2018. június: jegyzet, portré, tudomány, biztonságtechnika, kémia, atomenergia, innováció, környezetvédelem, energiagazdálkodás, urbanisztika, fenntarthatóság, okostechnológia, közlekedés, orvostudomány, genomika, mesterséges intelligencia, hulladékgazdálkodás, zöldkörnyezet, it

A szennyvíz nem szemét

Fokváros a teljes kiszáradás határán egyensúlyozik, a város vezetőinek fogalmuk sincs, hogy hogyan biztosítsák a dél-afrikai metropolisz ivóvízszükségletét. A nyugati világ csatornáiban folyó vízben soha nem látott koncentrációt érnek el a gyógyszermaradék-molekulák és a fogamzásgátlókból származó hormonkészítmények. A klímaváltozás következtében elsivatagosodó termőföldeknek villámgyors tápanyag-utánpótlásra van szükségük. Ez csak három életbevágó probléma, amelyre megoldást jelenthetnek a legmodernebb szennyvíztisztító eljárások és az újrahasznosítás. Ám ehhez számos gazdasági akadályt kell legyőzni.


Új vállalkozások lettek hirtelen sikeresek a dél-afrikai Fokváros tehetősebb negyedeiben. Tisztított ipari és mezőgazdasági szennyvizet szállító tartálykocsik róják az ivóvízhiánytól szenvedő város utcáit, és jó pénzért kínálják azt a portékájukat, amely még néhány hónappal ezelőtt is egyenest az óceánba folyt volna el értéktelen hulladékként. A várost hónapok óta a víztározók végletes kiürülése, vagyis az ivóvízellátás leállása fenyegeti. Emiatt drákói vízkorlátozó rendelkezések léptek életbe, amelyek természetesen főként a nem létszükségletű fogyasztást korlátozzák. Nem lehet kocsit mosni, sem feltölteni az úszómedencéket. Nehéz ugyanakkor lemondani a megszokott kényelemről, így a medencetulajdonosok a tisztított szennyvízre fanyalodtak. Ez elég tiszta ahhoz, hogy úszni lehessen benne, de meginni nem lehet.

Szerencsére az afrikai példában szereplő katasztrófahelyzet minket nem fenyeget, hiszen természetes vizekben gazdag ország vagyunk, azt azonban jól mutatja, hogy a jövő fenntart­ható vízgazdálkodásában a visszafogott fogyasztás mellett legalább ugyanekkora szerepe lesz a szennyvíz kezelésének, tisztításának és újrahasznosításának. Kérdés, hogy jelenleg hogyan áll hazánk a szennyvíztisztítás terén, fejlesztéseink segítségével jó eséllyel meg tudunk-e felelni a jövőbeli komoly kihívásoknak?

Szennyvíz azóta létezik, mióta az ember felhasználja a természetes vizeket. Ez az iparosodás kora előtt sem volt veszélytelen, hiszen kórokozók terjedését segítette, mégis az ipari forradalom idején vált égetővé a szennyvíz tisztításának problémája. Gyakran előfordult ugyanis, hogy a mérgezett szennyvíz kiirtotta a környező terület élővilágát, olvasható Ligetvári Ferenc vízgazdálkodási szakmérnök, a Debreceni Egyetem és a Szent István Egyetem nyugalmazott professzora Szennyvíz-, szennyvíziszap-hasznosítás című tanulmánykötetében.

Az ipari forradalom idején már égetővé vált a szennyvíz tisztításának problémája, ugyanis gyakran előfordult, hogy a mérgezett szennyvíz kiirtotta a környező terület élővilágát.

Magyarország egészen az elmúlt évtizedig jelentős lemaradásban volt a felhasznált víz tisztításának terén. Ez a közműszolgáltatás természetesen szorosan összefügg a csatornázás terjedésével. Ez utóbbi a korábbi 55 százalékos szintről 2015-re 82 százalékra nőtt (tehát a háztartások négyötöde csatornázott). Hazánk vízforgalma elképesztő számokkal jellemezhető. A Központi Statisztikai Hivatal adatai szerint a csatornázott lakossági fogyasztók évente 270 millió köbméter szennyvizet termelnek, ehhez jön az ipar 226 millió köbméteres kibocsátása, így a szennyvíztisztító telepekre 496 millió köbméter folyik be. Ebből 10 millió köbméter szennyvíziszap (gyakorlatilag a szennyvízben lévő kiszűrhető szennyeződés) keletkezik. A tisztított szennyvíz elegendő lenne 250 ezer hektár termőföld öntözésére, de az iszap sem haszontalan, amint azt később látni fogjuk.

