DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS

Pannon Egyetem

2019

A negyedik fokozatú szennyvíztisztítás műszaki, gazdasági,

környezeti hatásai

Doktori (Ph.D.) értekezés

PANNON EGYETEM

VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS ANYAGTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA

Készítette:

Németh József

okleveles környezetmérnök

okleveles vízellátás-csatornázás szakmérnök

minőségirányítási rendszermenedzser

Témavezető:

Dr. Domokos Endre Gábor

Intézetigazgató, egyetemi docens

Pannon Egyetem, Mérnöki Kar, Környezetmérnöki Intézet

Veszprém, 2019.

A negyedik fokozatú szennyvíztisztítás műszaki, gazdasági, környezeti hatásai

Az értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében készült a Pannon Egyetem

Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskolája keretében

bio-, környezet- és vegyészmérnöki tudományágban

Írta: Németh József

Témavezető/i: Dr. Domokos Endre

Elfogadásra javaslom (igen / nem)

……………………….

Dr. Domokos Endre

A jelölt a doktori szigorlaton ……. %-ot ért el,

Veszprém, 2019. ……………………….

(a Szigorlati Bizottság elnöke)

Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom:

Bíráló neve: …........................ …................. igen /nem

……………………….

(bíráló)

Bíráló neve: …........................ …................. igen /nem

……………………….

(bíráló)

A jelölt az értekezés nyilvános vitáján …..........%-ot ért el.

Veszprém, 2019. ……………………….

(a Bíráló Bizottság elnöke)

A doktori (PhD) oklevél minősítése….................................

Veszprém, 2019. ……………………….

(az EDHT elnöke)

Eredetiségi nyilatkozat

Alulírott Németh József doktorjelölt, büntetőjogi felelősségem tudatában nyilatkozom és

aláírásommal igazolom, hogy a jelen nyilatkozat keletkezését megelőző két éven belül

sikertelenül lezárt doktori eljárásom nem volt.

A doktori dolgozatom – melynek címe: A negyedik fokozatú szennyvíztisztítás műszaki,

gazdasági, környezeti hatásai – saját önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom

felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy plágiumnak

számít szó szerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül, tartalmi idézet

közlése hivatkozás megjelölése nélkül, más kiadott gondolatainak saját szellemi termékként

való feltüntetése.

Alulírott Németh József kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul

veszem, hogy plágium esetén doktori dolgozatom visszautasításra kerül. Kijelentem továbbá,

hogy doktori dolgozatom nyomtatott és elektronikus példányai szövegükben, tartalmukban

megegyeznek.

Kelt, Sárszentmihály, 2019.04.26.

……………………………………

Németh József

A TÉMÁBAN EDDIG MEGJELENT VAGY KÖZLÉSRE

ELFOGADOTT PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE

CIKKEK: IDEGEN NYELVŰ LEKTORÁLT FOLYÓIRATBAN:

1. Viktor Sebestyén, József Németh, Tatiana Juzsakova, Endre Domokos, Ákos Rédey:

Lake Balaton: Water Quality of the Largest Shallow Lake in Central Europe,

Encyclopedia of Water: Science, Technology, and Society, John Wiley & Sons.

közlésre elfogadott.

2. József Németh, Endre Domokos, Viktor Sebestyén, Tatjana Juzsakova, Igor Cretescu,

Ákos Rédey: study on the ozonization with special focus on the glyphosate-amine

mineralization in the field of the waste water treatment, Environmental Engineering and

Management Journal, Közlésre elfogadott

IF.: 1,334

3. József Németh, Viktor Sebestyén, Tatjana Juzsakova, Endre Domokos, László Dióssy,

Cuong Le Phouc, Péter Huszka, Ákos Rédey: Methodology development on aquatic

environemntal assessment, Environmental Science Pollution Research (2017) 24

(12):11126-11140

IF.: 2,800

https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-016-7941-1

4. Viktor Sebestyén, József Németh, Tatjana Juzsakova, Endre Domokos, Zsófia Kovács,

Ákos Rédey: Aquatic environmental assessment of Lake Balaton in the light of

physical-chemical water paramteres, Environmental Science Pollution Research (2017)

24 (32):25355-25371

IF.: 2,800

https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-017-0163-3

ELŐADÁS: NEMZETKÖZI KONFERENCIAELŐADÁS IDEGEN NYELVEN CSAK

KIVONATOS MEGJELENÉSSEL:

1. Németh, J., Sebestyén, V., Domokos, E., Kárpáti Á., Rédey, Á.: New solution in the

waste water treatment, International Conference on Chemical, Civil and Environmental

Engineering (ICCCEE’2015), London, United Kingdom, March 23-24, 2015.

2. Németh, J., Sebestyén, V., Juzsakova, T., Domokos, E., Kárpáti, Á., Lauer, J., Rédey,

Á.: Study on the ozonization with special focus on the environmental and economic

issues in the 4th stage waste water treatment, 15th EuCheMS International Conference

on Chemistry and the Environment, Leipzig, Germany, September 20-24, 2015.

3. Németh, J., Sebestyén, V., Dióssy, L., Lauer, J., Domokos, E., Juzsakova, T., Rédey,

Á.: Removal of micropollutants from waste waters with oxidation processes, , 6th

ICEEE International Conference Global Envrionmental Change and Environmental

Health: Progress and Challenges, Budapest, Hungary, November 19-21, 2015.

4. Németh, J., Domokos, E., Sebestyén, V., Juzsakova, T., Rédey, Á.: New multiple

criteria decision making technique in the development of waste water treatment

facilities, 9th International Conference on Environmental Engineering and

Management, Bologna, Italy, September 6-9, 2017.

ELŐADÁS: NEMZETKÖZI KONFERENCIAELŐADÁS MAGYAR NYELVEN CSAK

KIVONATOS MEGJELENÉSSEL:

1. Németh, J., Sebestyén, V., Domokos, E., Utasi, A., Rédey, Á.: A balatoni víztest

környezeti kémiai, gazdasági és társadalmi vizsgálata multi-kritériumos döntéshozatalt

támogató eszközök segítségével, XX. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Kolozsvár,

Románia, 2014. november 6-9.

ELŐADÁS: MAGYAR NYELVEN TARTOTT ELŐADÁS CSAK KIVONATOS

MEGJELENÉSSEL:

1. Németh, J., Utasi, A., Rédey, Á.: Multi-kritériumos döntéshozatali eszközök

használata a környezetmérnöki gyakorlatban, XI. Jedlik Ányos Szakmai Napok,

Veszprém, 2014. április 10-12.

2. Németh, J., Sebestyén V., Rédey Á.: Multi-kritériumos döntéshozatalt támogató

eszközök használata a környezetmérnöki gyakorlatban, III. Interdiszciplináris

Doktorandusz Konferencia, Pécs, 2014. április 15-17.

3. Németh, J., Sebestyén, V., Yuzhakova, T., Fráter, T., Utasi, A., Rédey, Á.: A balatoni

víztest vizsgálata multi-kritériumos döntéshozatalt támogató eszközök segítségével,

Természet és társadalom a Balaton régióban – Sekély tavas területek

multidiszciplináris kutatása, Kaposvár, 2014. június 5.

4. Németh, J., Sebestyén, V., Domokos, E.: Utánkapcsolható technológiák

hatékonyságának vizsgálata a kommunális szennyvíztisztításban, V. Interdiszciplináris

Doktorandusz Konferencia, Pécs, 2016. május 27-29

5. Németh J., Sebestyén V., Lauer J., Domokos E., Rédey Á.: Különböző

mikroszennyező komponensek eltávolítási hatékonysága nagyhatékonyságú

szennyvíztisztító technológiákkal, VI. Interdiszciplináris Doktorandusz Konferencia,

Pécs, 2017. május 19-21

POSZTER: NEMZETKÖZI KONFERENCIA IDEGEN NYELVEN:

1. Németh J., Sebestyén V., Juzsakova T., Domokos E, Dióssy L, Rédey Á.: Optimization

of novel tetiary wastewater treatment technologies, 6th International Joint Conference

on Environmental and Light Industry Technologies, Budapest, Hungary, 23-24

November, 2017

2. Németh J., Domokos E., Sebestyén V., Juzsakova T., Rédey Á.: New multiple criteria

decision making technique in the development of waste water treatment facilities, 9th

International Conference on Environmental Engineering and Management (ICEEM 09),

Bologna, Italy 6-9 September, 2017

3. Németh J., Sebestyén V., Domokos E., Juzsakova T., Rédey A.: Study on the Efficiency

of Advanced Technologies in Waste Water Treatment, 3rd International Conference on

Chemical Engineering (ICCE 2016), Iasi, Romania, November 9-11, 2016.

4. Németh, J., Sebestyén, V., Juzsakova, T., Domokos, E., Kárpáti, Á., Lauer, J., Rédey,

Á.: Study on the ozonization with special focus on the environmental and economic

issues in the 4th stage waste water treatment, 15th EuCheMS International Conference

on Chemistry and the Environment, Leipzig, Germany, September 20-24, 2015.

POSZTER: NEMZETKÖZI KONFERENCIA MAGYAR NYELVEN:

1. Németh J., Sebestyén V., Domokos E., Rédey Á.: Új többtényezős döntéshozatalt

támogató eszköz az optimális technológia választáshoz, XXII. Nemzetközi

Vegyészkonferencia, Temesvár, Románia November 3-6, 2016.

POSZTER: HAZAI KONFERENCIA MAGYAR NYELVEN:

1. Németh, J.: Multi-kritériumos döntéshozatali eszközök használata a környezetmérnöki

gyakorlatban, XIX. Bolyai konferencia, Budapest, 2014. március 22-23.

I

TARTALOMJEGYZÉK

TARTALOMJEGYZÉK ....................................................................................................................................... I

ELŐSZÓ ................................................................................................................................................................. I

CÉLKITŰZÉSEK – KITŰZÖTT CÉLOK ISMERTETÉSE .......................................................................... II

BEVEZETÉS ......................................................................................................................................................... 1

1. IRODALMI ÁTTEKINTÉS ....................................................................................................................... 3

1.1. SZENNYVIZEK ....................................................................................................................................... 3

1.2. KÖVETELMÉNYEK ................................................................................................................................. 4

1.3. KIHÍVÁSOK A XX. SZÁZADBAN. ............................................................................................................ 5

1.3.1. Detergensek eltávolítása ................................................................................................................. 5

1.4. ÚJABB KIHÍVÁSOK A SZENNYVÍZTISZTÍTÁS TERÜLETÉN A XXI. SZÁZADBAN ........................................ 6

1.4.1. Mikroszennyezők ............................................................................................................................. 8

1.4.1.1. Peszticidek ............................................................................................................................................. 9

1.4.1.2. Gyógyszermaradványok ...................................................................................................................... 10

1.4.2. Mikroszennyezők viselkedése szennyvíztisztító telepeken .............................................................. 11

1.4.3. Mikroszennyezők eltávolításának lehetőségei ............................................................................... 11

1.4.4. A szennyvíztisztítás jelenlegi fokozataiban történő mikroszennyező eltávolítás ............................ 12

1.4.4.1. Mikroszennyezők biológiai eltávolítása .............................................................................................. 12

1.4.4.2. Adszorpció az iszapmátrixban ............................................................................................................. 14

1.4.4.2. Teljeskörű lebegőanyag eltávolítás ...................................................................................................... 14

1.4.4.3. Membrán-eleveniszapos eljárás ........................................................................................................... 15

1.4.5. Célzott mikroszennyezőeltávolítás a szennyvíztisztításban ............................................................ 16

1.4.5.1. Oxidációs eljárások – ozonizálás ......................................................................................................... 19

1.4.5.2. Nagyhatékonyságú oxidációs eljárások ............................................................................................... 24

1.4.5.3. Adszorpciós eljárások .......................................................................................................................... 34

1.4.5.4. Nanoszűrés és fordított ozmózis .......................................................................................................... 35

1.5. IRODALMI ÖSSZEFOGLALÁS ................................................................................................................ 37

2. KÍSÉRLETEK ÉS MÓDSZERTANI FEJLESZTÉSEK ....................................................................... 38

2.1. A KÍSÉRLETEKBEN ALKALMAZOTT VIZSGÁLATI MÓDSZEREK ............................................................. 38

2.1.1. Analitikai vizsgálatok .................................................................................................................... 38

2.1.2. Ökotoxikológiai vizsgálatok .......................................................................................................... 39

2.2. A KÍSÉRLETEKBEN ALKALMAZOTT TECHNOLÓGIÁK ÉS EZEK KOMBINÁCIÓI ........................................ 39

2.2.1. Ózonos oxidációs eljárások ........................................................................................................... 40

2.2.2. AOP – Nagyhatékonyságú oxidációs eljárások (H2O2+O3) .......................................................... 41

2.2.3. Adszorpciós eljárások ................................................................................................................... 41

2.2.4. Membrános műveletek ................................................................................................................... 42

2.3. A KÍSÉRLETEKBEN FELHASZNÁLT SEGÉDANYAGOK ............................................................................ 42

II

2.3.1. Glifoszfát-amin kiindulási koncentrációk a különböző vizsgálatok esetében ................................ 44

3. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK ................................................................................................................. 46

3.1. ÓZONOS OXIDÁCIÓS KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI .................................................................................. 46

3.2. AOP – NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS KÍSÉRLETEK (O3/H2O2) EREDMÉNYEI ................................ 48

3.3. ADSZORPCIÓS KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI ............................................................................................ 50

3.4. MEMBRÁNSZEPARÁCIÓ ....................................................................................................................... 52

3.5. ESETTANULMÁNY. 7100 LE-Ű HAZAI KIS SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEP ................................................ 52

3.5.1. Összefoglaló értékelés ................................................................................................................... 53

3.6. FENNTARTHATÓSÁGI ELEMZÉS A GLIFOSZFÁT-AMIN ELTÁVOLÍTÁSÁRA SZOLGÁLÓ TECHNOLÓGIAI

MÓDSZEREKHEZ ................................................................................................................................................ 55

3.6.1. Kommunális elfolyó szennyvízmintával végzett kísérletek ............................................................. 58

3.6.2. A fenntarthatósági értékelés, összegzés ......................................................................................... 60

3.7. KORRELÁCIÓS VIZSGÁLAT, MINT REPRODUKÁLHATÓSÁGI VIZSGÁLAT AZ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSOKKAL

VÉGZETT KÍSÉRLETEKHEZ ................................................................................................................................. 61

3.7.1. Pearson-féle korrelációs együttható .............................................................................................. 61

3.7.2. Az eltávolítási hatékonyság értékelése az ózondózis függvényében .............................................. 65

3.7.3. Összefoglaló értékelés ................................................................................................................... 66

3.8. A GLIFOSZFÁT-AMIN OXIDÁCIÓS, ADSZORPCIÓS ÉS MEMBRÁNSZEPARÁCIÓS ELTÁVOLÍTÁSÁNAK

ÖKOTOXIKOLÓGIAI VIZSGÁLATA ....................................................................................................................... 66

3.8.1. Az ózonos oxidációs eljárások ökotoxikológiai eredményei .......................................................... 67

3.8.2. Adszorpciós eljárások ökotoxikológiai eredményei ...................................................................... 71

3.8.3. A membránszeparációs eljárások eredményei .............................................................................. 72

3.8.4. Elméleti ökotoxikológiai vizsgálatok ............................................................................................. 73

3.8.5. Ökotoxikológiai vizsgálatok összefoglalása .................................................................................. 75

4. ÚJ TÍPUSÚ MENNYISÉGI MÓDSZER A NEGYEDIK FOKOZATÚ SZENNYVÍZTISZTÍTÁS

TECHNOLÓGIÁINAK RANGSOROLÁSÁHOZ .......................................................................................... 77

4.1. AZ TOI MENNYISÉGI MÓDSZER DÖNTÉSI ALGORITMUSA .................................................................... 77

4.2. A TOI MENNYISÉGI MÓDSZER BEMUTATÁSA ...................................................................................... 79

4.3. A TOI MENNYISÉGI MÓDSZER SÚLYOZÁSA ......................................................................................... 79

4.4. TECHNOLÓGIAI RANGSOROLÁS ........................................................................................................... 87

4.5. A TOI MENNYISÉGI MÓDSZER EREDMÉNYEINEK ÖSSZEFOGLALÁSA ................................................... 90

5. TÉZISEK ................................................................................................................................................... 92

6. ÖSSZEFOGLALÁS ÉS KÖVETKEZTETÉSEK .................................................................................. 95

ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................................................................... 99

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS .......................................................................................................................... 100

FELHASZNÁLT IRODALOM ....................................................................................................................... 102

III

ÁBRA-, TÁBLÁZAT- ÉS EGYENLET JEGYZÉK ...................................................................................... 121

MELLÉKLETEK ................................................................................................................................................. 1

1. MELLÉKLET - ELTÁVOLÍTÁSI HATÉKONYSÁGOK A KÜLÖNBÖZŐ MIKROSZENNYEZŐK ESETÉBEN ............... 1

2. MELLÉKLET – SKÁLAÉRTÉKEK A MENNYISÉGI MÓDSZER ALKALMAZÁSÁHOZ ........................................... 5

3. MELLÉKLET ............................................................................................................................................... 7

3.1. Melléklet: A megállapított súlyértékek számításának körülményei ............................................... 10

4. MELLÉKLET: TELJES MÁTRIXOK A MENNYISÉGI MÓDSZER BEMUTATÁSÁHOZ ......................................... 13

4.1. Melléklet: A bemutatott esettanulmányhoz tartozó alapmátrix ..................................................... 13

4.2. Melléklet: A bemutatott esettanulmányhoz tartozó normalizált mátrix ......................................... 14

4.3. Melléklet: A bemutatott esettanulmányhoz tartozó súlyozott mátrix ............................................. 15

ELŐSZÓ

A doktori cselekményem során célul tűztem ki, hogy a hazai gazdasági, műszaki és természeti

környezetben tapasztalható sajátosságok szempontjából vizsgáljam meg a szennyvíztisztítás

negyedik fokozatának lehetőségeit, azon belül is a célzott mikroszennyező eltávolítást. Nyugat-

Európában és a világ számos pontján értékes műszaki ismereteket szereztek a szakemberek

ezen a területen. Számos ország jogi és műszaki környezetébe már beépítette ezeket az új

eljárásokat. Svájc jó példa erre, ahol az elmúlt években nagyszabású beruházásokba kezdtek,

amelynek eredményeként több, a gyakorlatban is megvalósult negyedik fokozatú

szennyvíztisztító telep került átadásra. Magyarországra sem a vízhiányos állapot, sem pedig a

nagyvárosokban előforduló (többszázezer, akár milliós lélekszámú városok) koncentrált és

mikroszennyezőkkel terhelt szennyvíz jelenleg még nem jellemzők.

Érdemes kiegészíteni és a hazai környezetre adaptálni a szennyvíztisztítás negyedik

fokozatának területén eddig elért eredményeket és tapasztalatokat, amelyeket eddig döntően

más országokban terjedtek el. Disszertációm tézispontjai erre a célra irányulnak. Négy

tézispontban foglalom össze az új tudományos eredményeimet. Ezek a tézispontok a

szennyviztisztítási technológiaválasztás eljárásában, támogatásában játszhatnak fontos szerepet

a fenntartható fejlődés koncepciójának gyakorlati megvalósítását illetően.

CÉLKITŰZÉSEK – KITŰZÖTT CÉLOK ISMERTETÉSE

Disszertációmban és a Ph.D. cselekményemben célul tűztem ki, hogy az irodalmi

feldolgozásban a szennyvíztisztítás negyedik fokozataként alkalmazható technológiákat

ismertetem, és eredményként létrehozok grafikus szemléltető eszközöket, amelyek

szennyezőanyagonként technológiákra fókuszálva mutatják be az elérhető eltávolítási

hatásfokot. Laboratóriumi kísérletsorozatban a glifoszfát-amin tartalmú növényvédőszer

oxidációs, adszorpciós és membránszeparációs módszerekkel történő eltávolítási

hatékonyságát vizsgálom. Ezután az elért eredményeimet és az irodalmakból elérhető gazdasági

adatokat felhasználva gazdasági szempontból értékelem a technológiákat, rendszereket. Az így

megszerzett adatokat kiegészítem ökotoxikológiai mérések eredményeivel, majd egy komplex

mennyiségi módszert megalkotva értékelem a lehetséges technológiákat.

