A szennyvizek eredetük szerinti osztályozása, szennyvíztisztítás. A szennyvizek és szennyvíziszapok hasznosítása

A szennyvíz útját követve a szennyvíztisztítóhoz jutunk, melynek kiépítése, műtárgyai, méretezése számos tényezőtől függ. Ilyen tényezők a lakos-szám, a csatornázási rendszer, a befogadó állapota, és a gazdaságosság is. Ezek figyelembevételével számtalan technológia, kialakítás méretezés elképzelhető, a házi kis tisztítóművektől a hatalmas budapesti tisztítótelepekig. Az alábbiakban, több szerző munkáira támaszkodva röviden ismertetésre kerül egy, a mai technológiai színvonalnak megfelelő szennyvíztisztító telep működése (Anton, 1999, Barótfi, 2000, Forgács et al, 1999 és Tamás, 1998, Thyll, 2003).

A beérkező szennyvizet először fizikailag tisztítják. Itt közepes – de esetenként elviselhetetlenül erős – szagkoncentrációra kell számítani, mely főleg az anaerob körülményeknek, a nyomott vezetékben kialakuló dugónak köszönhető. A szennyvizet először gerebeken, rácsokon engedik keresztül, melyek lehetőség szerint gépi, szakaszos tisztítású műtárgyak. Rácsközük 5-100 mm, feladatuk a durva mechanikai tisztítás, így a szivattyúk védelme, a további műtárgyak védelme, és a következő technológiák védelme, valamint a rácsszemét külön útra terelése (Benedek és Valló 1976). Az elválasztott anyag a rácsszemét, mely gyakran nagy szervesanyag-tartalmú, gyorsan rothadó, fertőző, bűzlő, tárolása, kezelése gyakran problematikus. A fizikai tisztítás következő lépcsője a finom tisztítás, melynek eszközei a homokfogók, ülepítők, és ahol közepes illetve erős szagkoncentráció jellemző. A homokfogók feladata a kis méretű (maximum 0,2 mm átmérő), jellemzően kemény, ásványi eredetű részek eltávolítása gravitáció segítségével. Méterezése, üzemeltetése a Stokes-törvény szerint történik. Fontos a jól megválasztott áramlási sebesség (optimuma 0,3 m/s), mert túl nagy sebességnél az ülepítő terhelés megnő, míg túl alacsony sebességnél – a csökkenő teljesítmény mellett – megnő a homok szervesanyag-tartalma. Nagy szervesanyag-tartalmú szennyvíznél a homok mellett mindenképpen több szervesanyaggal kell számolni, ezért külön homokmosót is létesítenek, így a homok rothadása elkerülhető. A fizikai tisztítás egyik utolsó lépése az ülepítés. Ez hosszanti-, vagy sugárirányú (pl. Lipcsei típusú, mely az ábrán a homokfogót követi, vagy a Dorr-típusú, mely az ábra utótisztítási lépésénél látható) átfolyású műtárgyak. A kiülepedett anyagot zsompba gyűjtik, és jellemzően mamutszivattyúval ürítik. Amennyiben jelentős mennyiségű felúszó anyag – zsír, olaj, benzin, hab – érkezik a szennyvízzel, felúsztató berendezést is beépítenek (az ülepítő elé), bár jellemzőbb az a megoldás, hogy ezeket a műtárgyakat a szennyvíz termelője létesíti a saját területén, így megelőzendő a csatornahálózat elszennyeződését. Ezek kialakítása egyszerű, gyakran csak egy aknába süllyesztett bukóélről van szó.

A tisztítás második fázisa a biológiai tisztítás. Ezek működési elve, hogy a természetben is lejátszódó folyamatokat katalizálnak, így az aerob lebontó szervezetek tisztítják meg a vizet (aerob fermentáció). A biológiai tisztítás lehet csepegtetőtestes-, illetve eleveniszapos eljárás. Csepegtetőtestes megoldással jellemzően kisüzemekben találkozhatunk, mert ezek helyigénye, de terhelhetősége is kisebb. A csepegőtestes tisztítás egy alfaja a merülőtárcsás módszer, melynek lényege, hogy egy lassan forgó tárcsa forog a szennyvízben. A tárcsa tengelye a szennyvíz szintében van, így mindig a fél tárcsa a felszín alatt van, a másik fele pedig a szabad levegőn (mikrolények oxigénellátása végett). Az elterjedtebb megoldás az ún. eleveniszapos tisztítás, ahol a medencében lévő szennyvízhez tápanyagot – ha a szennyvíz nem tartalmaz - , és oxigént adnak, így teremtve kedvező feltételeket a lebontás számára. Légbefúvás a medence alján történik, így az állandó keveredés biztosított, a mikroorganizmusok és a víz diszperz rendszert alkotnak. Az eleveniszapos módszer egyik változata az oxidációs árok, mely egy ellipszis alakú, általában 0,8-1,3 m mély, és 0,5-3 m széles keresztszelvényű árok. Itt a szennyvizet rotorok mozgatják, és a levegő bekeverését is ezek a rotorok végzik. Az eleveniszapos tisztításnál nagy mennyiségű mikroorganizmus (baktériumok, ritkábban gombák) gáz halmazállapotú anyagcseretermékével kell számolni, amely nagy felületen érintkezik a környezeti légtérrel, így közepes vagy erős szagkoncentrációra számíthatunk. A hatékonyság szempontjából a melegebb szennyvíz a kedvezőbb. A második (biológiai) fázis kiegészíthető vegyszeres fertőtlenítéssel, ekkor nátrium-hipoklorit-ot, vagy klórgázt adagolhatnak.