Felzárkózunk a Nyugathoz

„Én jelentős pozitív változásokat tapasztalok a magyar szennyvíztisztításban az elmúlt tíz évben. Ez nagyrészt az európai uniós direktíváknak és az ehhez igazodó hazai szabályozásnak való megfelelés következménye – mondja Bodáné dr. Kendrovics Rita, az Óbudai Egyetem Rejtő Sándor Könnyűipari és Környezetmérnöki Kar docense. – Erre szükség is volt, hiszen korábban jelentős elmaradásunk volt a csatornázásban és a hozzá kapcsolódó szennyvíztisztításban egyaránt. Az uniós direktíva kétezer lakosegyenérték felett előírta a kötelező csatornázást és a másodfokú szennyvíztisztítást; tízezer lakosegyenértek felett, valamint érzékeny befogadók esetén pedig már a biológiai tisztítás során keletkezett tápanyagokat is el kell távolítani.”
A szakember kifejtette, hogy hazánkban ma körülbelül hétszáz szennyvíztisztító mű üzemel, ezek mindegyikében végeznek mecha­nikai és biológiai tisztítást, kétharmadukban pedig harmadlagos kezelést is. Ez egyértelműen hatalmas áttörést jelent a korábbi állapotokhoz képest. A jelenlegi legnagyobb kihívás – és a fejlődés iránya is egyben – a körkörös gazdálkodás minél teljesebb megvalósítása.

Magyarországon körülbelül hétszáz szennyvíztisztító mű üzemel, melyekből a felhasznált ivóvíz nyolcvan százaléka használat után megtisztítva kerül vissza a környezetbe. A csatornázott lakossági fogyasztók és az ipar kibocsátása 496 millió köbméter. A tisztított szennyvíz alkalmas és elegendő lenne 250 ezer hektár termőföld öntözésére.

„Sokat javult hazánk szennyvízhelyzete az elmúlt években. Magyarországon az úgynevezett közműolló folyamatosan záródik, jelenleg mintegy nyolcvan százalékon áll. Ez azt jelenti, hogy a felhasznált ivóvíz (amely Magyarországon átlagosan száz liter/fő/nap, a városokban ennél kissé több) nyolcvan százaléka használat után megtisztítva kerül vissza a környezetbe – ért egyet kollégájával Simándi Péter, a Szent István Egyetem Gazdasági, Agrár- és Egészségtudományi Karának nyugalmazott főiskolai tanára. – A következő feladat az, hogy a kisebb településeken is megvalósuljon a szennyvíztisztítás. Sok helyütt, csatornázás híján, még mindig emésztőgödörbe gyűjtik a szennyvizet, pedig már léteznek egy-egy családi házat ellátni képes szennyvíztisztító rendszerek is. Így az elhasznált ivóvizet tisztítás után locsolásra használhatják. Ez mindenképpen olcsóbb, mint ha csapvízzel locsolnának, és persze környezetbarátabb is. Ugyanakkor viszonylag költséges beruházást igényel.”
Térjünk azonban vissza a „klasszikus” szennyvízkezelési eljárásokhoz, hiszen mégiscsak ezekkel tisztítják meg a szennyvíz szinte egészét. A folyamat eljárásait hagyományosan három fázisra osztják. Először a szennyvíz mechanikai tisztításon esik át, amely főként szűrést, ülepítést és a lebegő szennyezők eltávolítását jelenti, tudható meg Simándi Péter Szennyvíztisztítási technológiák című egyetemi tankönyvéből. Ezután következik a másodlagos, biológiai tisztítás, amelyben a baktériumok játsszák a fő szerepet. Ezzel olyan szennyeződések vonhatók ki, bonthatók le, amelyeket valamely baktérium táplálékként képes hasznosítani. Végül következnek a harmadlagos technológiák, amelyek különféle fejlett fizikai-kémiai eljárásokat takarnak. Utóbbiak között olyan modern praktikákat találunk, mint az adszorpció (a felületen történő megkötés) vagy az ioncsere. A legújabb trend pedig a membránszűrés, és a nálunk telepített gyártókapacitás okán a membránok előállításában hazánk a világ élvonalába tartozik.