Oldalszám: 1/124

BEVEZETÉS

Napjainkban számos új kihívás jelentkezik a szennyvíztisztítás során, amelyek akárcsak a XX.

század közepén, úgy ma is sok innovációt követelnek meg a szakemberektől. Példaként

említhetjük az UV sugárzás alkalmazását a szennyvizek fertőtlenítésében [1], vagy a

nagyhatékonyságú szennyvíztisztítást [2]. Manapság világméretű gondot jelent a szennyezett

víz újrahasznosítása, amely főleg az ipar, az ivóvíztisztítás és a mezőgazdaság területén

kényszeríti ki újabb technológiai megoldások alkalmazását. Ezek az új megoldások lehetnek

többek között olyan oxidációs eljárások, amelyek olyan szerves anyagok – mint pl. a

mikroszennyezők – eltávolítását valósítják meg, mivel azok nagy kémiai stabilitásuk miatt már

nem kezelhetők a szokásos technológiai eljárásokkal/módszerekkel, továbbá biológiai úton

nem, vagy csak nagyon nehezen bonthatók [3], [4].

Mikroszennyezőknek nevezzük azokat az anyagokat, melyek µg/l koncentráció

nagyságrendben fordulnak elő a vizekben és csökkentik, esetleg megszüntetik a természetes

élővizekben lejátszódó életfolyamatok feltételeit és a víznek az ember számára való

felhasználhatóságát. Legtöbbször perzisztens tulajdonságot mutatnak, aminek hatására a

vizekben akkumulálódnak. Mindamellett jelentősek a toxikus hatásaik, jellemzően a

reprodukciós képességet befolyásolják. Ezek a mikroszennyezők lehetnek szerves és

szervezetlen mikroszennyezők, gyógyszermaradványok és a hormonháztartást zavaró anyagok

egyaránt.

Ezen szerves anyagok közé tartoznak többek között a különböző peszticidek is, amelyekkel

disszertációm keretében foglalkozok. A növényvédőszerek koncentrációja az élővizekben

jelentősen megnövekedett az elmúlt évtizedekben [5]. A környezetben nagy mennyiségben

megjelenő perzisztens anyagok korlátozzák az érintett környezeti elem hasznosíthatóságát [6].

A laboratóriumi vizsgálataim során a glifoszfát-amin növényvédőszer, gyomírtószer

eltávolításának lehetőségeit vizsgáltam. Ezen peszticid gyorsan elterjedt és mára egy

általánosan széles körűen használatos növényvédőszer [7]. Az eltávolítására számos megoldás

létezik. Ilyen technológiai megoldások lehetnek az adszorpciós eljárások, amelyek – a peszticid

tulajdonságaitól és a szennyvízben levő koncentrációjától függően – egyszerű, egylépcsős,

Anyone who can solve the problems of

water will be worthy of two Nobel Prizes

– one for peace and one for science.

John F. Kennedy

Oldalszám: 2/124

folytonos homogén aktívszenes adszorbciós reaktorok vagy akár többlépcsős, szakaszos, kevert

adszorbciós reaktorokat alkalmaznak. Az utóbbiak használata olcsóbb, egyszerűbb és számos

esetben hatékonyabb [8].

Fotokatalitikus és fotolitikus eljárás is alkalmazható az eltávolításukra számos esetben.

Fotolízis során a szennyező anyagok mineralizációja a besugárzott fény hatására nagy

hatékonysággal játszódik le, míg fotokatalitikus eljárások során valamilyen katalizátor

(általában TiO2) használatával érik el a szerves mikroszennyező lebomlását. Ezeket a

módszereket a szakirodalom a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások közé sorolja [9], [10].

A gyakorlatban számos esetben alkalmazzák az ózonos oxidációs eljárásokat, amely ipari

szennyvizek tisztítása (gyógyszeripari [11], egyéb ipari ágazatok [12]) során gyakran

alkalmazott eljárás, az erős oxidáló hatás miatt. Az oxidációkor biológiai degradáció, a szerves,

szervetlen kémiai anyagok oxidációja és fertőtlenítés egyaránt megtörténik. Az oxidációs

eljárások alkalmas eszközei lehetnek a szennyvíztisztítás 4. fokozatának.

A mikroszennyezők eltávolításra természetesen alkalmasak a különböző membránszeparációs

eljárások is. Ezeknek a használatára is született számos tanulmány az elmúlt években. A

költségek csökkentésének és a hatékonyság növelésének szempontjából számos esetben

kombinálják a membrános szűrést, például a nanofiltrációt oxidációs eljárásokkal. A

tanulmányok alapján megállapítható, hogy bár az egyes technológiák hatékonysága hasonló, de

ezek kombinálása gazdasági szempontból előnyös lehet [13].

Oldalszám: 3/124

1. IRODALMI ÁTTEKINTÉS

A szennyvíztisztítás feladata, hogy az emberi tevékenység során felhasznált, elszennyezett

vizeket megtisztítva a környezetet minimálisan befolyásoló állapotba hozza. Fontos, hogy a

kezelt szennyvizek a befogadóba tápanyagokkal kevésbé vagy nem terhelten és mérgező

anyagoktól mentesen kerüljenek be. A hidrológiai rendszerben megjelenő antropogén hatásokat

a lehető legalacsonyabb szintre kell leszorítani. Így a feladat jellemzően a tápanyagok

koncentrációjának csökkentése, az oldott oxigént fogyasztó anyagok eltávolítása, valamint az

akkumulálódó szerves és szervetlen anyagok eltávolítása a szennyvízből [3], [5].

A XXI. században egyértelműen látszik, hogy az emberi egészségvédelem, a fenntartható

fejlődés és az ökoszisztéma védelme a szennyvíztisztításban kiemelt szerepet játszik. Számos

cikkben, például Begatin és társai 2014. évi közleményükben [9], vagy az UNESCO a 2015.évi

jelentésében [10] felhívják a figyelmet arra, hogy a népesedés, az urbanizáció és az ehhez

társuló helyenként nem kielégítő színvonalú szennyvíztisztítás hatalmas terhet ró az

édesvízkészletekre [11].

Az új tudományos eredmények olvasói között viszonylag kevesen vannak, akik saját

tapasztalatukból ismerhetik a vízhiányos területek társadalmi, gazdasági és környezeti

problémáit. Azonban a világ számos területén (1. táblázat) rengeteg olyan ember él, akik a tiszta

vizet, vagy a közcsatornázás nyújtotta komfortot kénytelenek nélkülözni.

1. táblázat: Azon városlakók száma és aránya, akik nélkülözik a megfelelő vízellátást és csatornázást (2015) [12], [13]

Régió Vizet nélkülözők száma Csatornázást nélkülözők száma

Afrika 100 – 150 millió ember (35-50%) 150 – 180 millió ember (50-60%)

Ázsia 500 – 700 millió ember (35-50%) 600 – 800 millió ember (45-60%)

Latin Amerika

és a Karibi

térség

80 – 120 millió ember (20-30%) 100 – 150 millió ember (25-40%)

1.1. SZENNYVIZEK

A szennyező komponensek számossága miatt a szennyvíznek több definíciója is létezik. Az

egyik általánosan használt megfogalmazás szerint szennyvíznek tekinthető minden olyan víz,

amely az emberi tevékenységből (életfunkciók fenntartása, gazdasági és társadalmi igényeket

kielégítő folyamatok) származóan szerves és szervetlen szennyező komponensekkel terheli a

vizeket. Napjainkban a kommunális vízfelhasználás a fő forrása a szennyvizeknek, ide értve a

szociális és a lakosságot ellátó ipari tevékenységekből származó vizeket is. Ezért fontos

kiemelni, hogy a kommunális szennyvíz összetett rendszer, amelyben a mikroorganizmusok és

Oldalszám: 4/124

azok növekedéséhez szükséges tápanyagok nagy feleslegben állnak rendelkezésre. Ezen

túlmenően a szennyvíz adta mikrokörnyezet paraméterei (pH, hőmérséklet stb.) is megfelelőek

a mikroorganizmusok szaporodásához és fejlődéséhez. Ezzel szemben az ipari vizekben az élő

szervezetek legtöbbször hiányoznak és a legtöbb esetben a környezet sem megfelelő a

szaporodásukhoz. A szennyvizek minőségi paramétere a lakosegyenérték (LE), amely

bemutatja, hogy mekkora egy lakos szennyezőanyag kibocsátása. Ezt a következő koncentráció

egységekkel fejezi ki:

• BOI5/fő nap: 60 g (5 napos biológiai oxigénigény)

• KOIcr/fő nap: 110 g (bikromátos kémiai oxigénigény, mintegy 90 g szerves anyaggal

egyenértékű)

• Lebegőanyag/fő nap: 60 g (0,45 μm-es szűrőn fennmaradó lebegőanyag)

• TKN/fő nap: 14 g (redukált nitrogén – Total Kjelhdal Nitrogén)

• TP/fő nap: 2 g (összes foszfor)

• TS/fő nap: 1 g (összes kén) [3], [5].

1.2. KÖVETELMÉNYEK

A 28/2004. XII. 25. kormányrendelet a határértékeket és előírásokat tartalmazza a

szennyvizekkel folytatott tevékenységekhez. A jogszabályban a hatóságoknak azt a jogát, hogy

a határértékeket a vízminőségi érdekek függvényében bármikor szigoríthatják, külön kiemelték

a jogalkotók [14].

2. táblázat: A szennyvizek befogadóba való közvetlen bevezetésére vonatkozó vízminőség-védelmi területi kategóriák

szerint meghatározott kibocsátási határértékek [14]

Területi kategóriák

Komponens 1. Balaton

vízgyűjtője és

közvetlen

befogadói

2. Egyéb

védett

területek

3. Időszakos

vízfolyás

befogadói

4. Általános

védettségi

kategória

befogadói

pH 6,5-8,5 6,5-9,00 6,5-9,00 6,00-9,5

KOIcr (mg/l) 50 100 75 150

BOI5 (mg/l) 15 30 25 50

Összes szervetlen nitrogén (mg/l) 15 30 20 50

Összes nitrogén (mg/l) 20 35 25 55

Ammónia- ammónium-nitrogén

(mg/l) 2 10 5 20

Összes lebegőanyag (mg/l) 35 50 50 200

Összes foszfor (mg/l) 0,7 5 5 10

SZOE (mg/l) 2 5 5 10

Oldalszám: 5/124

A 2. táblázatban a kibocsátott szennyvízre vonatkozó határértékek szerepelnek a befogadó

érzékenysége szerint. A 3. táblázat a technológiai határértékeket ismerteti a települési

szennyvíztisztítók kibocsátására vonatkozóan. Minden esetben a szigorúbb határérték az,

amelyiket figyelembe kell venni. A hatóság a szigorítási jogával gyakran él a talajvizeink

hosszútávú minőségének megőrzése érdekében. A határérték túllépését a hatóság bírság

megállapításával bünteti [14].

3. táblázat: Települések szennyvíztisztításra vonatkozó technológiai határértékei [14]

Kiépített terhelési

kapacitás (LE)

KOIcr

(mg/l)

BOI5

(mg/l)

Összes

lebegőanyag

(mg/l)

Összes

foszfor

(mg/l)

Összes nitrogén

V.1. -

XI.15.

XI.16. -

IV.30.

<600 300 80 100 - - -

601 – 2000 200 50 75 - - -

2001 – 10000 125 25 35 - - -

10001 – 100000 125 25 35 2 15 25

>100000 125 25 35 1 10 20

Amennyiben a szennyvíztisztító a szennyezőanyagok tekintetében ötszörösen,

mérgezőanyagok esetében kétszeresen túllépi a határértéket, akkor a bírságtétel kétszeresen

számítandó.

1.3. KIHÍVÁSOK A XX. SZÁZADBAN.

A XX. században a növekvő ipari termelés, a vegyipar fejlődése, a városiasodás és a lakosság

gyarapodásának következtében új igények jelentkeztek a szennyvíztisztításban. Ezek

jellemzően a következő anyagok eltávolítását jelentették:

• a magas sótartalom csökkentése,

• lebegőanyagokkal túlterhelt szennyvizek kezelése,

• biológiailag nem bontható szerves anyagok eltávolítása,

• detergensek eltávolítása,

• ammóniumion eltávolítása,

• foszfor eltávolítása.

Ezen anyagok eltávolítását együttesen a szennyvíztisztítás III. fokozatának nevezzük, egyes

szakirodalmak szerint pedig fizikai-kémiai módszereknek [8].

1.3.1. Detergensek eltávolítása

A detergensek olyan vegyi anyagok, amelyek rendszerint egy hidrofób (apoláros) és egy

hidrofil (poláros) részből állnak, így lehetővé teszik emulziók kialakulását. Csökkentik a

Oldalszám: 6/124

szolvens felületi feszültségét, ezáltal elősegítik az oldószerben nem oldódó anyagok oldódását,

diszpergálását [15]. A detergensek lehetnek anionos, kationos és nem-anionos, valamint

amfoter jellegűek a vízben mutatott különleges tulajdonságuk alapján [16].

A detergensek eltávolítását illetően az jelent problémát, hogy a széleskörűen alkalmazott

úgynevezett kemény detergensek biológiailag nem bonthatóak. Megoldásként a vegyipar a ’70-

es években előállt az úgynevezett „lágy” detergensekkel, amelyek biológiai úton történő

lebontása már lehetséges volt [8]. Ez egyben megoldást kínált a detergensek káros környezeti

hatásainak csökkentésére is. Azonban a környezeti vizsgálatok szerint a mosószerek használata

gyorsan növekszik a fejlődő országokban, valamint a kistérségi, urbanizálódó közösségekben

[17]. A lakossági felhasználásból, a háztartásokból, a mezőgazdasági területekről egyre

nagyobb mértékben kerül a szennyvíztisztító telepre ez a fajta szennyezőanyag [18]. Jellemző

probléma a detergensekkel, hogy a nem célzott vízkezelési technológia okán a tisztított vízben

maradó felületaktív anyagok akadályozzák a későbbi vízfelhasználást azáltal, hogy kiváló

oldódási tulajdonsággal rendelkeznek, valamint a biológiai stabilitásuk igen nagy [19].

A detergensek fontos szerepet játszanak a környezeti szennyezés (azon belül a vízszennyezés)

fokozódásában. Napjainkra a detergensek 90-97%-a a ’70-es években történt technológiaváltás

miatt lágy detergens [20]. A közelmúltban fejlesztett biotechnológiai eszközök

eredményeképpen a felületaktív anyagok egy új csoportja került kifejlesztésre, az ún. bio-

felületaktív anyagok, amelyek különböző enzimek segítségével érik el ugyanazt a hatást, mint

a klasszikus detergensek. Ezek használatával tovább csökkenthető a környezeti terhelés, mivel

ezek biológiailag lebonthatók, nem toxikus anyagok, és a biodegradációt követően sem

keletkeznek további toxikus bomlástermékek [21]. Az adszorbensek a felületaktív anyagok

eltávolítására kiválóan alkalmasak [22], [23]. Az eddigi műszaki tapasztalatok azt mutatják,

hogy például az aktívszén kiváló adszorbens a vízkezelési technológiákban, ezen belül a szerves

szennyező komponensek eltávolításában is [24]. Az alacsony költségű adszorbensek, mint

például a zeolit nagyon jól alkalmazható a víztisztításban [25].

1.4. ÚJABB KIHÍVÁSOK A SZENNYVÍZTISZTÍTÁS TERÜLETÉN A XXI. SZÁZADBAN

A szennyvíztisztítás harmadik fokozatának bevezetésével számos probléma megoldódott (lásd

1.3. fejezet), azonban még fennmaradt számos olyan kérdés, amely megoldást igényel. A

hagyományos szennyvíztisztítás fizikai, kémiai és biológiai folyamatokból áll. Ma négy

eltávolítási szakaszt különböztetünk meg (a magyar nomenklatúra szerint: eltávolítási szakasz

= szennyvíztisztítás fokozata). Ezek a szakaszok a 4. táblázatban kerültek összefoglalásra.

Oldalszám: 7/124

4. táblázat: A szennyvíztisztítás fokozatai [26]

Angolszász

nomenklatúra A kezelés típusa Magyar nomenklatúra

Előzetes kezelés Mechanikai kezelés Első szennyvíztisztítási

fokozat

Elsődleges kezelés Biológiai kezelés Második szennyvíztisztítási

fokozat

Másodlagos kezelés Fizikai-kémiai kezelés Harmadik

szennyvíztisztítási fokozat

Harmadlagos kezelés Célzott mikroszennyező

eltávolítás

Negyedik

Szennyvíztisztítási fokozat

Az előzetes kezelés során a durva szilárd anyagok, a zsírok, olajok, homok és finom

lebegőanyagok eltávolítása történik teljes egészében mechanikusan. A mechanikai kezelés

feladata, hogy fokozódjon az üzemeltetési biztonság és csökkenjen a karbantartási költség a

további műszaki elemek/műtárgyak esetében. Az elsődleges kezelés során a szerves

szuszpendált szilárd anyagok és a kolloidok egy részét távolítják el. A biológiai kezelés célja,

hogy lényegesen csökkentse a szennyvíz szervesanyag tartalmát. Általában mikoorganizmusok

alkalmazásával érhető el ez a cél. A másodlagos kezelés, vagy harmadik szennyvíztisztítási

fokozat az, amely az 1.3 fejezetben röviden bemutatásra került. A harmadlagos kezelési lépés

(Magyarországon a 4. szennyvíztisztítási fokozat), vagy tercier kezelés (az angol

szakirodalmakban) fejlett, nagyhatékonyságú eljárásokat (AOP-t, ózonos oxidációs eljárást,

membránszeparációt) alkalmaz. Olyan eseteben használják napjainkban már ezeket a

megoldásokat, amikor specifikus szennyvízösszetevők eltávolítása a cél. Ezek a szennyezők

biológiai, kémiai tulajdonságuk miatt nehezen távolíthatók el a másodlagos kezelési eljárások

során [26].

Összefoglalva tehát, számos nyitott kérdés van a szennyvíztisztításban napjainkban is. Ezek az

alábbiak:

• az antropogén – sokszor perzisztens tulajdonságot mutató – mikroszennyezők

eltávolítása,

• a VKI irányelvek teljesítése, a jó ökológiai állapot elérése és fenntartása ott, ahol ez

egyáltalán lehetséges,

• valamint a közvetlen ivóvíz előállítás lehetőségének megvalósítása szennyvízből.

Ezen problémák megoldására számos laboratóriumi, félüzemi és néhány ipari példa is adatokkal

szolgál az eljárások teljesítményét, hatékonyságát illetően [27].

Oldalszám: 8/124

1.4.1. Mikroszennyezők

A mikroszennyezők legtöbbje a települési szennyvíztisztító telepekről lebontás nélkül kerülnek

ki a befogadóba [28] és ezek többnyire perzisztens tulajdonságot mutatnak. Az elmúlt évek

során a mikroszennyezőket egyre nagyobb mértékben mutatták ki a vízi környezetben [29].

Daughton és Ternes munkája jól összefoglalja a gyógyszermaradványok, a személyes higiénés

ápolási termékek és vegyi anyagok hatásait a vízi környezetben. Munkájukban kitérnek arra,

hogy a gyógyszermaradványok és egyéb háztartási vegyszerek a peszticidek mellett a

legnagyobb volumenben előforduló szennyezőanyagokat (mikroszennyező komponenseket)

jelentik vizeinkben. Ezen szennyezők forrása az elfolyó szennyvizek, a tisztítatlanul elfolyó

vizek és az árvízi lefolyások [30].

