Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

5. szám - Dr. Benedek Pál–dr. Farkas Péter: A biológiai és a harmadlagos szennyvíztisztítással elérhető szerves mikroszennyező eltávolítás

208 Hidrológiai Közlöny 1982. 4. sz. A biológiai- és a harmadlagos szennyvíztisztítással elérhető szerves mikroszennyező-eltávolítás DR. BENEDEK PÁL* a műszaki tudományok kandidátusa— DK. FAIKAS PÉTER* A mikroszennyező anyagokat, szerveset és szervetlent egyaránt, elvileg a szennyvízből úgy lehet eltávolítani, hogy azokat először szilárd, vagy gáznemű fázisba visszük át, majd utóbbiakat a folyadéktól elválasztjuk. Gyakorlatilag azonban nem minden szerves mikroszennyező áll ellen a mikrobális tevékenységnek. Sok — lassan ugyan, de — bontható. Tanulmányunkban vizsgáljuk a szerves mikroszennyezők és a biorezisztens szervesanyagok viselkedését a szennyvíztisztításban. Irányt szeretnénk mutatni a szóbanforgó anyagok szennyvízből való kivonására. 1. A biológiai tisztítás teljesítményének határai, a szerves mikroszennyezők szennyvízből való kivonása szempontjából Az összes biológiai tisztítási eljárás közös jellemzője, hogy a baktériumok a szerves „szubsztrátot" saját testük anyagává alakítják (asszimilálják) és ezáltal viszik át szilárd fázisba, a sejtszintézishez szükséges energiát maga a lebontandó szervesanyag szabad energiatartalma fedezi (diszszimiláció), amely az eljárás energia mérlegében pozitív vonás. Az energia felszabadítása a szennyvíz biológiailag hasznosítható frakciójából, „szubsztrátból" többnyire oxidatív biológiai reakciók útján történik. Ehhez sajnos mesterségesen kell oxigént vinni a rendszerbe, ami viszont rontja az energiamérleget. A reakció során széndioxid képződik, melyet előnyösen a levegőztetés során fellépő „stripping" eltávolít az elegyből. A képződő bikarbonátok ugyanakkor a rendszert messzemenően pufferolják, ami elsősorban ipari szennyvizek tisztításánál előnyös. Ilyen módon tehát a vizet szennyező szervesanyagok zöme eltávolítható a vízből. A biológiai tisztítás alkalmas szervetlen anyagok vízből való eltávolítására is adszorpció, pehelyhez való tapadás révén, sőt erre nézve sokszor hatásosabb, mint némely oldott szervesanyag kivonására. Az idevágó irodalom összegzése Mikroszennyezőknek azokat a szerves- vagy szervetlen anyagokat tekintjük, amelyek a vízben mikrogramm/liter koncentrációban találhatók, és amelyek az életfolyamatok feltételeit, valamint a víznek az ember számára történő felhasználhatóságát csökkentik [48]. Ezenkívül is léteznek ún. biorezisztens anyagok," amelyek nem mikroszennyezők, de amelyek a biológiai lebontásnak ellenállnak. A biorezisztens anyag foglma tehát átfogóbb jelentésű és magában foglalja a szerves mikroszennyezóket. is. Utóbbiak felsorolását, a „Szervetlen mikroszennyezők eltávolítása az ivóvízből" című dolgozatban tettük meg [48], Tanulmányunkban mindkét típussal foglalkozunk. A jobb áttekinthetőség * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Központ, Budapest. kedvéért az 1. táblázatban Wuhrmann nyomán rendszereztük a szennyvíz szerves vegyületeit a biológiai bonthatóság szempontjából [1]. Egyetértünk Wukrmannal: „illúzió" azt hinni, hogy mutációk vagy génsebészet segítségével olyan baktérium törzsek szaporíthatok, melyek rezisztens szervesanyagokat, mint pl. ligninszulfonsavat vagy klórozott szénvegyületeket a gyakorlati feltételek között majd lebonthatnak. Ennek két nyomós oka is van. [1]: 1.A „speciálista" mikrobáknak olyan szaporodási sebességgel kellene rendelkezniük, hogy azok a gyakorlatban megvalósítható iszapkor mellett a szükséges populáció — sűrűséget elérhessék. 