Hidrológiai tájékoztató, 1972

Gyulavári Imre: Biológiai tisztítást biztosító szennyvízstabilizáló medencék fejlesztési irányai

Biológiai tisztítást biztosító szennyvíz-stabilizáció medencék fejlesztési irányai Gyulavári Imre Debreceni Tervező Vállalat, Debrecen 1. Alapfogalmak A vízigények és vízhasználatok rohamos növekedésével egyre nagyobb mennyiségű használt, különböző módon szennyezett víz keletkezik. A szennyvízelhelyezés egyszerűbb lehetősége (tisztítás nélkül álló, vagy folyóvízbe közvetlen bevezetés) már nagyobb folyók mellett is korlátozottá válik. Helyi adottságok hiányában sok helyen a szennyvízön,tözés lehetősége is korlátozott. A vízgazdálkodásban — ma már központi kérdésként jelentkezik a szennyvizek biológiai tisztításának szükséglete, de általánosságban mind gyakrabban támasztanak igényt a szennyvizek un. harmadlagos, illetve harmadik fokozatú tisztítására is. Ismeretes, hogy a mesterséges szennyvíztisztító telepeket csak a szenynyezés lebontás un. első fokozatára a rothadóképes szervesanyagok lebontására tervezik. A második fokozat a nitrifikáció csak egyes technológiáknál (oxidációs árok, kisterhelésű csepegtető test)- megy végbe részlegesen. A szennyvíztisztítás harmadik fokozatának a növényi tápanyagoknak (nitrát, foszfát) a szennyvízből való eltávolítását nevezzük. A szervetlen növényi tápanyagok nitrogén és foszforvegyületek a befogadó (álló v. folyóvíz) víz trofitás fokát növelik. A trofitásfok növelését pedig eutrofizálódásnak vagy tápanyag dúsulásnak nevezzük. Az eutroűzálódás következményeként a víz használhatósága csökken az ipari és háztartási célokra történő ismételt vízfelhasználás előtt, a víztisztítás vízelőkészítés költségei növekednek. A vízkészletek korlátozott volta és vízigények növekedése miatt, tehát szükségessé válhat a tisztított szennyvíz vagy befogadó vizének ismételt felhasználása. A várható követelmények miatt olyan szennyvíztisztítási módszerek létesítésének szükségessége jelentkezik, amelyek alkalmazásával a tisztított víz minőségileg megközelíti az élővizet, illetve a befogadó élővíz jellegét nem változtatja károsan. Az ismertetett igényeknek is megfelelő, de a korábbiakban alkalmazott szennyvíztisztítási technológiákkal szemben lényegesen kisebb, gazdaságosabb építési és üzemeltetési költségeket igényelnek a szennyvízstabilizáló medencék (szennyvízoxidációs tavak) létesítése. Szennyvízstabilizálás alatt a szennyvíz rothadóképes szerves anyagának biokémiai folyamatok útján való lebomlását értjük, stabil végtermékké — vízzé, széndioxiddá, részben szervetlen anyaggá és továbbiakban nem bomlékony szerves anyaggá. Szennyvízstabilizáló medencéknek (tavaknak) nevezzük tehát a kizárólag szennyvíztisztításra szolgáló tavakat, melyeikben a szerves anyagok lebontása a természetes biokémiai folyamatok útján történik, aerob vagy anaerob folyamatok keretében. A korábban alkalmazott „szennyvízoxidációs tó" elnevezés azért nem javasolható, mert a folyamatok csaknem minden rendszerben aerob és anaerob úton is végbe mennek, így az oxidációs megjelölés nem fejezi ki helyesen a folyamatok jellegét és főként nem jellemző a kizárólag anaerob (tavakban) medencékben lejátszódó rothadási folyamatokra. Még kedvezőtlenebb elnevezésnek minősíthető a korábban használatos „légoxidációs szennyvíztó" elnevezés, mely kizárólag légkörből származó