A hagyományos szennyvíztisztító telepek az ilyen jellegű szennyezőanyagok széles spektrumát

fogadják, amelyeket a tisztítási eljárások nem minden esetben tudnak maradéktalanul

eltávolítani, így ezek az anyagok akkumulálódnak a befogadókban, ahogy ezt Yoon és

munkatársai is ismertetik [31].

Ezen szennyezőknek a koncentrációja növekszik, és napjainkban egyre inkább kimutathatók a

felszíni vizekből. Jellemzően kis koncentrációban is jelentős toxicitást mutatnak, amelyet az 1.

ábra segítségével szemléltetek a Magyarországon hatályos vízminőségvédelmi szabályozás

néhány határértékén keresztül.

1. ábra: Néhány mikroszennyező határértéke természetes vizekben [32]

1

10

100

1000

10000

100000

Higany és

vegyületei

Kadmium és

vegyületei

Nikkel és

vegyületei

Ólom és

vegyületei

Peszticidek Összes DDP

Ko

nce

ntr

áció

s hat

árér

ték [

ng/l

]

Néhány szeres és szevetlen mikroszennyező

mikroszennyezők határértékei

Oldalszám: 9/124

Azon szennyezők, amelyek hidrofil tulajdonságot is mutatnak a vízi ökoszisztémát kiemelten

veszélyeztetik [30].

Számos nagyvárosban küzdenek azzal a problémával, hogy a vízbázisok az elfolyó vizekkel

szennyeződnek, így a mikroszennyezők bekerülnek az ivóvízbázisokba. Felix és Cariedo

közleményükben Mexikó város ivóvízbázisában 17 szerves mikroszennyezőt azonosítottak,

amelyek koncentrációja ugyan alacsonyabb volt, mint amit számos nagyvárosban mértek,

azonban bizonyítottan antropogén forrásokból származtak [33].

Luo és munkatársai hangsúlyozottan kiemelik, hogy a szennyvíztisztítás újszerű feladatai közé

tartozik a szennyvíztisztító telepek optimalizálása során a mikroszennyezők eltávolítási

hatékonyságának maximalizálása. A szerzők bemutatják, hogy a nagyhatékonyságú eljárások

(AOP), adszorpciós folyamatok és a membránszeparációs eljárások mind-mind alkalmasak erre

a célra, azonban jelentősen megnövelik az üzemeltetési költségeket [34].

Gavrilescu és munkatársai szerint ezen szennyezőanyagok a környezeti elemekben és az emberi

egészségben komoly károsodást okoznak. Arra is rámutattak, hogy a vegyipar fejlődésével, az

új hatóanyagok használatával a megszokott kockázatértékelési módszerek nem biztosítanak

megfelelő ismereteket és a káresemények során a helyreállító technológiák sok esetben nem

képesek kezelni az új kihívásokat [35].

1.4.1.1. Peszticidek

A peszticidek, más néven növényvédőszerek, olyan anyagok keverékei, amelyek

alkalmazásának célja a növények védelme, ezáltal a mezőgazdasági termelékenység növelése.

A peszticidek a modern mezőgazdaság létfontosságú elemei, jelentős szerepet játszanak a

magas színvonalú termelésben és meghatározó elemei a nagy intenzitású mezőgazdaságnak

[36]. Ugyanakkor hosszútávú használatuk mellett számolni kell a környezetet és az emberi

egészséget negatívan befolyásoló hatásokkal is [37]. Ezeknek a káros hatásoknak jelentős része

abból adódik, hogy nem megfelelő dózisban juttatják ki a peszticideket a mezőgazdasági

területekre, vagy nem a megfelelő növényvédőszert alkalmazzák [38]. Mustapha és társai

munkája rávilágít arra a tényre, hogy jelentős környezeti károk érik az embert, ha elavult,

betiltott növényvédőszert alkalmaznak vagy helytelenül tárolják azokat [39]. Ezeknek a

komponenseknek a jelenléte a környezetben potenciális veszélyforrást jelent [40].

Oldalszám: 10/124

1.4.1.2. Gyógyszermaradványok

Számos cikkben bizonyították a gyógyszermaradványok és a hormonháztartást befolyásoló

anyagok jelenlétét a szennyvizekben és felszíni vizekben [41]. A vizsgált területek

népességének növekedésével arányosan növekszik a gyógyszerek használata is. Ezzel a

környezetidegen (xenobiotikum) anyagok jelenléte szignifikánsan nő a környezetben [42],

legfőképpen a vizes élőhelyeken. Ennek következményeképpen a szennyvíztisztító telepek

gyógyszermaradványokkal jelentősen terheltek. A hagyományos szennyvíztisztító telepek

elfolyó szennyvizeiben szintén nő a gyógyszerszármazékok koncentrációja, ami által a felszíni

vizekben is felhalmozódnak, és nagy biológiai stabilitásuk miatt hosszú időn keresztül jelen

vannak [43]. A szennyvizekben leggyakrabban detektált gyógyszerszármazékok Bush munkája

nyomán a következők [44]:

• Gyulladás-, és fájdalomcsillapítók: paracetamol, acetil-szalicilsav, ibuprofén,

diklofenák;

• Antidepresszánsok: benzodiazepinek;

• Antiepileptikumok: karbamazepin;

• Lipidcsökkentő gyógyszerek: fibrátok;

• β-blokkolók: atenolol, propanolol, metoprolol;

• Fekélyellenes gyógyszerek: antihisztaminok (ranitidin, famotidin);

• Antibiotikumok: tetraciklinek, makrolidok, β-laktámok, penicilinek, kinolonok,

szulfonamidok, fluorokinolonok, kloramfenikol, imidazol-származékok;

• Egyéb anyagok: kokain, barbiturátok, metadon, amfetaminok, opiátok, heroin és más

narkotikumok [44].

Ezekkel a vegyületekkel és metabolitjaikkal elsősorban a lakossági kibocsátók terhelik a

szennyvíztisztító telepeket. Amennyiben a szennyvíztisztító telepeken az eltávolításuk nem

valósul meg, úgy az elfolyó szennyvízzel a befogadókba, azaz jobbára a felszíni vizekbe

kerülnek. Ezeknek az anyagoknak a jelenléte negatív hatással van a nyersvíz minőségére

(ivóvízbázisok szennyeződése). A szennyvíztisztító telepeken ezeknek a mikroszennyezőknek

a hatásairól, a lejátszódó folyamatokról lényegesen kevesebbet tudunk, mint az ivóvíztisztító

telepeken végbemenő kémiai reakciókról. Ezért a folyamatos és célzott monitoring programok

pozitívan járulnak hozzá a szennyvíztisztításhoz kapcsolódó ismeretanyagok fejlesztéséhez.

Jelentősen megnehezíti detektálásukat, hogy ezen gyógyszermaradványok változó

Oldalszám: 11/124

koncentrációban vannak jelen az elfolyó szennyvizekben, és az egyes vegyületeknek a

koncentrációja ng/l tartományban van [45]. Ahogy azt Klančar és munkatársai is összegezték,

a lakossági szennyvíztisztító telepek nem alkalmasak ezeknek a szennyező komponenseknek a

célzott eltávolítására [46].

Az ipari és lakossági tevékenység során a felszíni és felszín alatti vizekbe kerülő

gyógyszermaradványokat (amelyek többségének molekulatömege kisebb, mint 500 Da [47])

ma már számos ország kiemelt környezetvédelmi problémaként kezeli [48].

1.4.2. Mikroszennyezők viselkedése szennyvíztisztító telepeken

A mikroszennyezők kezelése specifikus, az eltávolításukra nincs egységes, megfelelő

hatékonyságú eljárás a változatos tulajdonságaik miatt, ahogy azt Luo és munkatársai is

megállapították [34].

A szennyvíztisztító telepeken nem minden mikroszennyező távolítható el, a következő okok

miatt: nem illékonyak, biológiailag nem bonthatóak a kémiai tulajdonságiaik miatt, a célzott

lebontáshoz nincs megfelelő mennyiségű szubsztrát, nincs jelen ko-szubsztrát, továbbá nem

adszorbeálódnak az iszapmátrixban [27]. Ezek miatt a biológiai szennyvíztisztítás a jelenlegi

technológiákkal nem alkalmas a mikroszennyezők megfelelő hatékonyságú eltávolítására.

Egyes anyagok azonban bizonyos mértékben, vagy akár teljesen eltávolíthatók a

következőkben részletezett technológiai eljárások valamelyikével [34].

1.4.3. Mikroszennyezők eltávolításának lehetőségei

A mikroszennyező molekulák tulajdonságaitól függően a koagulációs és flokkulációs

folyamatokkal egyes vegyületek részben, vagy teljes mértékben eltávolíthatók. Wray és

Andrews munkája [49] rámutat arra, hogy a membránszeparációs eljárások nem minden esetben

alkalmasak arra, hogy megfelelő üzembiztonság mellett visszatartsák a különböző szerves

mikroszennyezőket. Jól kiegészíti ezeket a technikákat a koagulációs előkezelés.

Az adott mikroszennyezőre jellemző kémiai és fizikai tulajdonságok miatt az iszap elvételével

is csökkenthető a koncentrációjuk. Az iszapmátrixhoz a mikroszennyezők kémiai vagy fizikai

adszorpció útján kötődhetnek és a fölösiszap elvételével, majd ennek megfelelő kezelésével

ártalmatlaníthatók. Falås és munkatársai említést tesznek arról, hogy a biológiai eljárások során

az eltávolítás hatékonyságát nemcsak a lebontás, hanem a szorpciós folyamatok hatékonysága

is befolyásolja [50].

Oldalszám: 12/124

A szennyvíztisztítás jelenlegi fokozatait kiegészítő 4. fokozatnak is nevezett eljárásokat

hazánkban még nem alkalmazzák széleskörűen. Számos európai országban (pl. Németország,

Svájc) azonban már elterjedtebbek ezeket az eljárások. Giannakis és munkatársai öt különböző

oxidációs eljárást és három különböző utókezelési eljárást ismertetnek a svájci tisztítótelepek

esetében [51]. Giannakis egy másik cikkéből [52] vagy Knopp és társai [29] munkájából

látható, hogy az oxidációs eljárások erősen kutatott területet képeznek a szennyvíztisztítás

kiegészítő eljárásait illetően.

1.4.4. A szennyvíztisztítás jelenlegi fokozataiban történő mikroszennyező eltávolítás

A mechanikai fokozatban jelentős mikroszennyező eltávolítás nem történik. A levegőztetett

homokfogóban az egyes alacsonyabb forráspontú anyagokat a levegő kisztrippeli, ezáltal egyes

mikroszennyezők részben eltávolíthatók [27], [18].

A biológiai fokozatban, ezen belül is az eleveniszapos eljárások során az egyes

mikroszennyezők az iszapkor függvényében eltávolíthatók. Számos mikroszennyező a kis

iszapkor mellett csak adszorpcióval távolítható el. Nagy iszapkor mellett azonban egyes

mikroszennyezők esetében a biológiai lebontás is meghatározóvá válik [27].

1.4.4.1. Mikroszennyezők biológiai eltávolítása

A jelenlegi rendszerekben kétféle úton történhet meg a biológiai lebontás. Egyrészt az irányított

lebontással, amely során megfelelő enzimmennyiség mellett energianyerés és sejtfelépítés

céljából történik a lebontás vagy a szennyezőanyag átalakítása. Másrészt beszélhetünk a ko-

metabolizmusról, amely során a szokásos szubsztráton kívül egy másik, hasonló térszerkezetű

és méretű idegen anyagot is elfogad a mikroorganizmus. Ezen az idegen anyagon játszódik le

az átalakulás, de a keletkezett termék nem vesz részt a további anyagcsere reakciókban. Ezen

folyamat során azonban új anyagok is keletkezhetnek, amelyeket transzformációs termékeknek

nevezünk [27], [16]. De Wilt és szerzőtársai eredményei szerint számos mikroszennyező

lebontása megoldható biológiai módon vagy az AOP eljárás és a biológiai eljárások

kombinációjával. Rávilágítanak arra, hogy biológiai eljárással az eltávolítás úgy valósul meg,

hogy a biológiai szervezet a tápanyagciklusba vonja be a szennyező komponenst. Bemutatták,

hogy egyes mikroszennyezők esetében (diklofenák, ibuprofén, paracetamol és metoprolol) ez

biztonságosabb és egyben hatékonyabb eljárás is lehet [28].

A biológiai szennyvíztisztítás során a mikroszennyezők eltávolítása vagy átalakítása,

adszorpciós folyamatok és kilevegőztetés útján valósítható meg. Azonban vannak olyan

Oldalszám: 13/124

mikroszennyezők, amelyek szorpciós képessége alacsony, és a kilevegőztetés sem valósítható

meg eredményesen. Szimultán koaguláns adagolással az iszapmátrixban történő adszorpció

hatékonysága javítható. Azonban Carballa és szerzőtársai kísérletében a mikroszennyezők

adszorpciója nem növekedett jelentősen [53]. Ezért a jelenlegi tisztítási megoldások során mért

eltávolításban a biológiai folyamatoknak nagyobb jelentőségük van, mint a fent említett

folyamatoknak. Johnson és szerzőtársai megállapították, hogy a magas SRT (iszapkor) értékű

eleveniszapos rendszerekben a mikroorganizmusok diverzitása magasabb fokú. Ha magas a

diverzitás, akkor az eleveniszap mikrobiális rendszere nagyobb fajgazdagságú, és sokkal több

funkcionális tulajdonságot mutat a szennyvíztisztítás terén. Ha az eleveniszap mikrobiális

összetétele több funkcionális tulajdonsággal rendelkezik, akkor a mikroszennyezők

eltávolításában is hatékonyabban alkalmazható [54]. Per Falås és szerzőtársai munkájukban

számos lakossági szennyvíztisztító telepet vizsgáltak meg. Ezen vizsgálatok alapján

megállapították, hogy az eleveniszapos szennyvíztisztítás során 80 napos iszapkor mellett is

csak korlátozott mértékű mikroszennyező eltávolítás érhető el. A rendszerben a szubsztrát

terhelés 38 mg/l×h KOIcr és 3 mg/l×h NH4-N volt. Az eltávolítható mikroszennyezők

jellemzően a benzotriazol, DHH-karbamazepin, 10,11-dihidro-10-hidroxi-karbamazepin

vegyületek voltak. Az eltávolítási hatékonyságuk 0,1 és 10 g/l oldott anyag volt naponta [55].

Per Falås és szerzőtársainak eredményei szerint a mikroszennyezők bomlásának mértékét, Kbio

(g/l oldott anyag naponta) az iszapkor 25 napról 80 napra növelése nem befolyásolja jelentősen.

Számos mikroszennyező komponens, például aciklovir, bezafibrát vagy atenolol szinte minden

aerob rendszerben lebomlik, ellenben egyes komponensek, mint pl. trimetoprim, diuron,

diklofenák bomlása az aerob kezelési felületek megváltoztatása révén megy csak végbe. A

szerzők végső megállapítása az volt, hogy a mikroszennyezők biológiai tulajdonságai teljes

mértékben jelenleg nem ismertek, és nem is valószínűsíthető, hogy ezek a közeljövőben

maradéktanul ismertek lesznek [55].

Gonzalez-Gil és szerzőtársai [56] vizsgálatában szintén a mikroszennyezők biológiai

eltávolításának lehetősége játszotta a kulcsszerepet. 20 különböző gyógyszermaradvány és

hormonháztartást befolyásoló anyag eltávolítási hatékonyságát határozták meg (mezofil és

termofil anaerob lebontást, stabilizálást követően). Az eltávolítási hatékonyság alapján négy

kategóriába sorolták ezeket az anyagokat. Megállapították hogy a tonalide (AHTN), esztron

(E1) és 17b-ösztradiol (E2) eltávolítása például nem valósítható meg eleveniszapos eljárással,

míg a diazepám (DZP) és ibuprofén (IBP) 25-50% körüli hatékonysággal távolítható el.

Oldalszám: 14/124

A citalopram (CTL), fluoxetin (FLX), 17a-etinilösztradiol (EE2) eltávolítása 50-75% közötti

hatékonyságot mutatott, a roxitromicin (ROX), naproxén (NPX), szulfametoxazol (SMX)

eltávolítása pedig 75-100% között volt a kísérleteik során [56].

1.4.4.2. Adszorpció az iszapmátrixban

A nyersiszap és az eleveniszap pelyheire – azok felületi tulajdonága miatt – jelentős

mennyiségű mikroszennyező rakódhat le. Még ha a biológiai lebontást nem is sikerül

biztosítani, az adszorbeálódott vegyületek az iszap eltávolításával együtt kivonhatók a

rendszerből [27], [17].

1.4.4.2. Teljeskörű lebegőanyag eltávolítás

Kontaktszűrőkben1 vagy nagy felületi terhelésű szűrőberendezésekben történhet meg a

teljeskörű szilárdanyag leválasztás. Ezen technológiai egység alkalmazásával a lebegőanyag

visszatartásával korlátozott mikroszennyező eltávolítás valósítható meg [27], [18].

A lebegőanyag és a mikroszennyező anyagok eltávolításában is kiemelkedő tulajdonságot

mutatnak a különféle aktívszenes eljárások. Ezek közül is a poralapú aktívszenes (PAC) eljárás

mutat nagy hatékonyságot, emellett pedig egyszerű adaptációs lehetőségeket is biztosít [57].

Ahogy számos szerző kiemeli, a PAC kifejezetten nagy potenciállal rendelkezik a

mikroszennyezők eltávolítása területén, és az ökotoxikológiai eredmények is jók [58]. Ahogy

Remy és szerzőtársai is megállapították, a PAC legnagyobb hatékonysága oly módon

biztosítható, ha a biológiai tisztítási fázis után az elfolyó szennyvízbe adagolják. Ez sok esetben

a már rendelkezésre álló infrastruktúra segítségével megvalósítható. A legfontosabb műszaki

kérdés ezzel a technológiai megoldással kapcsolatban, hogy a PAC-t és a vízfázist megfelelően

szeparálják. A fázisszétválasztásra leggyakoribb eljárás az ülepítés és a homokfogó műtárgyak

alkalmazása. Ezek mellett azonban hasznos kiegészítő eljárás lehet az ultraszűrés (UF), amely

a meglévő infrasturktúra mellett (pl. utóülepítő) tovább javíthatja a mikroszennyezők, a PAC

szemcsék, a baktériumok és vírusok eltávolítását [59]. A PAC adszorbens alkalmazásával mind

az ivóvíztisztításban, mind a szennyvíztisztításban akár 70%-os oldott szerves szén eltávolítás

érhető el [60].

1 Kontaktszűrő: Olyan berendezés, amelyben koagulációs előkezelést alkalmazunk.

Oldalszám: 15/124

Hátránya, hogy a poralapú aktívszenet regenerálni nehézkes, ezért leggyakrabban égetéssel

ártalmatlanítják, vagy ha az adszorbeált szennyező lehetővé teszi, akkor biológiai úton

stabilizálják.

Jonas Löwenberg és munkatársai öt mikroszennyező komponens eltávolítási hatékonyságát

vizsgálták PAC/UF kombinált eltávolítási eljárással svájci szennyvíztisztító telepeken. A

kísérletekben alkalmazott aktívszén fajlagos felülete 1300 m2/g, a jellemző szemcseátmérő

d50=15 µm volt. A vizsgált öt mikroszennyező közül (szulfametoxazol, karbamazepin,

mecoprop, diklofenák és benzotriazol) a szulfametoxazol esetében kisebb az eltávolítási

hatékonyság (58-68%), míg a másik négy esetében ez az érték 70-95% [61].

1.4.4.3. Membrán-eleveniszapos eljárás

Az membrán bioreaktoros (MBR) rendszerben a megnövekedett iszapkor miatt bizonyos

mikroszennyező anyagok eltávolítása kifejezetten jó hatékonysággal megvalósítható [27], [19].

