeznek, amelyet hasonlóképpen a vízellátáshoz visszacsatolásként foghatunk fel. Nem mindegy mi kerül a csatornába.
Az iszap mezőgazdasági elhelyezése időben, a növénytermesztés követelményeinek megfelelően kötött. Az iszapot tárolni kell, a tárolás előfeltétele az iszapstabilitás. Az iszap anaerob rothasztása az egyik gyakran használt eljárás e tekintetben. A folyamatnak két végterméke van, a növények számára létfontosságú nyomelemeket tartalmazó stabilizált iszap és melléktermékként biogáz, amelynek energetikai hasznosításával a szennyvíztelep energiaigénye csaknem fedezhető.
A szennyvíz hasznosításánál felvethető kérdések lehetnek például: hogyan maximalizálható a biogázkihozatal? Mutat-e „rokonságot” az anaerob reaktorban zajló biológiai folyamat a biológiai víztisztítással?
1.4 A fenti kérdések közös nevezője
A látszólag eltérő alkalmazásokban egy valami közös. Más-más feltételek mellett ugyan, de mindegyikben biológiai tápanyag-lebontás zajlik. A jelenség modellezhető és egy kellően általános modell segítségével a kérdések zöme – ahogy azt látni fogjuk - megválaszolható. A biológiai víztisztítási folyamat axiomatikus megalapozásával egy zárt elmélet megvalósítása is cél.