A membráné a jövő

„A szennyvíztisztítás legújabb vívmánya a membránszűrésen alapuló technológia. A membrán nem más, mint egy szűrő, csakhogy a hagyományos szűrőkkel ellentétben itt akár a molekulák mérettartományáig is csökkenthető a membrán pórusmérete. Ezáltal még az olyan kémiai összetevők is kiszűrhetők vele a szennyvízből, amire más tisztítási eljárások nem képesek – magyarázza Simándi Péter. – Oroszlányban működik egy nagy membrángyár, egy kanadai cégnek a leányvállalata. Tehát itt lenne kéznél nekünk a szennyvíztisztításra alkalmas membrán, amellyel a mainál sokkal hatékonyabban lehetne szűrni a vizet. Ugyanakkor természetesen meg kell fontolni az alkalmazott eljárások költséghatékonyságát is, ugyanis a membránok nemcsak modernek, de drágák is. Bár az alkalmazásuk költségei várhatóan a közeljövőben meredeken zuhanni fognak.”

A szennyvíztisztítás legújabb vívmánya a membránszűrés, melynek akár a molekulák mérettartományáig is csökkent­hető a pórusmérete, így azok a kémiai összetevők is kiszűrhetők vele a szennyvízből, amire más tisztítási eljárások nem képesek. A gyógyszermaradványok eltávolítására, lebontására ionizáló sugárzással vagy speciális baktériumokkal folynak kísérletek az egész világon.

Nem várható, hogy a közeljövőben a membrántechnológia vagy bármely modernebb eljárás teljesen kiszorítaná a hagyományos fizikai-kémiai, illetve biológiai módszereket. Ennek nem csak az az oka, hogy utóbbiakhoz már sok helyütt kiépült a szükséges infrastruktúra, és működtetésük így olcsóbb. Emellett ugyanis a klasszikus eljárások terén is lázas fejlesztések folynak. Jó példa erre a franciaországi Bordeaux szennyvíztisztító telepén üzembe helyezett berendezés, amelyben bakteriális filmmel bevont felületeken vezetik végig a szennyvizet. Ez Simándi Péter szerint úgy működik, mint ha „biológiai membrán”, biofilm lenne. Az egész rendszer zárt, és elfér egy épület tetején. Nincs szükség a klasszikus szennyvízkezelő telepeket olyannyira jellemző hatalmas medencékre, és ezáltal a kellemetlen szagtól is megszabadultak. Kihívások azonban szép számmal maradtak még a jövő kutatói számára is.
„Az antibiotikumokat és a hormonokat a jelenlegi szennyvíztisztítási eljárásokkal nem lehet eltávolítani. Éppen ezért ezek kivonása jelenleg a legkutatottabb tudományos kérdések közé tartozik – mondja Simándi Péter. – Bizonyított, hogy ha a tisztított, majd a természetes vizekbe visszaengedett szennyvízben magas a fogamzásgátló-eredetű nemi hormonok koncentrációja, akkor a vízben élő halak nemi aránya ennek hatására eltolódhat. A gyógyszermaradékok tehát elsősorban nem közvetlenül ránk jelentenek veszélyt, hanem az ökoszisztémára ártalmasak. A gyógyszermolekulák semlegesítésére vannak már kísérleti megoldások, ám azt tudni kell, hogy ezek igencsak megnövelhetik a szennyvíztisztítás költségét. Tervezhetők erre a célra membránok, de az is járható útnak tűnik, hogy ózonnal kezelik a vizet, amely nagyon reakcióképes molekula, és elbontja a nagy molekulákat.”