A kommunális szennyvíztisztítás során gyakran alkalmazzák a membrántechnológia és az

eleveniszapos rendszerek kombinációját az utóülepítő kiváltására vagy kiegészítésére. Ezek a

kombinált megoldások a membrán bioreaktoros rendszerek [27], [20], amely technológiai

egységekben a membránok alkalmazási céljait, a szilárd szennyezőanyagok visszatartását és az

aerob reaktortér levegőztetést ötvözik.

Az MBR rendszerek napjainkban a legelterjedtebb és leghatékonyabb másodlagos

szennyvíztisztítási technológiák. Az MBR rendszerek kifejezetten előnyösek a hagyományos

eleveniszapos eljárásokkal szemben, mivel jobb fertőtlenítő hatást biztosítanak, kisebb a

helyigényük, alacsonyabb az iszaphozamuk, és a működésük nagyobb biomassza koncentráció

mellett valósítható meg [62].

Yang és szerzőtársainak munkája alapján megállapítható, hogy az MBR rendszerek olyan

minőségű elfolyó szennyvizet eredményeznek, amely akár újrafelhasználható vízminőséget

biztosíthat [63].

Amint a biológiai folyamatok ismertetése során már bemutattam, a megnövekedett iszapkor

esetén a mikrobiális összetevők változatossága javíthatja egyes esetekben a szerves

mikroszennyezők eltávolítási hatékonyságát [64]. Az MBR rendszer esetében tehát kiemelhető,

hogy a hagyományos eleveniszapos rendszerekkel összehasonlítva a nehezen degradálható

szerves mikroszennyezők, mint például a diklofenák, pravastatin vagy gemofibrozil is nagyobb

hatékonysággal távolíthatók el [65].

Oldalszám: 16/124

Alvarino és szerzőtársai tíz különböző szerves mikroszennyező (pl. diklofenák, roxitromicin,

karbamazepin) eltávolítását vizsgálták két MBR rendszerben különböző membrántípusokkal.

Mindegyik reaktortípussal 95% feletti mikroszennyező eltávolítási hatékonyság volt elérhető

[65].

1.4.5. Célzott mikroszennyezőeltávolítás a szennyvíztisztításban

A kommunális szennyvíztisztító telepek alkalmassá tehetőek arra, hogy a célzott nyomanyag-

eltávolítás megvalósítható legyen. Ezt a célkitűzést további technológiai elemeknek folyamatba

történő beiktatásával lehet megoldani. Erre a célra elsősorban azokat az eljárásokat lehet

figyelembe venni, amelyeket az ivóvíztisztítás vagy az ipari vízkezelés területén alkalmaznak.

Az ivóvíztisztítási technológiák közül az alábbi technológiai megoldások megfelelő

hatékonysággal képesek a mikroszennyezők eltávolítására:

• Kémiai oxidáció/fertőtlenítés: pl. ózonizálás, nagyhatékonyságú oxidációs eljárások

(AOP – Advanced Oxidation Processes).

• Szorpció speciális adszorbereken: granulált aktívszén vagy porított aktívszén.

• Anyagleválasztás nanoszűrés vagy fordított ozmózis révén.

Ezekre az eljárásokra a kommunális szennyvíztisztításban jelenleg még nem léteznek

irányelvek és előírások [27], [18].

Számos cikk és jelentés született ezen a területen, amelyek részletesen bemutatják az egyes

eljárásokat [66]. A 2. ábra Riberio munkája alapján összefoglalja, hogy 2004 és 2014 között az

Európai Unió területén milyen relatív gyakorisággal hivatkoztak a megjelent cikkekben a

különböző AOP technikákra. Az értékelés a 2013/39/EU irányelv anyagcsoportjait vette

figyelembe [67].

Oldalszám: 17/124

2. ábra: A különböző AOP eljárások relatív gyakorisága az EU szakembereinek cikkeiben [67]

Az elmúlt évtizedekben számos cikk jelent meg [67] a nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokról

a mikroszennyezők eltávolítását illetően. Giannakis és társai munkájukban [67] különböző

mikroszennyezők (különböző növényvédőszerek, diklofenák, 17 alfa-etinilösztradiol (EE2) és

17 béta-ösztradiol (E2)) eltávolítási hatékonyságát vizsgálták öt nagyhatékonyságú oxidációs

eljárással. A munkájukban a vizsgált eljárások az UV-C, UV-C/H2O2, szolár, Fenton és foto-

Fenton eljárások voltak. A vizsgálataiknál figyelembe vették, hogy az elfolyó szennyvízminták

milyen tisztítótelepekről származnak. Így vizsgálták, hogy a mechanikai tisztítás, az

eleveniszapos eljárás, a mozgóágyas biofilmszűrős reaktorok (MBBR) és a koagulációs

eljárások után milyen hatékonysággal lehet eltávolítani különböző mikroszennyezőket

(karbamazepin, diklofenák, atenolol, metoprolol, venlafaxin, klaritromicin, benzotriazol,

mecoprop) [51].

Arra a következtetésre jutottak, hogy az UV-C eljárással a leghatékonyabban az előzőleg

MBBR eljárással tisztított szennyvíz kezelhető, itt 10 perc után már 50% körüli eltávolítási

hatékonyság volt tapasztalható (a nyolc különböző mikroszennyező ugyanaz, mint az előző

kísérletükben). A többi előtisztítási művelet után is hasonló eredmények adódtak, így a

koagulációs után 70%-os hatékonyságot, az eleveniszapos után 75%-os, míg az MBBR tisztítást

követően 80%-os eltávolítási hatékonyságot értek el [51].

Az UV/H2O2 eljárással szintén a koagulációs eljárást követő utókezelés bizonyult a legkevésbé

hatékonynak, és az MBBR eljárás mutatkozott a leghatékonyabbnak. Itt 5 perces kezelés után

a vizsgált mikroszennyezők (a nyolc kiválasztott mikroszennyező esetében a kísérlet tárgyául

szolgáló szennyvíztisztító telep elfolyó vizéből) 85-98%-a eltávolításra került, a 10 perces

Fotolízis és H2O2

eljárások …

Fenton eljárások31%

Heterogén fotokatalízis 20%

Ozonos eljárások 11%

vegyes eljárások10%

Különböző AOP eljárások

összehasonlítása18%

Fotolízis és H2O2 eljárások

Fenton eljárások

Heterogén fotokatalízis

Ozonos oxidációs eljárások

vegyes eljárások

Különböző AOP eljárásokösszehasonlítása

Oldalszám: 18/124

kezelés után az MBBR és az eleveniszapos tisztítást követő utókezeléssel már 100%-os

eltávolítási hatékonyság volt elérhető. A koagulációs eljárással csak 15 perc után mértek 100%-

os eltávolítási hatékonyságot [51].

A szolár, Fenton és foto-Fenton eljárások eredményei jóval szélesebb spektrumban változnak

az előtisztítástól függően. A legalacsonyabb mikroszennyező eltávolítás 1 órás kezelés után a

koagulációs tisztítás utáni szolár és Fenton eljárások esetében tapasztalható Giannakis és társai

eredményei alapján [51]. Itt a szolár eljárás 5-6% közötti, míg a Fenton eljárás 7-9%-os

eltávolítási hatékonyságot mutatott. Az MBBR eljárást követő szolár kezeléssel 16-18%-os

mikroszennyező eltávolítás érhető el. A Fentonos eljárással a szerzők [51] hasonló

hatékonyságot értek el, 17-19%-ot. Az 1 órás kezelés a photo-Fenton-os eljárással a három

tisztítási konfiguráció esetében nagyon eltérő eredményeket mutatott. A koagulációs tisztítással

kiegészített kommunális szennyvíztisztítás 25%, míg az MBBR 52-54%-os eltávolítási

hatékonyságot mutatott. 100%-os eltávolítási hatékonyságot (UV/H2O2 + MBBR) a szerzők

viszonylag alacsony kezelési idő (5-10 perc között) esetén érték el. Az eleveniszapos tisztítást

követő foto-Fentonos eljárással 2,5 óra, valamint az MBBR tisztítást követő foto-Fentonos

eljárással 2,0 óra alatt érték el a 100%-os eltávolítási hatékonyságot. A szerzők [51]

megállapították, hogy a szennyvíztisztításban használt jelenlegi eljárások jelentősen

befolyásolják az utánkapcsolt technológiákkal elérhető legmagasabb eltávolítási

hatékonyságot.

A vizsgált öt eljárás közül a koagulációs eljárás minden esetben a legalacsonyabb eltávolítási

hatásfokot eredményezte, ennél jobbnak bizonyult az eleveniszapos eljárás, amely egyébként

számos nagyhatékonyságú oxidációs eljárás esetében az MBBR tisztítást követő

eredményekhez hasonló kiemelkedő eltávolítási hatékonyságot mutatott [51].

A szennyvíztisztítás negyedik fokozataként nem csak a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások

alkalmazhatóak. Az adszorpciós eljárások, valamint az adszorpciós eljárásokkal kombinált

oxidációs eljárások is kiemelkedő eredményeket mutatnak a mikroszennyezők eltávolításának

területén. Cataldo és szerzőtársai munkájukban [68] egyes adszorpciós és nagyhatékonyságú

oxidációs eljárások eltávolítási hatékonyságát vizsgálták 4-nitrofenol eltávolítása céljából. Az

adszorpciós eljárás során 300, 600 és 1200 mg/l koncentrációjú modellszennyvízzel vizsgálták

az adszorpció hatékonyságát. A szerzők [68] a kísérletek során az adszorbenst 6 ml/perc

térfogatárammal terhelték. A kísérletükben 1500 ml térfogatterhelés esetében a 300 mg/l 4-

nitrofenol tartalmú minta esetében 95-97%-os eltávolítási hatékonyságot, 600 mg/l

Oldalszám: 19/124

koncentrációjú mintával 78-80%-ot, míg 1200 mg/l koncentációjú mintával 34-35%-os

hatékonyság értek el. A szerzők [68] vizsgálták a különböző nagyhatékonyságú eljárásokat

aktíveszenes adszorpcióval kombinálva. Megállapították, hogy heterogén fotokatalízissel és

ózonos oxidációval kombinált abszorpciós eljárás esetében:

• 0,5 g adszorbens (granulált aktívszén) adagolásával2 a modellszennyvízben levő

mikroszennyező (4-nitrofenol) 27-28%-a 1 órás kezelési idő alatt távolítható el, 2 óra

alatt 50%-a és 3 óra alatt megközelítőleg a mikroszennyező 80%-a távolítható el.

• 1,0 g adszorbenst adagolva 1 óra kezelési idő alatt 48-49%, 2 óra alatt 74-75%-a, míg 3

órás kezelést követően a mikroszennyező (4-nitrofenol) 93-94%-a távolítható el.

• 1,5 g abszorbenst adagolva 1 óra kezelés után 71%, 2 óra után 83-84%, majd 2,5 óra

után 100%-os ltávolítási hatékonyság érhető el [68].

1.4.5.1. Oxidációs eljárások – ozonizálás

Az ózonos oxidációs eljárásokat széles körben használják a szennyvíztisztításban [69]. Mivel

az ózon nem stabil vizes környezetben, ezért számos különböző megoldás létezik a gáz-víz fázis

keveredésére annak céljából, hogy az ózon a vízben oxidációs hatást fejtsen ki. Első lépésként

az ózon bomlásakor oxidatív szabad gyökök keletkeznek, amelyek a keletkezésüket követően

reakcióba lépnek a szerves vegyületekkel [39]. Az ózon egy rendkívül erős oxidálószer a magas

redoxpotenciálja miatt (pH = 7 esetén 2,07 V). Az oxidációs hatása az instabil háromatomos

molekulaszerkezet bomlása során felszabaduló naszcensz oxigénnek tulajdonítható (1.

reakcióegyenlet). Ennek az erős oxidációs hatásnak köszönhetően képes a szén-szén kettős

kötéseket, illetve az aromás vegyületeket bontani [70]. Az ózont leggyakrabban elektromos

kisülés segítségével oxigénből állítják elő. Az oxigént elektromos kisülésen vezetik át, ahol

naszcensz oxigén keletkezik, amely a levegő molekuláris oxigénjével egyesülve ózont képez.

Felhasználásakor külön figyelmet kell fordítani a hőmérsékletre, a pH-ra, különböző sók és

szerves anyagok koncentrációjára, víztisztításban kiemelten a nitrit tartalomra [71], [72].

𝑂3 → 𝑂2+,𝑂′

1. reakcióegyenlet: Ózon molekula bomlása kétatomos oxigén molekulává, valamint naszcensz oxigénné

2 A kísérletek során a granulált aktívszén 4 g volt 1200 mg/l 4-nitrofenol koncentrációjú modell szennyvizet 550

ml mintanagyság mellett 80% eltávolítási hatékonysággal tudott tisztítani [68].

Oldalszám: 20/124

Az ózon a vízkezelésben, szennyvíztisztításban számos szennyező és nemkívánatos komponens

eltávolítására alkalmas. Képes a szervetlen anyagokat (ionokat) és az oldott gázokat (például

H2S) egy lépésben gyorsan oxidálni. A vizekben az íz- és szagrontó anyagokat, pl. a mangán és

vas ionokat, színt befolyásoló-, illékony-, humin-, aromás anyagokat képes oxidálni [73], így

azok oldott állapotból oldhatatlan állapotba kerülnek, és szűréssel könnyen eltávolíthatók [74].

Ha a naszcensz oxigén nem talál oxidálandó anyagot, egy másik naszcensz oxigénnel azonnal

reagál, és viszonylag gyenge oxidációs hatású kétatomos oxigén molekulává egyesül (2.

reakcióegyenlet).

, 𝑂′+,𝑂′ → 𝑂2

2. reakcióegyenlet: Két naszcensz oxigén egyesülése kétatomos oxigén molekulává

A 2. reakcióegyenletben bemutatott folyamat eredménye, hogy az ózon nem alkalmas

hosszútávú fertőtlenítő, oxidáló hatás kifejtésére.

Az ózon fertőtlenítő hatása nagyban függ az aktuális pH-tól. 8,0-nál nagyobb pH érték esetében

például nagyon nagy reakcióképességű hidroxil- és szerves gyökök képződnek a vízben ózon

és szerves anyagok jelenlétében. Ezek a hidroxil- és szerves gyökök katalizálják az ózon és a

szerves anyagok bomlását, lényegében reprodukálva önmagukat. Enyhén savas közegben az

ózon szelektíven oxidál és a folyamat lassan megy végbe. Az ózon két módon fejtheti ki hatását

az oxidálandó anyagokkal szemben, nevezetesen direkt és indirekt reakcióval. Ezek a

különböző reakciók más és más bomlástermékeket eredményeznek, és eltérő

reakciómechanizmusuk van. A 3. ábra szemlélteti az oxidáció reakciómechanizmusát direkt és

indirekt módon [75]. Az indirekt mechanizmus gyökképződéssel jár. Az első lépés az ózon

bomlása vizes közegben, amely gyorsítja a hidroxil-gyökök (OH•) képződését. A reakció nem

szelektív, és rendkívűl gyors (k= 108 – 1010 M-1 s-1). A gyökök reakciója összetett, és számos

tényező befolyásolja.

Oldalszám: 21/124

3. ábra: Az oxidáció direkt és indirekt reakciómechanizmusa [75]

Az ozonizálás segítéségével a szennyvizben lévő, biológiai úton nehezen lebomló anyagok

átalakítása és a KOIcr csökkentése érhető el [76].

Az ozonizálást az utótisztítás során alkalmazzák. Ennek oka, hogy a kémiai oxidációval csak a

biológiai, illetve az adszorptív úton el nem távolítható vegyületek koncentrációjának

csökkentése valósítható meg.

Az ózon a nitrittel gyorsan reakcióba lép, ezért a hatékony ozonizálás előfeltétele a teljes

nitrifikáció. Ennek tükrében az ózonszükséglet a maradék oldott szén és az esetlegesen

megmaradt nitrit mennyiségétől is függ.

Az eljárás három főbb részből áll, amelyek együttesen képezik a 4. ábra szemléltetett

technológiát. A három részelem:

• ózontermelés, mely során az ózon a helyszínen állítható elő tiszta oxigénből és

levegőből egyaránt, csendes nagyfeszültségű elektromos kisülés segítségével,

• reakciókamra,

• ózonmegsemmisítő.

Oldalszám: 22/124

4. ábra: Ózonizálás [27]

Az ózon hatására lejátszódó oxidáció során a biológiailag nem lebomló anyagok egy része

biológiailag hozzáférhető szerves komponenssé alakul. Egyes irodalmi adatok alapján az

oxidáció hatására a BOI5 akár 150%-ra is növekedhet a KOI csökkenéssel párhuzamosan. Ezért,

valamint a folyamat során keletkező transzformációs termékek keletkezése miatt, szükségszerű

egy után-kapcsolt biológiai fokozatot beépíteni. Az ózonreaktort a szennyvíz 10 - 30 perces

tartózkodási idejére kell méretezni, és gondoskodni kell a finombuborékos levegőztetésről [27].

Danièle Mousel és munkatársai a kommunális szennyvíztisztító telepeken a mikroszennyező-

anyagok eltávolításának az energiaigényét tanulmányozták. Ózonos oxidációs, granulált

aktívszenes és a por alapú aktívszenes eljárásokat vizsgálták [77].

A klasszikus szennyvíztisztítási technológiákhoz kapcsolt további eljárások – például azok,

amelyek a szerves mikroszennyezők eltávolítását is tudják kezelni – növelik az

energiaszükségletet, ezáltal a környezeti és a gazdasági hatásuk is nő. Viszonylag kevés

tanulmány foglalkozott azzal, hogy az eltávolítási folyamatok milyen energiatöbbletet

képviselnek a szennyvíztisztításban. Az 5. táblázat összefoglaló jelleggel mutatja be több szerző

eredményeit az ózonizáció energiaigényére vonatkozólag. Az összehasonlítást a szennyvíz

térfogategységére számított, a mikroszennyezők eliminálásához szükséges KWh energiaigény

alapján végezték (KWhel/m3) [77].

Oldalszám: 23/124

5. táblázat: Irodalmi adatok mikroszennyezők eltávolításának energiaigényeiről [77]

Eljárás Energia igény

[KWhel/m3] Leírás

Irodalmi

forrás

Ózonos

oxidáció

0,03-0,12 Nagymértékű ózonizáció, utókezelés nélkül [78]

0,12 Az ózon adagolás: 5,7 g/m3, ózonos homokkal szűrő (60 l/s) [57]

0,1-0,2 Kórházi szennyvizek MBR előkezelési technológiával és ózonos

eljárással (5-10 g/m3) [79]

0,035 Nagymértékű utólagos ózonizáció 0,6 g/g ózondózissal, oldott

szerves szén tartalon nélkül. [80]

0,04-0,09 Laboratóriumi ózonos kezelés a célkomponensek 90%-os

eltávolítására [81]

0,045-0,05 Nagyméretű és pilot tanulmányok (0,015 kWhel/m3), homokszűrő

nélküli technológia. [82]

Az 5. ábra három szennyvíztisztítótelep ózonos oxidációs eltávolítási energiaigényét

szemlélteti. A három telep (A, B, C) külön jelölve van az 5. ábra.

Az „A” telep 12 000 lakosegyenértékű, 1200-as összes ágykapacitással rendelkező kórház

szennyvizét is fogadja 83 l/s terheléssel. Két párhuzamosan kapcsolt 32,5 m3-es ózonizáló

reaktorban játszódik le az ozonizáció. A technológiát követően utótározó tó után kapcsolt

víztározóban pihentetik a tisztított szennyvizet.

A „B” telep 50 000 lakosegyenértékű, két párhuzamos tisztítórendszerrel rendelkezik, 320 l/s

maximális terhelhetőséggel. A recirkulációs ágon egy dinamikus ózonbevezetés biztosítja az

ózonizálást, és kiegészítő eljárásként PAC adagolása is lehetséges.

