Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 3. szám
Melicz Zoltán: A települési szennyvízrendszerek körforgásos gazdaságba történő bekapcsolásának lehetőségeiről 51 Nyersanyagok visszanyerése szennyvízből A zárt anyagáramok megértését a legjobban talán éppen a növényi tápanyagok körforgásának példája segíti. A mezőgazdasági termelés során előálló nyersanyagok, a feldolgozást követően a fogyasztókhoz jutnak, majd azok felhasználását követően a szennyvízben jelennek meg hulladékként (szennyezőanyagként). így amennyiben a szennyvízből visszanyerhetők ásványi és szerves anyagként, úgy az anyagáramot zárva visszatérhetnek a mezőgazdasági termelésbe is. Éppen ezért a települési szennyvíz fontossá váló alternatíva a tápanyagvisszanyerés szempontjából, különösen akkor, amikor egyes tápanyagok, elsősorban a foszfor mennyisége és hozzáférhetősége egyre kritikusabbá válik. Az értékes nyersanyag- és energiaforrások szennyvízből történő kinyerésére az energia-visszanyerési folyamatok megvalósítása, a víz újrafelhasználásának maximalizálása, a víz újrafeldolgozásának előtérbe helyezése és a szennyvízben jelen lévő nitrogén, foszfor és szerves anyagok kivonása jelenthet megoldást (Gottardo Morandi és társai 2018). Ezzel a szennyvízkezelő létesítmények erőforrás-helyreállító központokká alakíthatók át. Különféle technikák alkalmazhatók a tápanyagok visszanyerésére, beleértve a kémiai, fizikai, és biológiai folyamatokat is. Az energia és a tápanyagok (foszfor és nitrogén) visszanyerése mellett, a cellulózszálak (Ruiken és társai 2013), biopolimerek (Taniis és társai 2018), bioműanyagok (Jiang és társai 2012) és fehérje (Matassa és társai 2015) visszanyerése a kutatás szintjén (laboratóriumi és félüzemi körülmények között működőén) megjelentek, ám ipari méretű megvalósítása még nem történt meg. A foszfor kinyerése a szennyvízből A foszfor korlátozott mennyiségben található elem. Csupán egyetlen foszfátbánya létezik az EU-ban, és kapacitása nem éri el a EU-kereslet 10% -át sem, vagyis az Unió nagymértékben behozatalra szorul. Ugyanakkor jelentős mennyiségű foszfor elvész az anyagok körforgásában. A mezőgazdasági területekre kijuttatott foszfát egy része nem hasznosul, illetve, ha a szennyvizet nem megfelelően kezelik, a felszíni befogadókba jut, abban kedvezőtlen biológiai folyamatokat okozva. Ugyanakkor a foszfor, a szennyvízben nagy mennyiségben megtalálható. Az élővizek védelmében elengedhetetlenül szükséges a foszfor terhelés csökkentése. Ezért a szennyvíztisztítás során célszerű foszfor kinyerést megvalósítani, azaz olyan foszforvegyületeket és termékeket előállítani, amelyek gazdasági értékkel bírnak. A foszfor szennyvízből történő eltávolítását követően pedig a legtöbb esetben nem nyerik ki az iszapból, azaz az újrahasznosítása nem történik meg (Kemira 2021). A foszfor több módon is kinyerhető a települési szennyvíztisztító telepeken: a közvetlenül a tisztított szennyvízből (tehát azt követően, hogy a szennyezőanyagok nagy része már eltávolításra került) kémiai kicsapás alkalmazásával, vagy a csurgalékvizekből. A foszfor elválasztása az rothasztott iszapból is lehetséges a víztelenítést megelőzően. A legszélesebb körben alkalmazott módszer a foszfor kinyerésére a struvit (magnézium-ammónium-foszfát) képzése kristályosodás/kicsapás révén. A struvit kiváló műtrágya, mivel a vízben lassan oldódik így lassú a felszabadulása, és közvetlenül alkalmazható a talajra is (Cieslik és Konieczka 2017). A struvit kinyerésére számos, bevált eljárást ismerünk (Pearl®, PhosNix®, AirPrex®, PHOSPAQ® és Crystalactor®). A kinyerés során a kristályosításra is szükség van, melyeket a Ostara® DHV, Crystalactor®, és P-RoC® technológiák képesek biztosítani. A mezőgazdasági termelők részéről sokszor megfogalmazott aggály az, hogy ezek a kinyert anyagok nehézfémeket is tartalmaznak. Figyelembe véve azonban azt, hogy a nehézfémek alacsony mennyiségben vannak jelen a rothasztott iszap felülúszójában, kevéssé valószínű, hogy ezek talajszennyezést okoznának, ha a terméket a mezőgazdaságban alkalmazzák. A foszfor kinyerését nehezíti, hogy többnyire kis koncentrációban található a szennyvizekben. A betöményítésre több eljárás is ismert (membrán technológia, adszorpció, ioncsere egyéb kémiai módszerek) azonban ezek üzemelési költsége általában jelentős, ami a kinyeréssel elérhető gazdasági hasznot csökkentik. A magnézium-kloriddal történő kémiai reakció során olyan termék állítható elő, amely a mezőgazdaság számára értékes, lassú kioldódású foszfortartalmú műtrágyát ad. A foszfor-kinyerés az állattartó telepeken volna leginkább lehetséges a képződő trágyából (80%) illetve a települési szennyvízből is, de annál kisebb, mintegy 20%-os mértékben. Az állati trágyából történő kinyerésre már nagy számban találunk példákat, amely eredmények alapján nagyobb hangsúlyt kell fektetni a települési szennyvízből történő hasznosításra a jövőben. A nitrogén kinyerése A nitrogén eltávolítása a szennyvízből elsősorban környezetvédelmi szempontból (befogadók védelme) fontos. A nitrogén azonban nem korlátozott erőforrás és előállítható levegőből és földgázból is. A nitrogénsók kémiai kicsapással történő eltávolítása lényegében lehetetlen. A szennyvíztisztításban a biológiai módszereket alkalmazzák a nitrogén eltávolítására, de vannak egyes kémiai-fizikai módszerek a nitrogén leválasztására. Ezek például az adszorpció, ioncsere és struvitcsapadék képzés. A legtöbb ezek közül a módszerek közül költséges, különösen, ha a nitrogéntartalom alacsony a vízben, mint ahogy az a települési szennyvízre általában jellemző. Ha a víz nagyobb nitrogén tartalmú, mint például a csurgalékvizekbcn, és a nitrogén ammonium formában van jelen, a sztrippelés költséghatékony megoldás lehet. Vannak működő példák szennyvíztisztító telepeken, ahol ammónium-nitrátot vagy szulfátot állítanak elő sztrippelési technológiák alkalmazásával. Az ammónium-szulfátot használjuk közvetlenül a mezőgazdaságban műtrágyaként, míg az ammónium-nitrátból ásványi műtrágyákat állítanak elő. A nehézfémek kinyerése a szennyvíziszapból Különböző nehézfémek, köztük Cu, Ni, Zn, Cd, Pb, Cr és Hg találhatók a szennyvíziszapban, így a talaj- és talajvíz esetleges szennyeződése miatt azok korlátozzák a mezőgazdasági felhasználását, mivel azok káros hatással lehetnek az emberek és az állatok egészségére is. Meg kell jegyezni, hogy ezen elemek koncentrációja nagymértékben változik a szennyvíziszap eredetétől függően. Az USA