2. Állandó sebességgel kellene az érkező szennyvízzel érkeznie a szóbanforgó biorezisztens szervesanyagoknak, holott jól tudjuk, hogy a szennyezés ingadozó intenzitással érkezik. Kimaradás esetén a nagynehezén kifejlődött populáció eltűnne és újra kellene tenyészteni, ami hetekre, hónapokra szóló üzemkiesést jelentene. Az 1. táblázat harmadik oszlopában szereplő „kometabolizmust" úgy kell értenünk, hogy míg az organizmusok a „közönséges" szubsztrátból fedezik energiaés anyagcsere folyamataikat, emellett klórozott, nitrált vagy szulfonált analógokat is képesek legalább részlegesen degradálni. Ez az átalakítási sebesség igen kicsi ós ezért csak a talaj vagy a folyók üledékének ökoszisztémáiban jelentős, ahol az időtényező nem játszik szerepet —• mondja Wuhrmann [1]. Nézetünk szerint az aktivszénporon, vagy granulált szén-oszlopon kifejlődő biológiai tevékenység is analog ezzel. Ezért lehetséges a biológiai aktívszén kezelés (BAC) révén „csodákat" elérni perzisztens szervesanyagok lebontása terén [2]. Szerte a világon kezdeti stádiumban van a biológiai bonthatóság vizsgálata specifikus szervesszennyezőkre. Az Egyesűit Államokbeli Környezetvédelmi Hivatal (EPA) Kutató Laboratóriuma (Cincinnatiban) 5 szerves kancerogén vegyület biológiai lebonthatóságát vizsgálta [3]. A 2. táblázat foglalja össze az eredményeket. Ebből láthatjuk, hogy a szóbanforgó anyagok ajolyamatos üzemű eleveniszapos rendszerben kielégítően lebomlanak, persze megfelelő adaptációs periódus és tartózkodási idő mellett. Ezek az anyagok tehát az 1. táblázat középső oszlopába tartozónak tekinthetők. Természetesen a harmadik csoportba tartozó szerves mikroszennyezők egy része is eltávolítható a biológiai tisztítórendszerrel ún. nem biológiai mechanizmus segítségével. Sőt szemben a nehézfémekkel, ebben nem csak az adszorpciós mechanizmus játszhat szerepet, hanem a levegőztetés révén az illékony vegyületek strippingje, az atmoszférába való kiűzése is (ez utóbbi ugyan légszennyezést okoz, de ez általában jelentéktelen). Matter—

Müller ós társai nyomán az 1. ábrán mutatjuk be az n-heptadekán (C

1

7) és pristán (PR) vegyületek, illetve az 1, 2, 3-trimethylbenzol (TMB) és p-dichlorobenzol (DCM) anyagcsere-mérlegeit (4). Az első két vegyület Iipofil aromás szénhidrogén, mely jól adszorbeálódik a pehelyiszaphoz, az utóbbi kettő kevésbé Iipofil, ezek viszont 72%-ban az atmoszférába távoztak. Visszatérünk most az 1. táblázat első csoportjába tartozó szubsztrátra. A baktériumsejt, mint ozmotikus rendszer, igen jó hatásfokú. Ismeretes, hogy kismolekulájú oldott szubsztrátokat (pl. cukrokat, egyenesláncú zsírsavakat) 99%-ot meghaladó hatásfokkal bont le, ugyanakkor azonban az is bizonyított, hogy jelentős mértékben „termel" is szervesanyagokat, amelyek ugyancsak megjelennek a szennyvízben. A bakteriális élettanból ismeretes, hogy a szervesanyag eltávolítás első lépése során a sejtbe passzív, diffúziós- vagy ak-