A „C” telep 30 000 lakosegyenértékű és 56 l/s maximális terhelésű (átlagosan 18 l/s terhelésű).

Két párhuzamos ózonizáló rendszer biztosítja a további szennyvíztisztítást. Az egyik sor

ózoninjektorral, míg a másik diffúziós ózon bevezetéssel oldja meg az ózon reaktortérbe

juttatását. Az injektoros vonal utáni kezelést egy fluidágyas reaktor biztosítja.

Az 5. ábra értékeinek (KWhel/m3) a kiszámítása során a szerzők alapul vették az ózon előállítási

költségét és az alapanyagok költségét is. Az 5. ábra a három különböző szennyvíztisztító

telepen alkalmazott ózonizáló rendszer különböző dózisértékek alkalmazása mellett kapott

fajlagos energiaigény eredményeit foglalom össze. Az „A” telep esetében 2,5 és 5,0 g/m3 volt

az ózondózis, míg a „B” telepen esetében 2,0 és 5,0 g/m3. Az energiaigény így fajlagosan 0,043

és 0,083 kWhel/m3. Az 5. ábra alapján megállapítható, hogy az ózon injektálást alkalmazó

eljárásnak jelentősen nagyobb a fajlagos energiaigénye [77].

Oldalszám: 24/124

5. ábra: Specifikus energiaigény három ózonos oxidációt alkalmazó szennyvíztisztítótelep esetében [80]

Danièle Mousel és munkatársai eredményei arról tanúskodnak, hogy a szennyvíztisztító

telepeken alkalmazott ózonos oxidációs eljárás a mikroszennyezők eltávolítása érdekében

jelentősen magasabb energiaigényű, mint az adszorpciós eljárások [77].

1.4.5.2. Nagyhatékonyságú oxidációs eljárások

A nagyhatékonyságú oxidációs eljárások (AOP eljárások) hatékonyságát Riberio és

munkatársai tanulmányozták [67]. A kémiai oxidációs folyamatokról megállapították, hogy az

AOP eljárások képesek degradálni a szerves mikroszennyezőket és a legtöbb komplex

vegyületet [67]. Ezeknek az eljárásoknak a használata során hidroxil gyökök (HO•) képződnek,

amelyek oxidálják a szerves szennyező anyagokat. Az AOP eljárások hatékonysága azon

alapul, hogy az erős oxidáló vegyületek (E0=2,8 V) degradálják a mikroszennyezőket, és a

reakciósebességük 109 l/mol/s értékben állandónak tekinthető [83]. Az oxidáció eredményeként

CO2, H2O és számos más szervetlen ionok képződnek [84]. Az AOP eljárásokat a következő

alfejezetekben ismertetem részletesen.

UV/H2O2 kombinált eljárás

A megfelelő hullámhosszúságú ultraibolya besugárzás fotokémiai úton bontja az oxigén-oxigén

kötéseket, így generálva a H2O2-ből OH• gyököket. Ezen folyamat során a foton és az OH•

gyökök oxidálják a mikroszennyezőket [85]. A H2O2 bontása elméletileg 2 OH• gyököt generál

a 3. reakcióegyenlet értelmében:

𝐻2𝑂2 + ℎ𝑣 → 2𝑂𝐻∙

3. reakcióegyenlet: Hidrogénperoxid foton hatására történő bomlása

0 0,05 0,1 0,15 0,2

(A) 2,5

(B) 2

(C, diffúz) 3

(C, diffúz) 7

(C, injektált) 5

Energiaigény [kWhel/m3]

Szűrés/fázisszétválasztás szivattyúzás energiaigénye

Ózon előállítása Nem részletezett további adatok

Oldalszám: 25/124

Az OH• gyökök képződése az UV/H2O2 rendszerben elméletileg független a pH-tól és a

hőmérséklettől. A gyakorlatban azonban a kvantum hatékonyságot befolyásolja a pH, mivel a

CO32- és a HCO3

- ionok, valamint a vízben oldott egyéb szervetlen szennyezők [86] kiváló OH•

gyökbefogók (4. reakcióegyenlet és 5. reakcióegyenlet) [66].

∙ 𝑂𝐻 + 𝐻𝐶𝑂3− → 𝐻2𝑂 + 𝐶𝑂3

∙ 𝑘 = 8 × 106𝑀−1𝑠−1

4. reakcióegyenlet: A hidrogénkarbonát hatása az OH· gyök képződésére

∙ 𝑂𝐻 + 𝐶𝑂32− → 𝐻𝑂− + 𝐶𝑂3

− 𝑘 = 3 × 109 𝑀−1𝑠−1

5. reakcióegyenlet: A karbonát ion hatása az OH· gyök képződésére

A CO2 potenciális OH• gyökbefogó, tehát a szerves anyag mineralizációja során keletkező CO2

a további OH• gyökök képződését negatívan befolyásolja [66].

Afonso-Olivares és szerzőtársai munkájukban 23 különböző gyógyszerszármazék eltávolítási

hatékonyságát vizsgálták H2O2/UV-C nagyhatékonyságú oxidációs eljárással.

Szennyvíztisztító telep elfolyó vizével kísérleteztek, amihez utólagosan adagolták az

eltávolítani kívánt komponenseket (6. táblázat). A szennyvízminta 1344 µS/cm fajlagos

elektromos vezetőképességű és 20,4 mg/l TOC koncentrációjú volt. A kísérleti UV lámpa 14

W teljesítményű volt, hullámhossza 254 nm [87]. Egyes komponensek esetében a reakcióidő

maximum 5 perc (pl.: ciprofloxacin, diklofenák, ketoprofén, metamizol, omeprazol) vagy 75

perc (atenolol, koffein, karbamazepin, paraxanthin, propanolol). Az eredményeiket a 6.

táblázatban foglalom össze, amely táblázatból jól látszik, hogy 25 mg/l H2O2 dózis mellett a

koffein és az ofloxacin mineralizációja 90%-nál kisebb. Minden más komponens 95%-nál

nagyobb hatékonyságot mutat. Érdekesség, hogy a paraxantin mineralizációja 5 mg/l H2O2

dózis mellett nem valósul meg, azonban 15 mg/l felett ugrászszerűen megnő, és végül 99%-os

hatékonyságot mutat 25 mg/l-es dózis esetén.

6. táblázat: UV/H2O2 oxidációs eljárás eltávolítási hatékonysága 23 mikroszennyező komponensre különböző H2O2

koncentrációk esetében [87]

H2O2 dózis

[mg/l]: 5 15 20 25

Komponens C/C0 degradáció

[%] C/C0

degradáció

[%] C/C0

degradáció

[%] C/C0

degradáció

[%]

atenolol 0,66 34 0,11 89 0,09 91 0,00 >99

bezafibrát 0,19 81 0,01 99 0,02 98 0,00 >99

koffein 0,74 26 0,12 88 0,15 81 0,13 87

karbamazepin 0,48 52 0,02 98 0,07 93 0,00 >99

ciprofloxacin 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

klofibrinsav 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

diklofenák 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

eritromicin 0,66 34 0,30 70 0,24 76 0,00 >99

Oldalszám: 26/124

fluoxetin 0,02 98 0,08 92 0,02 98 0,00 >99

gemfibrozil 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

ibuprofén 0,33 67 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

ketoprofén 0,03 97 0,06 94 0,08 92 0,05 95

metamizol 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

metronidazol 0,30 70 0,21 79 0,08 92 0,00 >99

naproxén 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

nikotin 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

ofloxacin 0,30 70 0,26 74 0,24 76 0,21 79

omeprazol 0,02 98 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

paraxanthin 1,00 0 0,14 86 0,11 89 0,00 >99

propranolol 0,18 82 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

ranitidin 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

szulfametoxazol 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99 0,00 >99

trimetoprim 0,65 35 0,14 86 0,17 83 0,04 96

Ultraibolya (UV) sugárzás mikroszennyező eltávolítási hatékonysága

A korszerű UV alapú oxidációs eljárások hatékonyságát számos esetben bizonyították [86].

Különböző szennyezett felszíni vizek és szennyvizek esetében egyaránt publikáltak

eredményeket [88]. Canonica és szerzőtársai megállapították, hogy az UV oxidációval kezelt

vizekből a gyógyszermaradványok kiürülése semleges pH-nál 17 alfa-etinilösztradiol, EE2

vegyület esetében 0,4%, diklofenák esetében 26%, szulfametoxazol és iopromid esetében 15%

körüli hatékonyságot mutatott [89]. Afonso-Olivares és szerzőtársai [87] munkásságának az

eredményeit a 7. táblázatban foglalom össze. A táblázatból jól látszik, hogy UV besugárzás

hatására a kísérletekben például a gemfibrizol, a naproxén és a paraxantin eltávolítása nem

valósul meg, míg számos mikroszennyező, mint pl. a diklofenák vagy a ketoprofén eltávolítása

100% közeli értéket mutat.

7. táblázat: Eltávolítási hatékonyság 23 gyógyszerszármazékra nézve [87]

Komponens C/C0 arány

bomlási

hatékonyság

[%]

Komponens C/C0 arány

bomlási

hatékonyság

[%]

atenolol 0,70 29,57 metamizol 0,00 >99,0

bezafibrát 0,18 82,02 metronidazol 0,31 68,94

koffein 0,89 10,99 naproxén 1,00 0,00

karbamazepin 0,81 18,90 nikotin 0,05 94,73

ciprofloxacin 0,00 >99,0 ofloxacin 0,29 71,00

klofibrinsav 0,00 >99,0 omeprazol 0,01 98,52

diclofenák 0,00 >99,0 paraxantin 1,00 0,00

eritromicin 0,67 32,87 propranolol 0,20 >99,0

fluoxetin 0,16 83,57 ranitidin 0,00 >99,0

gemfibrozil 1,00 0,00 szulfametoxazol 0,00 >99,0

ibuprofén 0,36 63,59 trimetoprim 0,81 18,80

ketoprofén 0,00 >99,0 átlag 0,37 63,3

Oldalszám: 27/124

Hidrogén-peroxid (H2O2) eljárások eltávolítási hatékonysága

Az AOP eljárások során H2O2 hozzáadásával javítható az OH• gyökök képződésének a

dinamikája. A módszer széleskörűen elterjedt a szerves szennyezők eltávolításában. Rosenfeld

publikálta, hogy hulladékokból történő szerves anyag elválasztására is alkalmazható az eljárás

[90]. Jelenleg az a tendencia, hogy a hidrogénperoxidos eljárásokat kiegészítik UV és más

eljárásokkal. Ezek alkalmazása kiemelkedő mineralizációs hatékonyságot mutatott [87].

Fenton folyamatok eltávolítási hatékonysága

A nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokat napjainkban a hulladékkezelésben, a szerves

mikroszennyezők eltávolításában, és a vízvédelem egyéb területein széleskörűen alkalmazzák.

Ezeket leggyakrabban a biológiailag nehezen bontható, nagy stabilitású anyagok eltávolítására

[91] vagy fertőtlenítő eljárások esetében alkalmazzák [92], [93].

Az AOP-k közül a Fenton-féle reagensen alapuló eljárások hatékony és gyakran alkalmazott

eljárásnak minősülnek egyszerűségük és széleskörű alkalmazhatóságuk (számos szerves

mikroszennyező komponens nagy hatékonyságú mineralizációjára alkalmasak) miatt [94]. Az

első Fenton eljárást a maleinsav oxidációjának esetében alkalmazták [95], [96]. A Fenton

folyamat a legnagyobb hatékonyságot pH=3 esetében mutatja, és négy részlépésben megy

végbe: oxidáció, semlegesítés, flokkuláció, ülepítés [97].

Alapesetben a szerves anyagoknak az eltávolítása két részlépésben megy végbe, ahol először

az oxidációs lépés, majd a koagulációs lépés következik [98]. A szerves anyagok oxidációja

során (6. reakcióegyenlet és 7. reakcióegyenlet) OH• gyökök és koaguláns anyagok

keletkeznek. Ennek mechanizmusát az alábbi reakcióegyenletek ismertetik:

𝐹𝑒2+ + 𝐻2𝑂2 → 𝐹𝑒3+ + 𝑂𝐻− + 𝐻𝑂•

𝑅𝐻 + 𝐻𝑂• → 𝑅• + 𝐻2𝑂

6. reakcióegyenlet: Fenton-reakciók (I) – oxidáció

ahol: RH a szerves szennyezőanyagot jelöli.

𝑅• + 𝐹𝑒3+ → 𝑅+ + 𝐹𝑒2+

𝐹𝑒2+ + 𝐻𝑂• → 𝐹𝑒3+ + 𝑂𝐻−

7. reakcióegyenlet: Fenton-reakciók (II) – koaguláció

Oldalszám: 28/124

A Fenton-folyamatok előnyeit és hátrányait a 8. táblázat foglalom össze P.V. Nidhees és R.

Gandhimathi munkája alapján, amelyből látszik, hogy a Fenton folyamatok legnagyobb előnye

a költséghatékonyság és az alacsony energiaszükséglet [96].

8. táblázat: A Fenton-folyamatok előnye és hátránya [108]

Előnyök Hátrányok

A folyamatnak nincs további energia szükséglete a

H2O2 aktiválásához

A folyamat a vastartalmú ionokat gyorsabban

fogyasztja, mint ahogyan regenerálni tudja

A Fenton-folyamat viszonylag olcsó, könnyen

fenntartható és kezelhető

A vasion tartalmú iszapok további kezelése

szennyvíztisztító telepeken erőforrásigényes

Rövid reakcióidő mellett teljes oxidációs

folyamatok zajlanak le

A folyamat hatékonysága szűk pH (2-3) tartományban

bizonyul jó hatékonyságúnak

A folyamat homogén katalitikus jellegű A vas ionok deaktiválhatják komplex ionokon keresztül

(foszfát ionok, közti bomlástermékek) a folyamatot

Nincs szükség energia befektetésre A vizekben a bomlástermékek új szennyező

komponenseket generálhatnak.

A 9. táblázatban különböző Fenton eljárásokat mutatok be P.V. Nidhees és R. Gandhimathi

munkája alapján [96]. Így például a táblázatból látszik, hogy a diklofenák eltávolítására Foto-

Fenton eljárást alkalmaztak.

9. táblázat: Fenton eljárások [96]

Szennyező Eljárások Reakció idő

[min] Referencia

paracetamol 60 °C, pH=2,6, 5 h, magnetit= 6 g/l, H2O2 = 28 mM 100 [99]

diklofenák Foto-Fenton, 50 °C, pH=2,8, 1h, Fe3+ = 14 mg/l, H2O2 =

340 mg/l, 100 [100]

ibuprofén Foto-Fenton, 37 °C pH=7,6, 90 min, Fe2+ = 5 mg/l, H2O2

= 50 mg/l 100 [101]

karbamazepin Szobahőmérséklet, pH=3, 180 min, Fe2+ = 0,016 mM,

H2O2 = 0.8 mM >90 [102]

17-β ösztradiol 20 °C, pH=7,47, 22 h, α-FeOOHR = 5 g/l H2O2 = 9,7

mM N.A. [103]

esztron Szobahőmérséklet, pH = 3,0, 160 min Fe3+ = 20,8 μM,

H2O2 = 1664 μM 98,4 [104]

szulfametoxazol 20 °C, pH 2,5–2,8, 7 h, Fe2+ = 2,6 mg/l, H2O2 = 30–210

mg/l N.A. [103]

Katalitikus eljárások hatékonysága

A víztisztítás során – amint az a katalitikus eljárásoknál ismert – megkülönböztetünk heterogén

és homogén katalitikus eljárásokat, valamint ismertek a biokatalitikus folyamatok is.

A homogén katalízis rendkívül szelektív. Általában az átmenetifém-komplex vagy a speciális

szerves vegyület a reaktánsokkal és az oldószerrel egy fázisban helyezkedik el. Hátrányuk a

magas költség, valamint az, hogy a reakció lejátszódása után nehéz a katalizátort elválasztani a

terméktől [105].

Oldalszám: 29/124

A heterogén katalizátor a reaktánsokkal nem elegyedik, tőlük fázishatár választja el. A

katalizátorok lehetnek nagy fajlagos felületű, porózus anyagok, amelyek esetében a reakció a

katalizátor felületén és a pórusokban játszódik le. Előnyük, hogy könnyű elválasztani a

terméktől és olcsóbbak, mint a homogén katalizátorok. Hátrányuk, hogy sok esetben nem

szelektívek [106].

A biokatalizátorok nagy fajlagos aktivitással rendelkező fehérje-típusú vegyületek, amelyek

csak meghatározott reakciót katalizálnak. Előnyük a nagy szelektivitásukban rejlik. Hátrányuk,

hogy rendkívül drágák és érzékenyek a hőmérsékletre, pH-ra, oldószerre, ionerősségre,

valamint a szennyező komponens koncentrációjára [107].

Az AOP technikákkal foglalkozó cikkek jelentős hányada a katalitikus eljárások közül a

heterogén fotokatalízis témájában születik. Ana R. Ribeiro és szerzőtársainak munkájából is az

látszik, hogy a vizsgált időszakban a cikkek 20%-a fotokatalízis területén született [67]. A

heterogén fotokatalízis indukálta „napfény” zöld technológiai adaptáció a szerves

mikroszennyezők eltávolítására alkalmas. A leggyakrabban vizsgált katalizátor a TiO2, a nagy

aktivitása és nagy kémiai és fotokémiai stabilitása miatt. Hátránya a szélessávú energiaigény

(3,0-3,2 eV), amely az elektromágneses spektrumban az UV tartományt is fedi. A

fotokatalitikus eljárások során keletkező oxidánsokat mérhetjük olyan anyagok segítségével,

amelyek elnyelik/szorbeálják ezeket. Izopropil-alkoholt (IPA), NaHCO3-ot és p-benzokinont

(BZQ) használnak erre a célra [108]. Yi és szerzőtársainak munkája tárgyalja az Ag3PO4

katalizált vízbontását, valamint a metilén-kék fotodegradációját a látható fény tartományában.

Munkájukban jelentős degradációt mutattak ki a vizsgált különböző szerves szennyezők,

gyógyszermaradványok esetében [109]. Mir Edris Taheri és szerzőtársai a biszfenol-A

fotokatalitikus degradációját vizsgálta Ag3PO4 és Ag3PO4/TiO2 katalizátorokkal.

Következtetésük az volt, hogy a vizsgált katalizátor igen érzékeny a látható spektrális

tartományban, ezért különösen alkalmas a vizek kármentesítésére, szennyvizek tisztítására

[110].

Nuno F.F. Moreira és szerzőtársai cikkükben ismertetik, hogy a fotokatalitikus eljárások a

leghatékonyabbak a szerves mikroszennyezők bontásában és mineralizációjában [111]. Az

eredmények egy részét összefoglaló jelleggel a

Oldalszám: 30/124

10. táblázatban szemléltetem [111].

Oldalszám: 31/124

10. táblázat: Fotokatalitikus eljárások szennyező komponens eltávolításai hatékonysága [111]]

Szennyező komponens Fotokatalitikus eltávolítási

hatékonyság (26 perces retenciós idő

mellett)

diklofenák kb. 90%

ibuprofén kb. 75%

szulfametoxazol kb. 80%

propranolo kb. 75%

karbamazepin kb. 100%

17-alfa-etinilösztradiol (EE2) kb. 90%

17-béta-ösztradiol (E2) kb. 70%

A táblázatban bemutatott eredményekből látszik, hogy fotokatalitikus eltávolítással a

diklofenák és a 17-alfa-etinilösztradiol 26 perces retenciós idő mellett 90%-os hatékonysággal,

míg a karbamazepin szennyezőanyag eltávolítása 100%-ban megvalósítható.