A gyógyszermaradékok jelentette probléma az utóbbi években kétségtelenül sokakat aggaszt. Kérdés azonban, hogy valójában mekkora bajt okozhatnak ezek a vegyületek.
„Ez nyilván olyan kérdés, amellyel kell foglalkozni, és ha megtehetjük, mindent el kell követnünk, hogy a szennyvízből a lehető legtöbb szennyező anyagot kivonjuk. A hormonok és egyéb hatóanyagok kérdése mégis inkább divatos, mintsem a legsúlyosabb probléma – érvel Bodáné dr. Kendrovics Rita. – Egyszer kiszámoltam, hogy a fogamzásgátlókból származó hormonokból akkor tudnék egy tablettányi mennyiséget felvenni, ha legalább százhúsz évig élnék, és nap mint nap innék minimum két liter vizet. Ezeknek a gyógyszermaradványoknak ugyanis több mint kilencven százaléka a hagyományos tisztítási technológiákkal is eltávolítható. A fennmaradó tíz százalék eltávolítására, lebontására Magyarországon is zajlanak kutatások, például ionizáló sugárzással vagy speciális baktériumokkal. E terüle­ten sem mondhatjuk, hogy elmaradásban vagyunk, hiszen ez még az egész világon kísérleti stádiumban van, kevés szennyvíztisztító telepen vezették be a negyedik fokozatú tisztítást.”

Az iszap értékes forrás is lehet

A szennyvizek szigorú értelemben vett tisztítása tehát már a mai technológiai fejlettség mellett is szinte tökéletesen megoldható. Ugyanakkor ezzel még csak félig oldottuk meg a problémát. Bármilyen szűrési eljárást alkalmazunk ugyanis, a szűrőkön felgyülemlett salakanyag, a szennyvíziszap kezelése további gondot jelent a szakemberek számára.

Az újrahasznosításban komoly lehetőségek vannak, hiszen a szennyvíziszapban nagy mennyiségben található nitrogént, foszfort, káliumot jelentős energiafelhasználással állítja elő a műtrágyaipar, foszforból pedig végesek a föld készletei, ezért jól hasznosít­ható anyag. A mezőgazdasági felhasználást azonban igen alapos vizsgálatoknak kell megelőzniük.

„Akár fizikai-kémiai, akár biológiai, akár membrános módszereket használunk, iszap mindig keletkezik, tömegét pedig tovább növelik a szennyvízbe belekerülő homok és egyéb szervetlen anyagok. Ezek tovább nehezítik az iszap hasznosítását, hiszen a szennyvíziszap-kezelő eljárások mindegyike annak szervesanyag-tartalmát célozza – tájékoztat Simándi Péter. – Akár komposztáljuk az iszapot, akár biogázt állítunk elő belőle vagy elégetjük energetikai célból, ez csak akkor lehetséges, ha nagyrészt szerves anyagokból áll. A szervetlen összetevők közül a nitrogén és a foszfor különösen nagy gondot okoz, hiszen ezek tápanyag-felhalmozódást, majd eutrofizációt váltanak ki a vízben, amely a növényzet, illetve az élővilág elszaporodásához vezethet.”
A szennyvíziszap sorsa többféle irányt vehet. Speciális hulladékégetőkben elégethetik, további szerves anyag hozzáadásával komposztálhatják, vagy biogáz-előállításra használhatják. Az ily módon termelt metángáz segítségével megoldható a biogázreaktorok vagy a kommunális helyiségek fűtése, illetve elektromos energiát állíthatnak elő, amely fedezi a szennyvízkezelő telep energiaszükségletét.

„Itt kapcsolódnak össze a szennyvízkezelés és a fenntartható ipari módszerek. Törekednünk kell arra, hogy a gazdaság egyre kevesebb energiát használjon, csökkentve az energiaigényeket. A szükséges energiát például a szennyvíztisztítás során keletkezett szennyvíziszap energetikai hasznosításával (a belőle előállított biogázzal) is elő lehet állítani – csatlakozik az érveléshez Bodáné dr. Kendrovics Rita. – A nagyobb szennyvíztisztító telepeken mára általánossá vált a biogáztermelés, fejlődésre sokkal inkább a szennyvíz és az iszap újrahasznosítása területén van szükség.”