oxigénfelvételre utal, felszíni diffúzión keresztül, hiszen az újabb ismereteink alapján legtöbb esetben, jelentősebb a vízi mikroorganizmusok (algák) oxigéntermelése, melyek adott esetben fotoszintézis útján az oxigén tartalmat a telítettségi érték négyszereséig is tudják fokozni. A szennyvízstabilizáló medencéket (tavakat) különféle szempontok szerint osztályozhatjuk. Legelőnyösebbnek a különböző lebontási folyamatokra jellemző oxigén tartalomra vonatkozó elhatárolás javasolható, melyek aerob, fakultatív és anaerob módon folyhatnak le. Az aerob és anaerob folyamatok együttesen is lefolyhatnak az un. fakultatív szennyvízstabilizáló medencékben, melyeknél felszíni vízrétegre aerob, a fenékközeli rétegekre anaerob lebontási folyamatok jellemzők. Az oxigéntartalomra vonatkozó elhatárolás alapján tehát a) aerob b) fakultatív c) anaerob stabilizáló medencéket különböztetünk meg. 2. Aerob szennyvízstabilizáló medencék (tavak) Az aerob medencék létesíthetők a természetes oxigénháztartás figyelembe vételével, melyek mesterséges oxigénbevitel nélkül üzemelnek, meilyek oxigénszükségletüket is a természetes felszíni diffúzióból és az algák fotoszintézises tevékenységéből fedezik. E típusnál, továbbá fakultatív medencék felszíni rétegeiben, a szennyvízzel bevitt szerves anyagokat az aerob heterotroph baktériumok lebontják a szennyezőanyagokat széndioxiddá, nitráttá, szulfáttá stb. alakítják, lebontáshoz viszont felhasználják az algák által termelt oxigént. Az algák, melyek elsősorban, autotroph mikroorganizmusok, a baktériumok anyagcsere termékeit és az általuk termelt széndioxidot használják fel szaporodásukra és mindezekhez energiaforrásként a bioszintézishez elsősorban napfényt igényelnek. E folyamatban különös jelentőségű a széndioxid lebontás, melyet az algák végeznek el a napfény segítségével (fotoszintézis), mivel ennek során szabad oxigén keletkezik, amit a baktériumok igényelnek az oxidációs folyamatokhoz. Az algák fotoszintézises oxigéntermelése az életfeltételeikhez szükséges alapvető adottságok fény, hőmérséklet, tápanyag stb. függvényében évszakonként, napszakonként változó. Alapvető a fényszükséglet, így a fényerősség és ezzel az algák fotoszintézises tevékenysége összefüggésben van a vízmélységgel és zavarossággal. Az eutrof zóna az v réteg, melyben az asszimiláció és ezáltal az algák oxigéntermelő képessége lehetséges maximálisan kb. 70 cm. Jelentős szerepe van az algák oxidatív fermentációjának az éjszaka folyamán, amikor fény nem áll rendelkezésre, és oxigéntermelést légzésükre teljes mértékben felhasználhatják. Természetes oxigénháztartással tervezett aerob medencékben tehát éjszaka folyamán oxigénhiány léphet fel. A klimatikus adottságok függvényében (fény, hőmérséklet stb.) a természetes oxigénháztartásra tervezett stabilizáló medencék lebontási hatásfoka változó. 3. Fakultatív szennyvízstabilizáló medencék (tavak) A leggyakrabban létesülő medence a fakultatív rendszer, melynél az anaerob és aerob tisztítási folyamatok egymás mellett mennek végbe, a felső aerob és alsó anaerob zónába, napszakos, évszakos változással. A folyamatok a felső aerob zónában megfelelnek a természetes oxigénháztartással tervezett aerob rendszerekével, a baktériumok és algák élnek biocönozisban. Az ülepedő szilárd anyagok és az újonnan keletkező sejtanyagok egy része lesüllyed az alsó, oxigén1972.