Elektrokémiai oxidáció

Az elektrokémiai nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokat (EAOP) az elmúlt évtizedben

laboratóriumi és félüzemi kísérletek formájában számos víz- és szennyvíztisztítási projekt

esetében alkalmazták [112]. Ugyanakkor az eljárást ökológiai károk mérséklésére is

alkalmazták élővizek esetében [113]. Az eljárások során hidroxil gyökök állíthatók elő

közvetlenül elektrokémiai eljárásokkal (anódos oxidáció, AO) vagy Fenton- reagenssel. Az in-

situ hidroxil gyökök a második legerősebb oxidálószerek [114]. A folyamatok során

környezetbarát módon állítható elő az OH• gyök, amelynek standard redukciós potenciálja,

E=2,8 V, és amely a nem szelektív oxidáció során a szerves szennyezőket CO2, H2O

vegyületekké és szervetlen ionokká mineralizálja [115]. Különböző szennyvíztípusok esetében

az elektrokémiai oxidáció hatékony mineralizációs folyamatnak bizonyult [116]. Az

elektrokémiai oxidáció során a szennyező anyagok közvetlenül oxidálódnak az anódon

keresztül történő direkt elektronáramlás révén. Az oxidáció másik módja a közbenső oxidáció,

amikor a lejátszódó folyamat generálja az anód felületén az OH• gyököket [117]. A

leghatékonyabb anódok erre a célra a nem aktivált BDD-k, azaz a bórhoz adagolt gyémánt

(boron droped diamond) vékonyfilm elektródák [118], amelyek elenyészően kis mértékben

adszorbeálják a generált OH• gyököket az egyéb típusú elektródákhoz képest [117].

Az oxidáció eltávolítási hatékonyságát különböző festékanyagokon vizsgálva, Enric Brillas és

munkatársainak [113] munkája alapján összegzi a 11. táblázat, amelyből látszik, hogy egyes

anyagok, mint pl. a Novacron sárga, vagy a Ramazol Red (BR) kiugróan magas energiaigény

160 kWh/m3 mellett a többi festékszármazékhoz képest alacsony KOIcr-ben mérhető

Oldalszám: 32/124

eltávolíthatóságot mutatott. Ezzel szemben a methyl vörös 11 kWh/m3 energiaigény mellett,

– ami a vizsgált módszerek eljárások közül a legalacsonyabb – 100%-os eltávolítást biztosított.

11. táblázat: Anódos oxidáció hatékonysága különböző festékszármazékokra vonatkozóan [113]

Festékek

megnevezése

koncentráció

[mg/dm3]

alkalmazott

áramsűrűség

[mA/cm2]

elektrolízis

ideje [h]

KOIcr

eltávolítás

[%]

Energiaigény

[kWh/m3]

PbO2 anód

Alap sárga 2

(Auramine-O) 150 50 4 68 26,4

Ti/Ru0,3Ti0,7O2 anód

Savas piros 2

(metil vörös) 11,4 30 2,5 100 11,0

Savas piros 2

(metil vörös) 100 60 6,5 35 89,4

Pt anód

Savas piros 2

(metil vörös) 100 60 6,5 52 75,2

Alap kék 9

(metilén kék) 60 50 14 75 33,6

Novacron Sárga 250 60 6 40 163

Remazol Red

BR 250 60 6 35 161

„3 dimenziós” elektróda

Savas

Narancssárga

(metil narancs)

1150 2 0,67 94 14,6

Clément Trellu és szerzőtársai munkája alapján megállapítható, hogy a huminsavak

eltávolításában az elektrokémiai oxidációs folyamatok szintén hatékonyan alkalmazhatóak a

víztisztítás területén. Eredményeikből kiderül, hogy 7 órás kezelés után (1000 mA áramerősség

mellett 16,2 mg/l koncentrációjú huminsavas oldat esetében) 99% körüli TOC eltávolítás érhető

el [112].

Ignasi Sirés és Enric Brillas kutatásai alapján [119] megállapítható, hogy az anódos

elektrokémiai oxidációs eljárások gyógyszerszármazékok eltávolítására is kiválóan alkalmasak.

A 12. táblázatban több kutatócsoport eredményeit foglalom össze (az anód típusa, a vizsgált

oldat összetétele, az alkalmazott áramerősség, a vizsgálat ideje, valamint az eltávolítás

hatékonysága (TOC-ben kifejezve)) szempontok alapján. A táblázatban olvasható eredmények

közül a 17-béta-ösztradiol (94%), a klofibrinsav (98%), diklofenák (97%), ibuprofén (92%), a

ketoprofén (100%) és a paracetamol (98%) mutatták a legnagyobb eltávolítsi hatékonyságot az

adott kísérletek alapján.

Oldalszám: 33/124

12. táblázat: Anódos oxidáció hatékonysága különböző gyógyszerszármazékokra [119]

Gyógyszer-

maradvány

Alkalmazott

anód oldat

Áramerősség

[mA]

Elektrolízis

ideje [min]

TOC

eltávolítás

[%]

hivatkozás

17-alfa-

etinilösztradiol

(EE2)

Ti/SnO2

100 ml (2,0

mg/l 0,2 M

Na2SO4

oldatban

pH=6,2)

60 480 79 [120]

17-béta-

ösztradiol (E2) BDD

250 ml (0,5

mg/l 0,1 M

Na2SO4

oldatban

pH=6,0)

350 270 94 [121]

klofibrinsav

Pt 100 ml (179

mg/l 0,05 M

Na2SO4

oldatban

pH=3,0)

300 420

36

[122] BDD 98

diklofenák

Pt 100 ml (175

mg/l 0,05 M

Na2SO4

oldatban,

foszfátos

pufferoldatban

pH=3,0)

300 360

46

[123] BDD 97

ibuprofén BDD

200 ml (1,75

mM 0,035 M

Na2SO4)

30 mA/m2 360

75

[124]

92

ketoprofén BDD

250 ml (5 µM

0,1 M Na2SO4

pH=6,0)

49,5 1020 100 [125]

paracetamol

Pt 100 ml (157

mg/l 0,05 M

Na2SO4

oldatban

pH=6,0)

300 360

17

[126] BDD 98

szulfametoxazol BDD

45 ml (1 mM

0,1 M NaClO4

oldatban)

20 300 78 [127]

Az ultrahangos eljárások hatékonysága

Az ultrahangos eljárások az AOP eljárások közé tartoznak a szonolízis és a γ-sugaras

besugárzással együtt [91]. Ezek közül az ultrahangos besugárzás a szennyvíziszap előkezelésben

széleskörűen elterjedt eljárás. A telepekről származó fölösiszap 2-8%-os szárazanyag tartalomig

sűríthető az ultrahangos eljárások segítségével, a termikus megoldások energiaszükségletének

1/10 hányadáért [128]. Az ultrahangos besugárzás szennyezésmentes technológiának minősül,

használata elterjedt, és számos mikroszennyező komponens (ibuprofen, etil-paraben, paration,

Oldalszám: 34/124

methylbenzotrizole) hatékony eltávolítása valósítható meg így [129]. A kezelés hatékonyságát a

kémiai hatások, lökéshullámok és a nyírófeszültség biztosítják [129].

A mikrohullámú eljárások hatékonysága

A mikrohullámoknak fontos szerepe van bizonyos fotokémiai reakciók esetében. Satoshi

Horikoshi és szerzőtársai munkájában [130] bemutatásra kerül a mikrohullámú energia

hasznosítási lehetősége a kémiai szennyvíztisztításban. A munkából kiderül, hogy

mikrohullámú technika alkalmazható hőközlő eszközként és más egyéb célból is (sterilizálás

heterogén katalitikus reakciók során, fotokémiai reakciókhoz fénygenerálásra) [130].

1.4.5.3. Adszorpciós eljárások

A szennyvíztisztításban és a víztisztításban jelenleg elterjedten alkalmazzák a nagy fajlagos

felületű anyagokat, így a zeolitokat, bentonitot, alumínium-oxidokat stb, és a kicsapatás révén

képződött szervetlen pelyhek (alumínium-hidroxidok stb.) is széles körben használatosak.

Ugyanakkor nem megfelelő hatékonyságúak a legtöbb szerves mikroszennyező eltávolítása

során. Ezzel szemben az aktívszén nagy fajlagos felülete miatt kiválóan alkalmas a nem poláros

szerves anyagok megkötésére.

A kommunális szennyvíztisztító telepeken történő eltávolítás során figyelembe kell venni, hogy

az eltávolítani kívánt mikroszennyezők ng/l vagy µg/l-es koncentrációban vannak jelen, ezért

„versenyhatás” lép fel (az eltávolítani kívánt mikroszennyezők és a további adszorbeálható

komponensek között), ami csökkentheti a nemkívánatos anyagok célzott eltávolítását [27].

Az adszorpciós eljárások szelektívek is lehetnek. Poláris és apoláris anyagok egyaránt

használhatók adszorbensekként. A poláris anyagok hidrofil jelleget is mutatnak, míg az

apoláros anyagok – amelyek jellemzően szén alapú adszorbensek – hidrofób jellegűek.

Az aktívszén-por adagolására az adagolás helye szerint több megoldás kínálkozik:

1. A leválasztás az utóülepítési fokozatban is történhet. A kontakt-reaktorba intenzív

keverés mellett juttatjuk be az aktív szenet és annak leválasztása érdekében

kicsapatószert adagolunk a kontakt-reaktorba.

2. Az aktívszén-por adagolása történhet nagytérfogatú flokkulációs térbe is.

3. Az aktívszén-por adagolás történhet az eleveniszapos fokozatban, majd a leválasztás az

utóülepítőben valósul meg [27].

Oldalszám: 35/124

Johannes Altmann és szerzőtársai [131] a poralapú aktívszén adagolásának hatékonyságát

vizsgálták a szerves mikroszennyezők eltávolításának szempontjából. Vizsgálatukban

utánkapcsolt eljárást alkalmaztak. A vizsgálatsorozatból megállapítható volt, hogy egyes

komponensek (pl. diatrizoik vagy aceszulfám) eltávolítása magas koncentráció esetében is 50%

alatt maradt, jellemzően azonban csak 10-20% volt a hatékonyság. Néhány komponens

esetében (pl. iomeprol, primidon szulfometoxazol) elérhető volt az 50-70% közötti eltávolítási

hatékonyság. Egyes komponensek esetében (metilbenzotriazol, metoprolol, diklofenák) viszont

akár 90% feletti hatékonyság is tapasztalható volt [131].

A granulált aktívszenes szűrési technológiának a poralapú aktívszénnel szemben megvan az az

előnye, hogy a pórusok eltömödése után, vagyis az adszorbens elhasználódása után

regenerálható. A termikus reaktiválás során 10-15%-os nagyságrendű veszteséggel kell

számolni, amely a kopási és az égetési veszteség miatt lép fel. További előnye, hogy ennek a

technológiának a használata során nem keletkezik több fölös iszap.

Az eljárás hátránya, hogy a regenerálás során a reaktort a tisztítás folyamatából ki kell

kapcsolni, ezáltal a használhatósága nem lesz folytonos. Ha azonban párhuzamosan kapcsolt

reaktorokat alakítunk ki, akkor a regenerálás során a technológia üzeme szakaszolható [27].

J. Rivera-Utrilla és szerzőtársai kísérletükben [132] ózon és granulált aktívszén kombinált

eljárást alkalmaztak egy mikroszennyező komponens, a tinidazol (TNZ) eltávolítására először

modellszennyvízzel, majd valós szennyvízzel. A kiindulási TNZ koncentráció a kísérletben 2

mg/l volt. Szennyvízzel végezve az adszorbens tömegéhez viszonyítva 36,0 mg/g TNZ

eltávolítási hatékonyságot értek el, míg ózonos kezeléssel kombinálva 72,5 mg/g volt az

eltávolítási hatékonyság. Az összes szerves szén eltávolítását illetően ez az érték GAC

adszorpcióval 32 mg/g, míg ózonos kezeléssel kombinálva 64,5 mg/g volt. Megállapítható,

hogy az ózonos oxidációval összekapcsolva az adszorpciós eljárás hatékonysága

megkétszerezhető [132].

1.4.5.4. Nanoszűrés és fordított ozmózis

Yoon és Lueptow munkája [133] alátámasztja, hogy a membránszeparációs eljárások

alkalmazása a vizek és szennyvizek tisztítása terén egyre nagyobb jelentőségű. A

mikroszűrés, ultraszűrés és fordított ozmózis már ma is használatos a lebegőanyagok

eltávolításában. Ezen kívül a nanoszűrés és a fordított ozmózis alkalmasak a sótartalom, a

keménység, a cianidok, a fluoridok, arzén, nehézfémek, a szín- és szagrontó szerves

Oldalszám: 36/124

anyagok eltávolítására illetve csökkentésére. Az eltávolított szerves anyagok kimutathatók a

biológiai oxigénigény, a kémiai oxigénigény és a teljes szerves szén mennyiségének

csökkenésével. Disszertációm témájának szempontjából kiemelt fontosságú, hogy a szerzők

külön kiemelik, hogy ezen eljárásokkal a növényvédőszerek is hatékonyan eltávolíthatók [133].

A membrántechnológiában a nyomáskülönbségen alapuló eljárásokat elkülöníthetjük a

pórusméret tartományok alapján. A membránoknak ezen tulajdonsága meghatározza, hogy

milyen moltömegű anyagokat képesek elválasztani. Ezen rendezési elv szerint beszélhetünk

mikroszűrésről, ultraszűrésről, nanoszűrésről, fordított ozmózisról.

A kommunális szennyvíztisztítás során általában 0,1-0,4 µm pórusátmérőjű membránokat

alkalmaznak, amelyek mikro- és ultraszűrők.

A nanoszűrést és a fordított ozmózist „sűrű membránokkal” végzett eljárásoknak is hívják.

Jelenleg az ivóvíztisztításban és az ipari vízkezelésben alkalmazott megoldás a fordított

ozmózis. Ezt elsősorban a teljes sótalanításra használják, tengervizekből sókivonásra, illetve az

ipari víz kezelésére.

A kommunális szennyvíztisztításban alkalmazott nanoszűrés és fordított ozmózis

elengedhetetlen előfeltétele az alapos előtisztítás. A tisztítás során két vízáram keletkezik, a

tisztított szennyvíz vagy permeátum, illetve a koncentrátum, vagy retentátum, ami a leválasztott

anyagokat tartalmazza. Az utóbbi vízáram sok esetben a teljes térfogatáram 30%-át is kiteheti.

Számos tanulmány, amely a témához köthető irodalmakat dolgozza fel alkalmaz

modellszennyvizeket a technológiák hatékonyságának vizsgálatára. Sok esetben a

modellkísérletek után szintetikus szennyvízzel vagy valós szennyvizekkel, esettanulmányon

keresztül tovább interpretáljak a szerzők az eredményeiket. A modellszennyvizekben a

mikroszennyezők g/l vagy mg/l koncentrációban vannak jelen a könnyű detektálhatóság

érdekében. Jó példa erre Cataldo és munkatársainak [68] munkája, ahol 300 mg/l, 600 mg/l és

1200 mg/l koncentrációjú 4-nitrodfenol vegyület alkotja a modellszennyvizet [68].

Természetesen a modellalapú vizsgálatok után az eredmények jó kiindulópontot adnak a

különböző elfolyó szennyvizekkel történő kísérletek megtervezéséhez. Giannakis és

szerzőtársai cikkéből [51] az is kiderül, hogy a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások során

nem volt mindegy, hogy milyen technológiájú szennyvíztisztító telep elfolyó vizét használják

a kísérlet alapjául [51]. Emiatt a kísérleteim során minden esetben rövid leírást adok a

technológiákról.

Oldalszám: 37/124

1.5. IRODALMI ÖSSZEFOGLALÁS

A szennyvíztisztítás területén korszerű kérdés a 4. fokozat, a célzott nyomanyag eltávolítás,

amely a nemzetközi folyóiratokban, szakmai fórumokon valamint az ipari és kommunális

alkalmazásban egyaránt nagy hangsúlyt kap. A disszertáció irodalmi részében összefoglaló

jelleggel látható, hogy milyen megoldások léteznek a mikroszennyezők eltávolítására. Ezeknek

a mikroszennyező komponenseknek az eltávolítására más és más eszköz lehet az optimális

technológiai megoldás. A fenntartható fejlődés biztosítása érdekében olyan technológiákat kell

alkalmazni, amelyek a környezeti (beleértve a befogadók vízminőségét, az ökotoxikológiai

igényeket), gazdasági és társadalmi szempontokat szem előtt tartva megfelelően biztosítják

ezeknek az anyagoknak az eltávolítását. A szakirodalmi összefoglaló eredményeit az 1.

mellékletben ábraszerűen összefoglaltam. Egy ilyen típusú eredményösszegzés önmagában

elegendő lehetne egy egyszerűbb szennyvíztisztítási projekt megtervezéséhez, kivitelezéséhez.

Azonban egyrészt nem csak a gyógyszerek, növényvédőszerek, kozmetikai készítmények

maradványai azok, amelyek kihívások elé állítják a szakembereket a szennyvíztisztítás

korszerűsítése során, hanem az ökotoxikológiai, gazdasági, környezetvédelmi szempontokat is

figyelembe kell venni a megalapozott döntésekhez. A disszertációm kisérleti részében ezért

növényvédőszerek esetében vizsgálom a mikroszennyezők eltávolítási hatékonyságát

oxidációs, adszorpciós és membránszeparációs módszerekkel, majd ezeknek az

eredményeknek a gazdasági értékelését is elvégzem.

Oldalszám: 38/124

2. KÍSÉRLETEK ÉS MÓDSZERTANI FEJLESZTÉSEK

A kísérleteket modellszennyvizek vizsgálatával kezdtem a mikroszennyezők eltávolítási

hatékonyságának tanulmányozása céljából. Glifoszfát-amin növényvédőszer lebomlását

vizsgáltam különböző oxidációs (AOP – ózon és hidrogén-peroxid –, és ózonos oxidációs)

módszerekkel, valamint adszorpciós eljárásokkal és membránszeparációs eljárásokkal. A

mikroszennyezők eltávolítási hatékonyságának vizsgálata során kapott eredményeket a

továbbiakban Pearson-féle korrelációs koefficiens segítségével matematikai úton vizsgáltam,

hogy az eltávolítás mértékét összehasonlítsam a különböző kiindulási koncentrációk esetében

egymással, valamint, hogy igazolást nyerjek a vizsgálati eredmények helyességéről. Ezt

követően az eltávolítási technológiákat (oxidációs, adszorpciós, membránszeparációs)

ökotoxikológiai szempontból is megvizsgáltam, hiszen a XXI. században a környezetvédelmi

témákban holisztikus megközelítést alkalmazva komplexen kell vizsgálni a környezet minden

aspektusát.

2.1. A KÍSÉRLETEKBEN ALKALMAZOTT VIZSGÁLATI MÓDSZEREK

2.1.1. Analitikai vizsgálatok

Az oxidációs eljárások vizsgálata során a minták KOIcr, BOI5 koncentrációját, esetenként pedig

a nitrit, nitrát és ortofoszfát koncentrációját vizsgáltam.

A dikromátos kémiai oxigénigény meghatározásakor a vizsgálat megmutatja azt az oxigén

mennyiséget, ami a mintában levő szerves anyag kálium-dikromátos (K2Cr2O7) oxidációjakor

elhasználódik [134]. A vizsgálat 2 órás roncsolást igényel, 150 oC hőmérsékleten, erősen savas

közegben, ezüst-szulfát katalizátor jelenlétében. Az oxidáció során a CnHxOyNz összetételű

szerves anyag a következő módon alakul át (8. reakcióegyenlet: szerves anyag teljes oxidációja

)8. reakcióegyenlet:

𝐶𝑛𝐻𝑥𝑂𝑦𝑁𝑧 + 𝑂2 = 𝑛𝐶𝑂2 + 𝑞𝐻2𝑂 + 𝑧𝑁𝐻3

8. reakcióegyenlet: szerves anyag teljes oxidációja [134]

A KOIcr koncentráció önmagában nem adna teljes képet a mikroszennyező koncentrációjának

csökkenéséről, viszont a minden szennyezőkomponens degradálásához szükséges kémiai

oxigénigény így kiszámítható. Avizsgálataim során alkalmazott glifoszfát-amin KOIcr értéke

1,36 mg/l volt. Ez abból az összefüggésből számítható, hogy a kálium-bikromát kénsavas

Oldalszám: 39/124

közegben oxigént szabadít fel, amely a szerves anyagot tovább oxidálja a termodimikai

egyensúlyi állapotig, vízzé és széndioxiddá [135].