A szennyvíziszapból készített komposztot, annak tápanyagtartalma miatt, a mezőgazdaság számos területén lehetne használni, ám ehhez jelenleg még nincs meg a kellő bizalom és támogatás.
„A szennyvíziszap és a belőle készült komposzt trágyaként való alkalmazását sokan ellenzik, mondván, tele van nehézfémekkel, kórokozókkal, mérgekkel. Sokan amellett vannak, hogy inkább menjen az egész az égetőbe – mondja Ligetvári Ferenc, aki már számos tanulmányt írt a szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosításáról. – Ez régen, amikor az üzemek valóban sok mérgező anyagot bocsátottak a környezetbe, még igaz lehetett, de ma már egyáltalán nem az. A szennyvíztisztítók nehézfém-kibocsátása messze alulmúlja a határértékeket. Az előnyöket nem is veszik figyelembe. Az iszapban nagy mennyiségben található nitrogént, foszfort, káliumot jelentős energiafelhasználással állítja elő a műtrágyaipar, foszforból pedig végesek bolygónk készletei.”
A magyar mezőgazdaságnak minden tápanyagra szüksége van. Ligetvári Ferenc emlékeztet arra, hogy az ENSZ Élelmiszerügyi és Mezőgazdasági Szervezete, a FAO szerint is a Duna–Tisza közén másodlagos sivatagosodás zajlik. Az agrárium termelékeny­sége csökken, sok ember hagy föl a gazdálkodással és költözik el a térségből. A rosszabbodó klíma termésátlag-csökkentő hatását is ellensúlyozhatná részben a szennyvíziszapból származó tápanyag és szerves vegyületek.

A társadalomban a szennyvízzel szemben meglévő ellenérzések legyőzéséhez hasznos lehet Bodáné dr. Kendrovics Rita kutatásainak ismerete. A docens saját méréseikre is hivatkozva állítja, hogy a tisztított szennyvíz és a szennyvíziszap újrahasznosításával kapcsolatos aggodalmak alaptalanok.
„A szennyvizek és az iszap kémiai összetételét vizsgáló méréseink során kapott eredmények bizonyítják, hogy a tisztítás utáni vízben és az iszapban nincs olyan mennyiségű szennyező anyag, amely veszélyt jelentene a környezetre és ezáltal kizárná annak mezőgazdasági hasznosítását. Legutóbb éppen a szennyvíziszapból készített komposztot vizsgáltuk, és nem mutattunk ki benne határérték feletti, a mezőgazdasági felhasználást gátló nehézfém-koncentrációt. Ez is bizonyítja, hogy jól hasznosítható anyagról beszélünk. Természetesen a mezőgazdasági felhasználást nagyon alapos vizsgálatoknak kell megelőzniük.”

Amennyiben betartják a szabályokat, az ipari szennyvíz előtisztítása és csatornába engedése után nem szabad olyan mennyiségű nehézfémet tartalmaznia, hogy a szennyvíztisztítóban történő tisztítást követően akár a vízben, akár az iszapban határérték felett lenne bármely szennyező anyag koncentrációja.
A szennyvíz áttételesen is segítheti az embereket, hiszen a rá alapozott energianövény-termesztés egyre fontosabbá válik.
„A szennyvíz minimális tisztítás után kiválóan alkalmas lenne a haszonnövények táplálására. Egyúttal a tisztítási költségeket is csökkenteni tudnánk, hiszen részleges biológiai tisztításra lenne csak szükség, és a további műveletek (például a foszfor kivonása) elmaradhatnának, mivel a növényzet hasznosítaná azokat – hangsúlyozza Ligetvári Ferenc, aki szerint a szociálisan rászorult emberek megsegítésére kevés tűzifa áll rendelkezésre, de a szennyvízalapú technológiák hozzájárulhatnának az energianövények termesztéséhez is. – A nitrogént és a káliumot ugyanígy felvennék a növények. Az így megtermelt biomasszával nemcsak a szociálisan rászorulókat támogathatnánk, de a települések közintézményeinek hőellátására is felhasználhatnánk. A talajokban levő mikroorganizmusok sokkalta eredményesebben dolgozzák fel a veszélyes maradványainkat, mint a tisztítóberendezések. Az utóbbiakból a vízfolyásokba juttatott víz ugyanis nagymértékben megterheli a befogadó víztömeg minőségét, hiszen ma még eltávolíthatatlan vegyületek vannak benne.”

