Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)
6-7. szám - Dr. Öllős Géza: Nitrogéneltávolítás a szennyvízből
Hidrológiai Közlöny 1977. 6—7. sz. 247 Nitrogéneltávolítás a szennyvízből Dr. ÖLLŐS GÉZA» a műszaki tudományok kandidátusa 1. Nitrogén az ökoszférában A nitrogén az ökoszférában viszonylag kevés formában fordul elő. Kb. 80%-a a légkörben, kémiailag inert nitrogén gáz alakjában van jelen. A fennmaradó 20% jelentős része a nagyon komplex szerves anyag, a talajhumusz egyik alkotója. További tetemes hányad élő szervezetekben fordul elő, szinte kizárólagosan szerves vegyületek formájában. A nitrogén a szennyvizekben ós hulladékanyagokban szerves ós szervetlen vegyületek formájában található. 2. Nitrogén a szennyvízben A nitrogénvegyületek a nyers-, ill. tisztított szennyvízben — szerves nitrogén, — ammónia-nitrogén, amely kétféle alakban lehet jelen: — ammónium-ion (NH 4 :), 1 arányuk a pH — szabad ammónia (NH 3) / függvénye — nitrit-ion (NOi), — nitrát-ion (NOü) alakban lehet jelen. A nitrogénvegyületek jellemző koncentrációtartománya a kommunális eredetű szennyvizekben : — szerves nitrogén 12—30 mg/l — ammónia-nitrogén 20—60 mg/l — nitrit-nitrogén 0— 3 mg/l — nitrát-nitrogén 0— 1 mg/l — összes-nitrogén 32—94 mg/l 3. A nitrogéneltávolítás igénye A nitrogénvegyületek szennyvízből való eltávolítási igénye többféle — az alábbiakban vázolt —ok miatt jelentkezhet. 3.1. A felszíni vizek szennyeződésének fő problémája az eutrofizálódás, amit a növényi szervezetek túlzott mértékű szaporodása (alga-virágzsás) jelez. Oka a tavak, folyók, tengeröblök tápanyagokkal való dúsulása. Ennek következményeként az előzőleg jóminőségű vizekbe az elhalt algák lebontódása miatt íz-, szaganyagok kerülnek, a víz oldott oxigén koncentrációja gyakran olyan mértékig csökken, ami a halak szempontjából nem engedhető meg. Az algaszaporodást befolyásoló fő tényezők (nitrogén, foszfor, széndioxid, fényenergia) szerepe adott vízre nézve még ma sem tekinthető tisztázottnak. A nitrogén szennyvízből való eltávolítási igényének indoklásához ezért a szóbajöhető tényezők közül a minimumfaktor meghatározása, annak egyéb forrásokból való származása, az egyes források számszerűsítése gondos elemzést kíván. 3.2. Az ammónia miatti, egyes halfajtákra veszélyes toxicitás a szabad ammónia formához (NH s) kötött. A pH növekedése a toxicitás irányá* Budapesti Műszaki Egyetem, Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet, Budapest. 9 ba hat. Adott pH esetében pedig az oldott oxigén, ill. a széndioxid nagyobb koncentrációja, a hőmérsékletemelkedés és a bikarbonát alkalinitás lehet a toxicitás kiváltója. 3.3. Az eltávolítás igénye a szenny vízfertőtlenítés hatékonysága, illetőleg gazdaságossága miatt is jelentkezhet. A törésponti klórozás szennyvíz esetén túl nagy mennyiségű klórt igényel. Ez az oka, hogy általában a monoklóramin, ill. a diklóramin gyengébb fertőtlenítő hatásával megelégednek. A fertőtlenítés előtti nitrogéneltávolítás mind gazdasági, mind hatékonysági szempontból előnyös. 3.4. A tisztított szennyvizet felszíni vagy felszínalatti befogadóba vezetve, annak oldott oxigénkoncentrációja a nitrifikáció oxigénigénye miatt csökken. Különösen kedvezőtlen lehet a helyzet, ha a hígítás kismértékű. Ez a folyamat oldott oxigén hiányában megfordulhat, anaerob folyamatok léphetnek fel (kénes íz, szaganyagok, oldott vas-, mangánvegyületek kerülhetnek a vízbe). A szennyvíz tisztítása közbeni nitrifikáció, vagy az ammónia-nitrogén eltávolítása a tisztított szennyvíz oxigénigényét csökkenti, miáltal az előbb említett, sokszor kedvezőtlen folyamatok megszüntethetők. 3.5. A közegészségügyi veszély a nitrát miatt jelentkezik és elsősorban a talajvizek felhasználásakor jelentkezik. A nitrogén a talajvízben nitrát alakjában igen nagy mértékben feldúsulhat. A nitrát reduktív bélflóra esetén (elsősorban 3 hónaposnál fiatalabb csecsemőknél) methemoglobinémia megbetegedést okozhat, amely nem egy esetben halálos kimenetelű. 3.6. A tisztított szennyvíz újra felhasználása ma elsősorban ipari célokra jön szóba. Ilyen esetben az ammónia eltávolítása a korrózió megakadályozása céljából válhat szükségessé, más esetben a biológiai folyamatokat kell csökkenteni a hűtőtornyokban vagy a vízelosztó rendszerekben. 4. Ammónium-ion, szabad ammónia, pH és hőmérséklet kapcsolata A szennyvíztisztítás, ill. a nitrogéneltávolítás szempontjából alapvető különbség van a szabad ammónia és az ammónium-ion alakjában jelenlevő ammónia között. Például a befogadókban egyes halakra akkor toxikus az ammónia, ha a szabad ammónia koncentrációja a 4 mg/l-t meghaladja. Az ammóniumion közvetlenül nem toxikus. Vizes oldatokban (így a szennyvízben is) az ammónia két formája a pH-tól és a hőmérséklettől függő egyensúlyban van jelen: NH 3 4- H,O^NH 4OH^NH 4 + 4- OH" A reakcióegyenlet értelmében savas közegben (kis ÜH- koncentráció) a felső nyilak irányában