A nitrit-, nitrát-, ortofoszfát koncentráció meghatározását specifikus spektrofotometriás

analitikai módszerekkel végeztem. A nitrit ionok reakciója a savas közegben szulfanilsavval és

α-naftil-aminnal lítiumvörös vegyületképződéshez vezet, amelyet spektrofotometriás

módszerrel 542 nm-en mérünk [136]. A nitrátionok lúgos közegben szalicilsavval reagálva

sárga vegyületet eredményeznek, amelyet 410 nm-en spektrofotometriás módszerrel

határoztam meg [137]. Az ortofoszfát ionokat 690 nm-en szintén spektrofotometriával tudtam

meghatározni [138].

2.1.2. Ökotoxikológiai vizsgálatok

A biolumineszcencia élő rendszerek általi lunimeszcens fénykibocsátást jelent, és számos

ökológiai teszt alapját képezi. A vizsgálataimban is ezt fajta indikációt használtam fel. A

bakteriális fényképzés alapegyenlete (1. egyenlet) Steinberg és munkatársai közleménye [139]

alapján az alábbiak szerint adható meg:

𝐹𝑀𝑁𝐻2 + 𝑂2 + 𝑅𝐶𝐻𝑂 𝑙𝑢𝑐𝑖𝑓𝑒𝑟á𝑧⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ 𝐹𝑀𝑁 + 𝑅𝑂𝑂𝐻 + 𝐻2𝑂 + 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛

1. egyenlet: A bakteriális fényképzés alapegyenlete [139]

ahol, az FMNH2 a redukált, az FMN az oxidált flavin mononukleotid.

Az elvégzett kísérletek eredményei alapján döntést támogató modellt készítettem. A modell

alapvetően páronkénti összehasonlítások hierarchikus rendszerén alapul. Ehhez kiértékelő,

osztályozó mátrixokat kellett felállítani, amelyek segítségével a számszerűsíthető igények és a

mérési eredmények alapján döntés hozható.

2.2. A KÍSÉRLETEKBEN ALKALMAZOTT TECHNOLÓGIÁK ÉS EZEK KOMBINÁCIÓI

A mikroszennyezők eltávolítása napjainkra az ipari környezetvédelem kulcsfontosságú

kérdésévé vált. Erre a feladatra számos eljárás áll rendelkezésre, amelyek hatékonysága,

költsége jelentősen eltérő. Ezen új eljárások közül a következőket vizsgáltam

modellszennyvizek alkalmazásával (13. táblázat).

Oldalszám: 40/124

13. táblázat: A kísérleti munkám során alkalmazott mikroszennyezők eltávolítására alkalmas eljárások

Eljárások

Eljáráscsoport Megoldások

Oxidációs eljárások Ózonos oxidáció Nagyhatékonyságú eljárás – O3+H2O2

Adszorpciós eljárás Aktívszenes adszorpció Ózonos oxidáció + Adszorpció

Membránszeparációs eljárások BW30-as membránszeparáció -

2.2.1. Ózonos oxidációs eljárások

A modellszennyvíz ózonos vizsgálatához az ózont egy kompakt ózongenerátor biztosította

(Mobil O3 MH3 típusú ózongenerátor). A generátor óránként 0,5 g ózont állít elő. A szennyvíz

minta hőmérséklete 17,2 oC volt. Az ezen a hőfokon beoldódó ózon mennyiségét a 6. ábra

alapján határoztam meg. Az ózon vízben való oldódását a Henry-törvény alapján lehet leírni.

Az ózon oldhatóságát nagyban befolyásolja a hőmérséklet, amelynek növekedése az

oldhatóságát nagyban rontja. A 6. ábra alapján megállapítható, hogy a növekvő hőmérséklettel

arányosan csökken a vízben maximálisan oldódó ózon mennyisége.

6. ábra: Az ózon oldhatósága a hőmérséklet függvényében [70], [140]

Az ózon oldhatóságára vonatkozó paramétereket és állandókat, meghatározott hőmérséklet

értékek mellett a 14. táblázatban gyűjtöttem össze.

14. táblázat: Az ózon oldhatósági értékek és a Henry állandók a 6. ábra alapján [70], [140]

Hőmérséklet [oC] 0 5 10 15 20 25 30 35

Oldhatóság [mg/dm3] 0,64 0,5 0,39 0,31 0,24 0,19 0,15 0,12

Henry állandó 34990 45600 59450 76180 100000 128600 164800 21040

Az ózonos oxidációs vizsgálatokat laboratóriumi körülmények között, elszívó fülke alatt

végeztem. A modellszennyvíz hősmérséklete 17,2 oC, kezdeti KOIcr értéke 3184 mg/l és 301

mg/l között változott. A mintából/kiindulási oldatból a laboratóriumi vizsgálatok céljából 250

y = 0,6344e-0,048x

R² = 0,9998

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 5 10 15 20 25 30 35

Old

hat

ósá

g g/

m3

Hőmérséklet oC

Oldalszám: 41/124

ml-t félretettem. A reakció időtartama 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180 perc volt. Mindegyik

vizsgálat során 250-250 ml mintát használtam fel. A reakció végeztével a kísérleti reaktorból a

minták egy-egy üvegedénybe kerültek. A 7. ábra mutatja be az oxidációs eljárás során

kialakított kísérleti rendszert.

7. ábra: Az ózonos oxidációs eljárás berendezései (Jelölések: A1: elektromos feszültségmérő, A2: hőmérséklet

mérő, E1, E2: áramforrás, O1: Ózongenerátor, O2: vízcsapda, O3: rekator, O4: Elszívófülke)

Számos párhuzamos kísérletet végeztem a modellszennyvizekkel eltérő mikroszennyező

komponens koncentrációkkal, hogy információt kapjak a mineralizáció mértékéről. Ezt

követően elfolyó üzemi szennyvízmintákkal végzett kísérletek segítségével a laboratóriumi

léptékű kísérleteket félüzemi szintre terjesztettem ki.

2.2.2. AOP – Nagyhatékonyságú oxidációs eljárások (H2O2+O3)

A glifoszfát-amin nagyhatékonyságú oxidációs kísérleteit ózon és hidrogén-peroxid

használatával szintén laboratóriumi körülmények között végeztem elszívófülke alatt. A

modellszennyvíz hőmérséklete 18,3 oC, a reakció időtartama 15, 30 illetve 45 perc volt. A

reakciók során 250 ml modellszennyvíz mintát kezeltem, amelyben a glifoszfát-amin

koncentrációja 2,34 g/l volt, a kezdeti KOIcr koncentráció pedig 3077 mg/l. A kísérleti rendszer

és a modellszennyvíz ugyanaz volt, mint az ózonos oxidációs kezelések során (7. ábra).

2.2.3. Adszorpciós eljárások

A mikroszennyezők eltávolítási hatékonyságának vizsgálatát az oxidációs eljárások mellett

adszorpciós eljárásokkal és membránszeparációs eljárásokkal kombinálva is vizsgáltam. Ezen

kísérletek során a KOIcr értékben mért csökkenés nyújtott támpontot a mikroszennyezők

eltávolítási hatékonyságának vizsgálatához.

Oldalszám: 42/124

Az adszorpciós kísérleteket egy erre a célra készített 450 ml-es reaktorban végeztem el. A

reaktorba 450 ml adszorbenst töltöttem be, amely szorbenst 0,63 µm-es lyukátmérőjű szűrőháló

tartott.

Az adszorbens anyaga aktívszén, amelynek fajlagos felülete 1200 g/m2, pórustérfogata 0,9

cm3/g volt. A jellemző szemcseméret eloszlása a következőképpen alakult: < 1,5 mm 5%, 1,5

– 2,5 mm 80%, > 2,5 mm 15%. Nedvességtartalma < 2% volt.

2.2.4. Membrános műveletek

A membrános műveletnél 3-DTA (Uwatech) tesztkészüléket használtam, amely fordított

ozmózis elvén működik. Az alkalmazott BW30-400-as membrán kiváló minőségű és könnyen

elérhető, széleskörben alkalmazott membránelem a piacon. A membrán típusa poliamid

vékony-film kompozit, amely egy porózus támasztórétegre felvitt polimer aktív réteget jelent.

A vizsgálatok és az irodalmi anyagok alapján egyértelművé vált, hogy az oxidációs eljárások

során keletkező bomlástermékek eltérő toxicitási értéket mutatnak. Emiatt ökotoxikológiai

vizsgálatokat is végeztem az ISO 21338:2010 szabvány szerint. A vizsgálat során a V. fischeri

fénykibocsátást kell mérni Ascent luminométer segítségével. Az EC20 és az EC50-es értéket

pedig az Aboatox szoftver segítségével határoztam meg. A vizsgálat azon alapul, hogy a gátló

anyag jelenlétében a fényemisszió csökken.

2.3. A KÍSÉRLETEKBEN FELHASZNÁLT SEGÉDANYAGOK

Kísérleteimhez a mikroszenyezők eltávolítási hatékonyságának a vizsgálatához

modellszennyvizet alkalmaztam. A modellszennyvizet glifoszfát-amin tartalmú

növényvédőszerből és desztilláltvízből készítettem (Sinin Corporation, kereskedelmi név:

Total, 42% tömegszázalék hatóanyag 58% inert anyag). A glifoszfát-amin (8. ábra) (glifoszfát

moláris tömege: 169,07 g/mol, megjelenése: fehér színű por, sűrűsége: 1,704 g/l, olvadáspont:

184,5 oC, forráspont:187 oC, oldhatóság: 1,01 g/100 ml) összképlete C3H9N-C3H8NO5P, egy a

vízben rendkívül jól oldódó kristályos anyag [141]. A glifoszfát-amin a világon széleskörűen

alkalmazott nem szelektív hatású gyomirtószer [142]. A hatását úgy fejti ki, hogy egyes aromás

aminosavak szintézisét gátolja a növényekben.

Oldalszám: 43/124

8. ábra: Glifoszfát (C3H8NO5P) molekula

A modellanyagként választott glifoszfát-amin széleskörben alkalmazott növényvédőszer,

amelynek a bomlását a termodinamikai egyensúlyig a 9. ábra szemlélteti.

9. ábra: Glifoszfát- amin oxidációs folyamata [162]

A modellszennyvizet úgy készítettem el, hogy a szennyezőanyag – a glifoszfát-amin –

viszonylagosan nagy koncentrációban (g/l nagyságrendben) legyen jelen, megkönnyítve

Oldalszám: 44/124

ezzel a detektálhatóságát. Az első ilyen nagykoncentrációjú modellszennyvizekkel

végzett kísérlet után a glifoszfát-amin koncentrációját folyamatosan csökkentettem.

2.3.1. Glifoszfát-amin kiindulási koncentrációk a különböző vizsgálatok esetében

15. táblázat: A disszertáció kísérleti részében alkalmazott vizsgálatok és a glifoszfát-amin kiindulási koncentrációk

összefoglalója

Kísérletek Kísérletek részletei Kiindulási (Glifoszfát-

amin) koncentráció

Ózonos oxidációs kísérletek

1. kísérletsorozat (3.1.

fejezetben részletezett)

Ózonos oxidáció 0,125g/l, 0,25 g/l és

0,375 g/l ózondózissal 2,34 g/l

2. kísréletsorozat (3.7.

fejezetben felhasznált

eredményekkel és a 3.8.

fejezetben részletezett)

Ózonos oxidáció 0,125 g/l, 0,25 g/l,

0,375 g/l, 0,5 g/l, 0,75 g/l, 1,0 g/l és 1,5

g/l ózondózissal 0,97 g/l

3. kísréletsorozat (3.7.

fejezetben felhasznált

eredményekkel)

Ózonos oxidáció 0,125 g/l, 0,25 g/l,

0,375 g/l, 0,5 g/l, 0,75 g/l, 1,0 g/l és 1,5

g/l ózondózissal

0,435 g/l

4. kísréletsorozat (3.7.

fejezetben felhasznált

eredményekkel)

Ózonos oxidáció 0,125 g/l, 0,25 g/l,

0,375 g/l, 0,5 g/l, 0,75 g/l, 1,0 g/l és 1,5

g/l ózondózissal

0,606 g/l

5. kísréletsorozat (3.7.

fejezetben felhasznált

eredményekkel)

Ózonos oxidáció 0,125 g/l, 0,25 g/l,

0,375 g/l, 0,5 g/l, 0,75 g/l, 1,0 g/l és 1,5

g/l ózondózissal

0,243 g/l

Ózonos és hidrogénperoxidos kísérletek

1. kísérletsorozat (3.2.

fejezetben részletesen)

Ózonos oxidáció 0,125g/l, 0,25 g/l és

0,375 g/l ózondózissal és 1ml H2O2-vel 2,34 g/l

Adszorpciós kísérletek

1. kísérletsorozat (3.3.

fejezetben részletezett)

Folyadékterhelés az ágytérfogatra

vonatkoztatva: 0,55, 0,22 és 0,11 0,435 g/l

2. kísérletsorozat (3.8.

fejezetben részletezett)

Folyadékterhelés az ágytérfogatra

vonatkoztatva: 0,55, 0,22 és 0,11 0,606 g/l

Kombinált ózonos és adszorpciós kísérletek

1. kísérletsorozat (3.3.

fejezetben részletezett)

Folyadékterhelés az ágytérfogatra

vonatkoztatva: 0,55, 0,22 és 0,11

kiegészítve 0,375 g/l ózondózisú

előkezeléssel

0,435 g/l

2. kísérletsorozat (3.8.

fejezetben részletezett)

Folyadékterhelés az ágytérfogatra

vonatkoztatva: 0,55, 0,22 és 0,11

kiegészítve 0,375 g/l ózondózisú

előkezeléssel

0,243 g/l

Membránszeparációs kísérletek

1. kísérletsorozat (3.4.

fejezetben kirészletezve

A membrános kezelés során két

alkalommal vett minkák elemzésével

(BW1 és BW2)

0,485 g/l

2. kísérletsorozat (3.8.

fejezetben kirészletezve

A membrános kezelés során két

alkalommal vett minkák elemzésével

(BW1 és BW2)

0,485 g/l

Esettanulmány 7100 LE szennyvíztisztító teleppel

1. Ózonos oxidációs kísérlet

(3.5. fejezetben részletezett

kísérlet)

Ózonos oxidáció 0,125g/l, 0,25 g/l és

0,375 g/l ózondózissal 48,59 µg/l

2. Ózonos és

hidrogénperoxidos kísérlet

Ózonos oxidáció 0,125g/l, 0,25 g/l és

0,375 g/l ózondózissal és 1ml H2O2-vel 48,59 µg/l

Oldalszám: 45/124

(3.5. fejezetben részletezett

kísérlet)

3. Adszorpciós kísérlet (3.6.

fejezetben részletezett

kísérlet)

Folyadékterhelés az ágytérfogatra

vonatkoztatva: 0,55, 0,22 és 0,11 48,59 µg/l

4. Kombinált ózonos és

adszorpciós kísérlet (3.6.

fejezetben részletezett

kísérlet)

Folyadékterhelés az ágytérfogatra

vonatkoztatva: 0,55, 0,22 és 0,11

kiegészítve 0,375 g/l ózondózisú

előkezeléssel

48,59 µg/l

5. Membránszeparációs

kísérlet (3.6. fejezetben

részletezett kísérlet)

A membrános kezelés során két

alkalommal vett minkák elemzésével

(BW1 és BW2)

48,59 µg/l

A 15. táblázat foglalja össze a kísérletek során alkalmazott eljárásokat és a kiindulási

koncentrációkat. A disszertáció során a részletesen ismertett ózonos oxidációs eljárás

eredményeit használom fel a gazdasági és az ökotoxikológiai értékelésekhez, hogy az olvasó

számára jobban követhetőek legyenek az eredmények.

Oldalszám: 46/124

3. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK

A következő alfejezetekben a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel és elfolyó

szennyvízmintával végzett kísérleteim eredményeit mutatom be.

3.1. ÓZONOS OXIDÁCIÓS KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI

Az ismertetett kísérleti berendezéssel oxidált modellszennyvizemben mértem a KOIcr, BOI5,

nitrit, nitrát, ortofoszfát koncentrációját a megfelelő szabványok szerint [135], [143], [137],

[136], [138]. A peszticidek, köztük a glifoszfát-amin is jelentősen növeli a szennyvizek KOIcr

tartalmát, valamint kis mértékben a BOI5 tartalmát is. A 250 ml mintában az ózonos kezelés

előtt a glifoszfát-amin koncentrációja 2,34 g/l, a KOIcr tartalom 3184 mg/l, míg a BOI 169 mg/l

volt. Így a glifoszfát-amin KOIcr/BOI5 aránya jelentősen eltért a kommunális szennyvizek

esetében megállapított ½ - ¼ értéktől [144]. Az ózonos oxidáció hatására várható volt, hogy a

KOIcr koncentráció csökken 3184 mg/l-ről 2795 mg/l-re, (lásd 16. táblázat: ), a BOI5 pedig az

oxidáció kezdeti szakaszában nőtt 15 és 30 perc között 63 mg/l-ről 93 mg/l-re (lásd 16.

táblázat: ), amint a biológiailag nem, vagy csak nehezen hozzáférhető anyagok bomlása

megindul. Az eltávolítási hatékonyságot a következő összefüggés (2. egyenlet) segítségével

képeztem:

𝐸ℎ = 100 −(𝐾0 × 100)

𝐾1

2. egyenlet: Mikroszennyezők eltávolítási hatékonyságának számítása a fenntarthatósági elemzés során

ahol,

Eh: A kísérletek során megállapított eltávolítás hatékonysága [%].

K0: A szennyező komponens kezdeti koncentrációja [mg/l] KOI-ban kifejezve.

K1: A szennyező komponens kezelés utáni koncentrációja [mg/l] adott időpillanatban, KOI-ban

kifejezve.

A BOI5 és a KOIcr koncentráció az első szakaszban egyaránt csökkenést mutatott. A KOIcr 3-

4%-ot, míg a BOI5 60%-ot csökkent (16. táblázat: ). A második szakaszban (0,25 g/l

ózondózisig) a KOIcr 6-7%-ot csökken, míg a BOI5 mennyisége ismételten növekedést mutatott

és 49%-kal magasabb lett (a 0,125 g ózondózissal tapasztalt eredményekhez képest), azaz ebben

a kezelési periódusban az elbomló szerves vegyületek bomlástermékei biológiailag

hozzáférhető tápanyagként funkcionálnak. Majd az utolsó szakaszban ismét együtt csökken a

Oldalszám: 47/124

BOI5 értéke a KOIcr mennyiségével. Így a KOIcr 12,2%, a BOI5 szempontjából pedig

összességében 77,51%-os eltávolítást eredményezett az ózonos oxidáció a glifoszfát-amin

mineralizációjában. Ezeknek a változásoknak a tendenciáját a 10. ábra és a 11. ábra szemlélteti.

10. ábra: Glifoszfát-amin ózonos kezelés hatására mért KOIcr koncentráció csökkenése

11. ábra: Glifoszfát-amin BOI5 koncentráció változása az ózonos kezelési időtartamának függvényében

A glifoszfát-amin kémiai sajátosságainak okán (9. ábra: Glifoszfát- amin oxidációs folyamata

[162]), valamint a tapasztalt BOI5 koncentráció változás miatt célszerű volt megvizsgálni a

bomlástermékek minőségét és koncentrációját. A nitrit, nitrát és az ortofoszfát vizsgálatára

azért volt szükség, hogy a glifoszfát-amin bomlástermékeinek keletkezését nyomon lehessen

követni.