A „kidobott” szennyvíz nélküli jövő felé

Miközben a világban egyre fejlettebbé válnak az ipari szennyvíz­tisztítási technológiák, ezek mellett más, természetközelibb el­járások is léteznek – nem kis részben azért, mert a társadalomban megvan az igény a környezetazonos (és automatikusan biztonságosnak és „jónak” tekintett) módszerekre. Talán a legújabb szennyvíztisztítási trendnek tekinthető az úgynevezett élőgépes tisztítás. Itt valójában szó sincs gépről, de még mesterséges vegyi anyagok sem játszanak benne szerepet. A természetes szennyvíztisztítási eljárások modellezése történik. A spontán létrejött életközösségekhez, például kis tavacskákhoz hasonló rendszereket hoznak létre, amelyekben vízinövények, -állatok és mikrobiális szervezetek szűrik ki a szerves szennyeződéseket a szennyvízből. Ezt jellemzően olyan üzemek – például baromfiipari cégek telepei – mellé telepítik, amelyek sok, magas szervesanyag-tartalmú szennyvizet bocsátanak ki. A kisebb települések szennyvizét az ilyen „élőgépes rendszerek” is képesek megtisztítani annyira, hogy a szennyeződések koncentrációja a határértékek alá csökken.

Természetközelibb megoldás az úgynevezett élőgépes tisztítás, ahol természetes szennyvíztisztítási eljárások modellezése történik. Kis tavacskákhoz hasonló rendszereket hoznak létre, amelyekben vízinövények, -állatok és mikrobiális szervezetek szűrik ki a szerves szennyeződéseket.

A jövőben nincs elvi akadálya annak, hogy megvalósuljon a százszázalékos szennyvíztisztítás, amikor minden olyan anyagot visszanyerünk a vízből, amely a használat során került bele. Ily módon a szennyvizet újra fel lehetne használni akár ivóvízként is. Ez technológiailag már ma is megoldható, gondoljunk csak a hadsereg által használt víztisztító berendezésekre, amelyek segítségével gyakorlatilag minden káros anyagot ki tudnak vonni a vízből. Ahogy a hulladékmentes technológiák is megjelentek az ipar megannyi ágazatában, ugyanez a vízellátásban is megvalósítható. Más kérdés a gazdaságosság, hiszen legtöbbször az ár a legerősebb korlátozó tényező, amely az új eljárások elterjedését hátráltathatja.
A természetes vizekből való kivételt szükségtelenné tevő, tökéletesen újrahasznosított szennyvíz technikailag elérhető már ma is, ugyanakkor az Óbudai Egyetem docense szerint nem biztos, hogy ez épp Magyarországon fog megvalósulni.
„Elképzelhető a teljes újrahasznosítás – a technológia adott hozzá –, de ez hozzáállás kérdése. Nálunk azért lesz ez nagyon nehéz, ha egyáltalán valaha is megvalósul, mert Magyarország nem küzd vízhiánnyal. Velünk ellentétben például Izrael, ahol állandóan kevés a víz, a világ vezető szennyvíz-újrahasznosítója a mezőgazdaságban. Nálunk viszont jelenleg még úgy gondolkodnak, hogy ha van víz, és az nagyon jó minőségű (víznyerésünk nagyobb hányada a felszín alatti vízbázisból történik), akkor miért törődjünk a szennyvíz újrahasznosításával, hiszen ez nem a legolcsóbb eljárás – vélekedik Bodáné dr. Kendrovics Rita. – A magyar szennyvíztisztítás helyzetét a jövőben a szakemberhiány veszélyeztetheti leginkább. Nálunk, az Óbudai Egyetemen három képzési formában (műszaki mérnökasszisztens, környezetmérnök és települési szennyvízgazdálkodási szakmérnök) is oktatunk e területre szakembereket, de egyre kevesebb a fiatal. Hiába létfontosságú szakmáról van szó, a szakemberek idősödnek, és nem tudhatjuk, hogy ha a ma aktív kollégák nyugdíjba mennek, ki veszi át a helyüket.”

 
2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018

Innotéka