A biológiai tisztítása lapvetően más metódusa az anaerob fermentáció, amikor oxigénmentes (oxigénszegény körülményeket biztosítunk a mikroorganizmusok számára). Megvalósítása jellemzően anaerob kontakt módszerrel, mely az eleveniszapos tisztításhoz hasonló, és a kikerülő iszapot fázisszétválasztás után recirkuláltatják. Anaerob megoldás az oldómedencék, és az anaerob tavak alkalmazása is. Költségessé teszi az eljárásokat, hogy megfelelő hatásfokra, csak 30-35°C hőmérsékleten számíthatunk.

A biológiai fázist az utótisztítás követi. Ebben a szakaszban lehetőség van kémiai utókezelésre is. Ez esetben a kémiai utókezelés alatt a foszfor (és gyakran a nitrogén) mennyiségének csökkentését értjük. Ennek kivitelezése elsősorban a kicsapatás, ahol fémionokkal a foszfort oldhatatlan csapadékká alakítjuk, és azt ülepítjük, majd szűrjük.

Elsődleges feladat a biológiai fázisból elragadott iszap leválasztása, és kezelése vagy recirkuláltatása. Az iszap viaszvezetésére akkor van szükség, ha a biológiai fázis lebegő iszaptartalma lecsökken. Az utótisztítónál csekély illetve közepes szagkoncentráció a jellemző. Az utótisztítás alternatív megoldásai a tavas tisztítási módszerek. Itt elsősorban halastó és nádas lehet a befogadó.

A tavas módszerek alkalmazhatóak előtisztításra – nagy szervesanyag-terhelés esetén - , de utótisztításra, sőt akár csak önmagukban üzemeltetve is. Előnyük hogy az érkező víz mennyiségére és összetételére kevéssé igényesek (kivétel toxikus anyagok, herbicidek). Hátrányként említhető a nehéz, szaktudást igénylő fenntartás, valamint a bűzemisszió is. Ez főleg a nagy felületű anaerob tavaknál jelentős.

Csak kisebb telepeken - méginkább kisüzemekben, családoknál – alkalmazhatóak a gyökérágyas és háncskosaras rendszerek, valamint a földfelszín alá elhelyezett különböző tartályok (óriás-, szeptikus-, és ülepítőtartályok), melyek emissziója (és számuk is) alacsony. Az itt felsorolt módszerek illetve eszközök jelenthetnek egy technológiai részfolyamatot is, de jelenthetik ugyanakkor a szennyvíz teljes tisztítását is. Újabban alkalmaznak már gyökérágyas, “élőgépes” kommunális, és ipari szennyvíztisztítókat is. Mivel ezek előfordulása még alacsony, ezek szag-emissziójának vizsgálata sem időszerű még.

A szennyvíz útja itt véget is ért, de ne feledkezzünk meg a keletkező melléktermékekről sem. Ezek a rácsszámét, a homokfogóból és ülepítőből származó szilárd anyagok, és a nagy mennyiségű fölösiszap. Az iszap kezelése (pasztőrözés, szárítás, szikkasztás) stabilizálással kezdődik, ahol a szervesanyag, és a patogén szervezetek száma csökken, valamint a kezdeti 95%-os nedvességtartalom is csökken. Anaerob stabilizálókban metán és szén-dioxid is képződik. Az anaerob rothasztók kialakításuk szerint lehetnek fűtöttek és fűtetlenek. A fűtött medencéket gyakran lefedik, és az összegyűjtött gáz égetésével fűtik a tartályt. Az aerob iszapstabilizálás kevéssé elterjedt, kialakítása, működése az eleveniszapos tisztításhoz hasonló. A fentiek szerint stabilizált iszap nedvességtartalma még jelentős, ezért mindenképpen szükség van a következő lépésre, mely az iszapsűrítés. Mint a neve is mutatja itt a szárazanyag-tartalom növelése a cél, mellyel a további kezelési eljárások, illetve a szállítás költségei is csökkennek. A sűrítés elterjedtebb eszközei a gravitációs sűrítők, és a flotációs berendezések. A sűrített iszap mezőgazdasági hasznosításra, lerakásra, komposztálásra, vagy égetésre kerül. A mezőgazdasági hasznosítást az 50/2001 Korm. Rendelet (a szennyvizek és szennyvíziszapok mezőgazdasági felhasználásának és kezelésének szabályairól) szabályozza.