Hidrológiai tájékoztató, 1985

A NITRÁTTAL SZENNYEZETT VIZEK KEZELÉSÉNEK KÉRDÉSEI című ankét anyaga - Dr. Bulkai Lajos: Vizek nitrátmentesítése - lehetőségek és törekvések külföldön

Az első pillanatban megdöbbentett ez a 3%, mely azt mutatja, hogy inkább keresnek mindenféle más megoldást és csak a végső esetben folyamodnak a nitrát eltávolító technológiához. Igazat kell azonban adnom nekik, hiszen ez a technológia nehézséget okoz a falusi körülmények- között főként az üzemeltetésre, ellenőrzésre alkalmas személyek biztosításában. De hát melyek a technológiai lehetőségek? Ezek két fő-csoportba oszthatók: a fizikai-kémiai és a biológiai módszerekébe. Fizikai-kémiai módszerek A fordított ozmózis a tengervíz sótalanításának egyik lehetősége. Ennek lényege, hogy a sós vizet 28—60 bar nyomással préselik át arra alkalmas (legtöbbször cellulozeacetát) membránon, amikoris csak a víz megy át azon, míg a vízben oldott különféle komponensek viszszamaradnak. Az elektrodialízis az előbbivel némi hasonlóságot mutat, de itt nem nyomás, hanem egyenáramú feszültség szükséges, amely az előzővel ellentétesen a különféle anionokat és kationokat hajtja át a félig áteresztő membránokon, s a víz marad vissza. A hatásfok az előbbi esetében 80—95%, míg az utóbbiban csak 40—60%. A sótalanítandó víz mindkét esetben előkezelést kíván s az összegyűlő tömény sós vízzel fennáll a gond. A költségek tekintetében mindkettő drága módszer. Az ioncsere a nitrát-eltávolás gyakorlatában is bevált és már használatos módszer. Technológiája tulajdonképpen az ipari vizek kezelésében már teljesen kialakult. Az USA-ban 1974 óta üzemel egy 7000 m

3/d teljesítményű mozgó ágyas telep, mely a 90—130 mg/l nitrát-tartalmat 2-re csökkenti. Angliában is működik egy 2500 és egy 5000 m

:

)/d kapacitású üzem, melyeknek egyike fix, másika mozgó-ágyas. A mozgó ágy folyamatos regenerálást jelent. Sajnos, a szulfát kellemetlenül befolyásolja a nitrát-eltávolítást, mivel azt az ioncserélő gyantáról igyekszik kiszorítani. A nitrát-eltávolításhoz legjobb az erősen anionos gyanta-fajta (mely kb. háromszor drágább a lágyításhoz használt kationosnál), de a különféle gyártmányok alkalmazásához egészségügyi engedély szükséges. Vannak ugyanis olyan fajták, melyekről könnyen oldódnak ki egészségre veszélyes anyagok. Emellet azt is tekintetbe kell venni alkalmazásukkor, hogy rajtuk szívesen megtelepednek a baktériumok. Emiatt az utóklórozás minden esetben, néha pedig még előklórozás is szükéges. Az eltávolítás hatásfoka 100% körüli, így legtöbbször csak részvízáramot kezelnek a gyantával s keverik a kezeletlen részárammal. Megbízható és könnyen automatizálható üzemet biztosít. Igen nagy előnye az üzemi folyamat megszakíthatósága (szemben a biológiával). A gyanta regenerálása 5—10%-os konyhasóoldattal történik s a regenerátum mennyisége a napi kapacitás 1—3%-a, de nagy nitrát-, illetve szulfát-tartalom esetén elérheti a 10%-ot is. Ez a renegerátum 1,5—3% sót tartalmaz, melynek elhelyezése környezetvédelmi gond. Az ún. kloridos ciklusban működő ioncserélők mellett mind többször emlegetik a hidrogénkarbonátos ciklusban működők kialakításának szükségességét. A kloridos ciklusnak ugyanis a nitrátot és a — sajnos elmaradhatatlan — szulfátot kloridra cserélik. Ennek az ivóvízben megengedett koncentrációja viszont korlátot jelent a kezelendő víz együttes nitrát és szulfát tartalmára vonatkozóan. Valóban sokkal kedvezőbb, ha a fenti anionok helyébe a víz számára természetes és nem kellemetlen hidrokarbonát anion lép, de ez nem egészen egyszerű feladat. Egy NSZK-ban megjelent tanulmány 13] a regenerálás tekintetében az alábbiakat javasolja. CaC0

3 oldattal kellene szerintük regenerálni, melyet viszont csak C0

2 gáz vízbe juttatásával és benntartásával lehet megvalósítani a HC0

3 ionok létrejötte érdekében. Ez az oldat azonban soha nem tudja teljes mértékben lecserélni a már megkötött NO

:

; és SO( ionokat. Éppen ezért előbb kloridos lecserélést tart kívánatosnak, de nem konyhasó oldattal, hanem CaCL oldattal, majd az így megkötött klorid nagy részét kell — mintegy második lépcsőben — az előbb vázolt módon előállított HCO3 ionokkal lecserélni. így tehát a gyantán bizonyos menynyiségben klorid is marad, viszont ezzel biztosítható a nitrát és szulfát teljes mennyiségének lecserélése, s a kezelt víz klorid-koncentrációja csak kis mértékben növekszik. A regenerátum sóösszetétele a környezet tekintetében az előbbi módszernél sokkal kedvezőbb, mivel abban kationként nem nátrium, hanem kalcium szerepel. Biológiai módszerek Bizonyos vízinövények a napenergia felhasználásával értékesítik élettevékenységükben a nitrátot. Hatásosságuk azonban az évszakok és időjárás függvénye. Baktériumokkal anaerob oxidációt hajtatnak végre, melynek során a baktériumok oldott oxigén hiányában a nitrát oxigénjét használják fel bizonyos anyagok oxidációjához, s így a nitrátból fokozatosan nitrogén-gáz szabadul fel. A baktériumoknak ezen oxidációs tevékenységük fenntartásához azonban valamilyen szénforrásra is szükségük van. A nitráteltávolítás hatásossága 100% is lehet, de a gyakorlatban ezt nem kívánják elérni. Elegendőnek tartják, ha az ivóvíz kb. 20— 30 mg/l nitrátot tartalmaz. További előny, hogy a biológiai folyamat során keletkező „szennyvíz" (pl. öblítő víz, nitrátmentes, a környezetre nem ártalmas s a keletkező iszap (biomassza) víztelenítve akár állati tápszerként, akár pedig trágyaként hasznosítható. Hátránya, hogy folyamatos üzemeltetést igényel s a víz hőmérséklete nem csökkenhet 6—8 °C alá. Ugyancsak szükséges az üzem majdnem állandó felügyelete, gyakori ellenőrzése, mivel a baktériumok fennmaradását a vízzel esetleg bejutó toxikus anyagok veszélyeztetik. Az autotrof baktériumok nem igénylik a szénforrást jelentő szerves anyag vízbejuttatását. Megelégednek a víz természetes bikarbonát-tartalmában rejlő kevés karbonnal is. Kétféle autotrof baktérium-csoportot különböztetnek meg. Az egyik a hidrogén-, a másik a kénbaktériulmok csoportja. Ügy néz ki, hogy a gyakorlatban egyik technológiát sem alkalmazzák. Sokkal nagyobb jelentőségű a heterotrof baktériumokkal működő technológia, melyet főként a franciák vittek sikerre [1, 4, 7, 8. 13], Ez a technológia lényegében a szennyvíztisztításban már régebben ismert volt, de ott a heterotrofitás fenntartásához nem szükséges a szénforrást jelentő szerves anyag, valamint a foszfát külön adagolása, hiszen azok a szennyvízben jelen vannak. Ivóvíz esetében legjobb az etanol (etilalkohol) hozzáadása szénforrásként, melyet a kezelő személyzetre ható „csábítás" ellen késavval denaturálnak. Szóba jöhet az ecetsav alkalmazása is. Ez azonban a kezelendő víz pH-értékének csökkentésével nem hat kedvezően a folyamatra. Emellett használatakor 3—4-szer annyi iszap is keletkezik, mint etanollal. Ez utóbbi esetén a fajlagos iszapmennyiség kb. 1 kg/kg nitrát-nitrogén. A nitrátmentesítést végrehajtó heterotrof baktériumok általában pseudomonas-félék. A reaktor lehet az eleveniszapos medencéhez hasonló megoldás, ahol a levegőbevitel nélküli keverőkkel tartják lebegésben a baktériumpelyhekbe tömörült biomasszát. Hatásossága ivóvíz esetén gyenge, mivel korlátozva van a reaktorban koncentrált iszapmennyiséggel. A biológiai reaktorból kikerülő vizet még ülepíteni és szűrni is kell a szerves lebegőanyagok eltávolítása érdekében. Jobb módszer a tölteten megkötött mikroorganizmusok használata, mivel így nagyobb baktérium-koncentráció érhető el, s emiatt nagyobb a hatásosság. Lehet az 1 mm-nél kisebb szemű homok is baktériumot hordozó közeg a maga nagy fajlagos felületével. Ekkor mintegy 20 m/h felszálló sebességgel tartják fluidizált állapotban a homokot. Üzeme azonban kényes. Biztonságosabb a 2—5 mm szemnagyságú fix töltet használata, mely lehet aktív szén (Degremont), vagy porózus égetett anyag (OTV), nagy fajlagos felülettel, makropórusokkal, kis fajsúllyal és nagy kopási ellenállással. A víz áramlása történhet felfelé (1. ábra), mely 28