A kisérleti eredményeket a 16. táblázatban foglalom össze. A nitrit, nitrát és ortofoszfát

koncentráció változások a bomlási mechanizmusra adnak további információkat.

3184

3001

2865

2795

2600

2700

2800

2900

3000

3100

3200

3300

0 0,125 0,25 0,375

KO

NC

ENTR

ÁC

IÓ [

mg/

KO

I cr/

l]

ÓZONDÓZIS [g/l]

169

63 94

38

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,125 0,25 0,375

KO

NC

ENTR

ÁC

IÓ [

mg

BO

I/l]

ÓZONDÓZIS [g/l]

Oldalszám: 48/124

16. táblázat: 250 ml 2,34 g/l glifoszfát-amin koncentrációjú modellszennyvízzel végzett ózonos oxidáció eredményei

időtartam

[min],

ózondózis

[g]

KOIcr BOI5 nitrit nitrát ortofoszfát

[mg/l] Eh % [mg/l] Eh % [mg/l] Eh % [mg/l] Eh % [mg/l] Eh %

0, 0 g

ózon

3184 0,0 169 0,0 0,0087 - 0,77 - 0,0013 -

15, 0,125

g ózon

3001 5,75 63 62,72 3,95 - 5,17 - 0,0203 -

30, 0,25 g

ózon

2865 10,02 94 44,38 6,78 - 8,96 - 0,0778 -

45, 0,375

g ózon

2795 12,22 38 77,51 11,07 - 8,96 - 0,0778 -

A 12. ábra az ortofoszfát koncentrációjának alakulását mutatja.

12. ábra: Glifoszfát-amin ózonos oxidációjának hatása az ortofoszfát koncentráció alakulására

A vizsgálati eredmények alapján megállapítható, hogy az oxidatív bomlás során a nitrit, nitrát

és ortofoszfát ionok koncentrációja növekszik az idő függvényében. A glifoszfát-amin

molekula (8. ábra) oxidációja után a nitrit és ortofoszfát ionok koncentrációja megnő a kezelt

szennyvízben. A nitrit az ózonos oxidáció hatására tovább oxidálódik nitráttá, amely szintén

megjelenik a kezelt vízben. Az ortofoszfát koncentráció, amint az a 12. ábra is látható, 30. perc

elteltével már nem növekszik tovább.

3.2. AOP – NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS KÍSÉRLETEK (O3/H2O2)

EREDMÉNYEI

A kiindulási (2,34 g/l glifoszfát-amin koncentráció, 3077 mg/l KOIcr koncentráció) és a kezelt

modellszennyvíz KOIcr, BOI5, nitrit, nitrát, ortofoszfát koncentrációjának változását

tanulmányoztam az idő függvényében. Az eredmények alapján megállapítható, hogy a

0,0013

0,0203

0,0778 0,0778

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0 0,125 0,25 0,375

OR

TOFO

SZFÁ

T K

ON

CEN

TRÁ

CIÓ

[m

g/l]

ÓZONDÓZIS [g/l]

Oldalszám: 49/124

glifoszfát-amin mineralizációját 1 ml 30%-os hidrogén-peroxid hozzáadása jelentősen javítja.

A 17. táblázatból az is látszik, hogy a KOIcr csökkenés mértéke nem mutat nagyobb értéket,

mint az ózonos oxidáció esetében (12,2%) (lásd 13. ábra), viszont ebben az esetben is a nitrit,

nitrát és ortofoszfát koncentráció növekvő értéket mutat (lásd 14. ábra), amely azt jelenti, hogy

a glifoszfát-amin molekula oxidációja nagyobb mértékű (308%-kal magasabb az ortofoszfát

koncentráció 45 perc kezelési idő után, mint ózonos kezeléskor).

17. táblázat: AOP technikával kezelt glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz KOIcr, BOI5, nitrit, nitrát, ortofoszfát

koncentráció alakulása az idő függvényében

időtartam +

H2O2 mennyiség

KOIcr BOI5 nitrit

nitrát

ortofoszfát

[mg/l] Eh % [mg/l] Eh % [mg/l] Eh % [mg/l] Eh % [mg/l] Eh %

0 perc + 0 ml

30%-os H2O2 3077 0,0 25 0,0 0,02 - 0,72 - 0,04 -

0 perc + 1 ml

30%-os H2O2 - - 20 20 0,02 - 0,72 - 0,04 -

15 perc + 1 ml

30%-os H2O2 3004 2,37 20 20 17,07 - 20,73 - 0,07 -

30 perc + 1 ml

30%-os H2O2 2855 7,21 10 60 33,32 - 26,68 - 0,24 -

45 perc + 1 ml

30%-os H2O2 2760 10,3 6 76 43,94 - 37,35 - 0,24 -

13. ábra: A glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz kémiai oxigénigény változása az idő függvényében

hidrogénperoxidos és ózonos kezelés hatására

3077

3004

2855

2760

2600

2650

2700

2750

2800

2850

2900

2950

3000

3050

3100

3150

0 perc + 0 ml 30%-os H2O2

0 perc + 1 ml 30%-os H2O2

15 perc + 1 ml 30%-os H2O2

30 perc + 1 ml 30%-os H2O2

45 perc + 1 ml 30%-os H2O2

KO

I cr

KO

NC

ENTR

ÁC

IÓ [

g/m

3 ]

ÓZON KEZELÉS (PERC) + H2O2

Oldalszám: 50/124

14. ábra: A glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz ortofoszfát koncentrációváltozása az idő függvényében

hidrogénperoxidos és ózonos kezelés hatására

3.3. ADSZORPCIÓS KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI

A kísérletek során a már ismertetett modellszennyvíz tisztítását végeztem el. A

modellszennyvíz hőmérséklete ezekben a kísérletsorozatokban 18,3 oC volt. Az analitikai

mérések során a KOIcr koncentráció változását követtem nyomon.

A kísérletben alkalmazott aktívszenes reaktor üres ágytérfogata a töltet térfogatával együtt 450

ml. Az ágytérfogatra vonatkoztatott folyadékterhelés a következő egyenlettel (3. egyenlet)

számítható, és a kísérleti eredményeket a 18. táblázat tartalmazza:

𝐵𝑣 =𝑉í𝑧𝑡é𝑟𝑓𝑜𝑔𝑎𝑡

á𝑔𝑦𝑡é𝑟𝑓𝑜𝑔𝑎𝑡=

250 𝑚𝑙

450 𝑚𝑙= 0,55

3. egyenlet: Bv folyadékterhelés ágytérfogatra vonatkoztatva

18. táblázat: Számított terhelési érték (folyadékterhelés) a három adszorpciós kísérlet során

Folyadékterhelés

az ágytérfogatra

vonatkoztatva

(Bv)

Modellszennyvíz térfogata

[ml]

Bv= 0,55 250

Bv=0,22 100

Bv= 0,11 50

A kísérletek során három eltérő modellszennyvíz terheléssel vizsgáltam az előzetesen oxidált

(ózonos oxidációval előkezelt) és az oxidálatlan szennyvízmintát. Az előzetes kezelés az ózonos

oxidációs kísérletet ismertető fejezetben leírt módon valósult meg. A 0,435 g/l glifoszfát-amin

koncentrációjú mintákat 45 percen keresztül ózonnal oxidáltam, majd ezt követően a fejezet

elején ismertetett adszorpciós módszer segítségével kezeltem. A vizsgálatokat követően 2-2 ml

0,04 0,040,07

0,24 0,24

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 0 + 1ml H2O2 15 + 1ml H2O2

30 + 1ml H2O2

45 + 1ml H2O2

OR

TOFO

SZFÁ

T K

ON

CEN

TRÁ

CIÓ

[g/

m3 ]

ÓZON KEZELÉS (PERC) + H2O2

Oldalszám: 51/124

kezelt mintát vettem, amelyeket a megfelelő mintatartóba helyezve fagyasztva tároltam. A

kísérlet eredményeit a 19. táblázatban foglalom össze.

19. tablázat: 0,435 g/l glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett kísérletek (adszorpciós, és ózonos

oxidációval kombinált adszorpciós eljárásokkal) eredményei

Kiindulási minta (glifoszfát-amin

koncentrációja 0,435 g/l)

Kiindulási KOIcr

koncentráció: 800 mg/l

Adszorpciós kezelés eredményei

[mg/l] [Eh %]

Bv 0,55 567 mg/l 29,13

Bv 0,22 532 mg/l 33,5

Bv 0,11 527 mg/l 34,13

Ózonos oxidációs kezelés és adszorpciós kezelés eredményei

[mg/l] [Eh %]

Bv 0,55 (45 perc O3, 0,375 g ózon) 341 mg/l 57,38

Bv 0,22 (45 perc O3, 0,375 g ózon) 335 mg/l 58,13

Bv 0,11 (45 perc O3, 0,375 g ózon) 329 mg/l 58,88

15. ábra: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett adszorpciós és kombinált (ózonos oxidációs és

adszorpciós) kísérletek eredményei

A 19. táblázat és a 15. ábra alapján megállapítható, hogy az adszorpciós eljárás és a kombinált

ózonos oxidációs és adszorpciós eljárás a glifoszfát-amin szennyező komponens eltávolításakor

nagyobb hatékonyságot mutat, mint az ózonos oxidációs eljárás és az AOP eljárás. Az

adszorpciós eljárás esetében 35% eltávolítási hatékonyság (Bv = 0,11 esetén), az ózonos

oxidáció és AOP eljárások 10-12% közötti mineralizációs hatékonyság mutatható ki. Az ózonos

oxidáció és az adszorpciós eljárás kombinálásával pedig további eltávolítási hatékonyság

növelés érhető el, amely közel 60%-os eredményt mutat. Az ózonos oxidációval kiegészített

adszorpciós eljárás során a vízhozamra vetített ágytérfogat változásával az eltávolítási

hatékonyság nem nőtt jelentősen.

29,13% 33,5% 34,13%

57,38% 58,13% 58,88%

0

200

400

600

800

1000

Bv 0,55 Bv 0,22 Bv 0,11

KO

NC

ENTR

ÁC

IÓ [

g K

OI c

r/m

3 ]

250 ml vízhozamra vonatkoztatott ágytérfogat

Kiinduális KOIcr érték

Adszorpciós eljárással kezelt modell szennyvíz

Ózonnal oxidált (0,375g/l) és adszorpciós eljárással kezelt modell szennyvíz

Oldalszám: 52/124

3.4. MEMBRÁNSZEPARÁCIÓ

A kísérlet előtt a membránt 0,3 dm3 mintával átmostam. Ezt követően a glifoszfát-amin tartalmú

modellszennyvizet (1009 mg KOIcr/l) 17 bar üzemi nyomáson a 100 × 195 mm felületű

membránon áramoltattam át.

A KOIcr-es meghatározáshoz, a koncentrátumból és két alkalommal a permeátumból vettem

mintát. Az első vizsgálathoz a mintát a kezdeti átöblítés után a permeátumból (300 ml mintával

a tiszta membránt átmostam) vettem, amelynek a térfogata 50 ml volt. A második mintavétel

az üzemelés végső szakaszában történt, amikor a membránon a koncentráltabb oldat

átáramoltatása miatt várhatóan magasabb szennyezőanyag koncentráció mérhető a

permeátumban.

A 20. táblázatban látszik, hogy a membrános műveletek hatékonysága a glifoszfát-amin

eltávolításra nézve 90% feletti. A kísérletekben az eltávolítási hatékonyság nem változott

jelentősen, az eltávolítási hatékonyság jellemzően 95% körüli. Erre a mikroszennyezőre nézve

a legjobb hatékonyságot biztosítja a mikroszennyező eltávolítás szempontjából a vizsgált

eljárások közül.

20. táblázat: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett kísérletek eltávolítási hatékonysága

membránszeparációs kísérletek során KOIcr-ben mérve

kiindulási minta

(glifozát 0,485 g/l)

KOIcr koncentráció

1009 mg/l 1006 mg/l 1012 mg/l 1009 (átlag) mg/l

A kísérlet első

szakaszában vett

minta a

permeátumból

(BW1 jelű minta)

44 mg/l Eh %:

95,64% 48 mg/l

Eh %:

95,22% 46 mg/l

Eh %:

95,45%

46

(átlag)

mg/l

Eh %:

95,44%

A kísérlet második

szakaszában vett

minta a

permeátumból

(BW2 jelű minta)

58 mg/l Eh %:

94,25% 55 mg/l

Eh %:

94,53% 60 mg/l

Eh %:

94,07%

57,67

(átlag)

mg/l

Eh %:

94,28%

Koncentrátum 2200 mg/l 2234 mg/l 2241 mg/l 2225 (átlag)

mg/l

3.5. ESETTANULMÁNY. 7100 LE-Ű HAZAI KIS SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEP

Ennek a kísérletsorozatnak az a célja, hogy a fent említett eltávolítási hatékonysági adatokat

egy gyakori (~50 µg/l) mikroszennyező koncentráció mellett is meg tudjam vizsgálni. A

vizsgált szennyvíztisztító telep blokksémáját a 16. ábra szemlélteti. Az üzem 800 m3/nap

szennyvizet tud fogadni. Az átlagos nyers szennyvíz paraméterei az alábbiak: BOI5: 300 g/m3,

KOIcr: 600 g/m3, TKN: 45 g/m3, P: 12 g/m3. A telep maximális kapacitása 7100 LE. A

közcsatornán érkező szennyvizen kívül a háztartások szippantott, tengelyen szállított

Oldalszám: 53/124

szennyvizeit is fogadja. A maximális terhelés, amelyet a telep tud fogadni 100 m3/nap, az alábbi

paraméterekkel: BOI5: 900 g/m3, KOIcr: 1800 g/m3 és TKN 100 g/m3.

UtóülepítőFertőtlenítőElőülepítő

Anaerob,

anox Aerob Mechanikai tisztítás

Primer iszap Fölösiszap

Belső recirkuláció

Iszap recirkuláció

16. ábra: A kísérletek alapjául szolgáló 7100 LE-ű szennyvíztisztító telep blokksémája

Az ózonos kezelés hatékonyságának ellenőrzésére és igazolására a telep már kezelt, elfolyó

szennyvízének mintáját vizsgáltam. A kilépő szennyvízmintához glifoszfát-amint kevertem,

mely oldatot ózonos oxidációs kezelésre vittem. Így ellenőrizhető a telepre kiegészítésként

javasolt technológia hatékonysága. A kezelt szennyvíz mintához 48,59 μg/l glifoszfát-amint

adagoltam mikroszennyezőként. Így az indulási KOIcr 41,32 mg/l volt, amely a tisztított elfolyó

szennyvíz és a glifoszfát-amin együttes értéke. Az utánkapcsolt 4. fokozatú technológia

alkalmas arra, hogy a mikroszennyező koncentrációját lecsökkentse. Amennyiben a jövőbeni

fejlesztés célja ezen mikroszennyezők eltávolítása, akkor a disszertáció eredményei alapján

előre meg lehet tervezni a glifoszfát-amin és további szerves szennyező komponensek

mennyiségének a csökkentését. Ennek eredményeit foglalja össze a 21. táblázat.

21. táblázat: Laboratóriumi méretű ózonos oxidáció eredményei egy 7100 LE telep tisztított, elfolyó

szennyvízmintájával, 48,59 µg/l glifoszfát-amin hozzáadásával

KOIcr koncentráció

[mg/l]

KOIcr eltávolítása

[Eh %]

Ózondózis [g]

kezelési idő

[min]

41,32 0,00 0 / 0

35,53 14,02 0,125 / 15

32,55 21,23 0,25 / 30

29,32 29,05 0,375/ 45

3.5.1. Összefoglaló értékelés

A kísérleteimben megvizsgálatam az ózonos oxidációs, hidrogén-peroxiddal és ózonnal

kombinált oxidációs, ózonos oxidáció és adszorpciós kombinált és fordított ozmózisos

membránszeparációs technológiákat, amelyek a szennyvíztisztítás területén alkalmasnak

tekinthetők a mikroszennyezők eltávolítására.

Oldalszám: 54/124

A vizsgálatokban az eltávolítás hatékonyságát a KOIcr mérésével követtem nyomon. Az

oxidációs eljárásokban a szennyezőanyag tulajdonságai (kémiai összetétele) miatt a nitrit, a

nitrát és az ortofoszfát koncentrációját is figyelemmel kísértem.

A kísérletek alapján megállapítottam, hogy a glifoszfát-amin növényvédő szer eltávolítása nagy

glifoszfát-amin koncentráció mellett (2,34 g/l) 12% hatékonyságú ózonos oxidációs

eljárásokkal. Az eredményekből látszik, hogy az oxidációs eljárások hatékonysága

alacsonyabb, mint az adszorpciós (29-34%) és az ózonos oxidációs és adszorpciós eljárások

kombinációjánál (57-59%) és a membránszeparációs (94-95%) eljárásokénál. Az ózonos

oxidáció hatékonysága 5,75%-ról 12,22%-ra növekedett az ózondózis (0,125 g/l-ről 0,375 g/l-

re) növelésével párhuzamosan. Az eredményeim alapján a nagyhatékonyságú oxidációs eljárást

(H2O2+O3 oxidáció) is tanulmányozva megállapítható, hogy a KOIcr-ben mért változás nem

jelentős az ózonos eljárásokhoz képest (10,3% 45 perc után). Az adszorpciós kísérletek

alkalmával 29,13%-os eltávolítási hatékonyságot értem el 0,55-ös, míg és 34,13% 0,11-es

ágytérfogat/szenyvízminta arány mellett. Az oxidációs eljárással kombinált adszorpciós eljárás

ennél jelentősen hatékonyabbnak bizonyult, 0,11-es arányszám mellett 58,88%-os eltávolítási

hatékonyságot tudtam a kísérleteimmel igazolni. A membránszeparációs eljárással, a várt

irodalmi eredményekhez hasonlóan kiemelkedő eltávolítási hatékonyságot, 95%-ot értem el.

Ezeket az eredményeket összegzi a 17. ábra.

17. ábra: Glifoszfát-amin eltávolítására alkalmazott eljárások hatékonyságának összehasonlítása a modellszennyvízzel

végzett kísérletekben

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Eltá

volít

ási h

aték

on

yság

Glifoszfát-amin eltávolítására alkalmazott technológiák

Oldalszám: 55/124

A következő kísérletekben egy szennyvíztisztító telep elfolyó szennyvizével folytattam

vizsgálatokat. A szennyvíztisztító telep elfolyó szennyvizéhez glifoszfát-amint adtam hozzá,

ami 48,59 µg/l szennyezőkomponens koncentrációt eredményezett, 41,32 mg/l KOIcr mellett.

Ebben a kísérlet-sorozatomban az oxidációs eljárások hatékonyabbnak bizonyultak, mint a

modellszennyvízzel végzett kísérletek esetében. A kísérlet időtartamának növelésével

párhuzamosan 14,02% és 29,05% között változott az eltávolítási hatékonyság (EH). A

nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokkal, a kísérletemben az ózon+hidrogén-peroxidos

eljárással 19,73% és 32,29% közötti mikroszennyező eltávolítási hatékonyságot értem el. Az

adszorpciós eljárásokkal folytatott kísérleteim eredményeképpen ebben a sorozatban is

nagyobb glifoszfát-amin eltávolítási hatékonyság volt kimutatható. Viszont ebben az esetben

az eltávolítási hatékonyság jó közelítéssel tükrözi a modellszennyvizes kísérletek során

tapasztalt eltávolítási hatékonyságokat, azonban az eredmények az oxidációs eljárásokhoz

hasonlóan nem mutattak jelentős javulást.

3.6. FENNTARTHATÓSÁGI ELEMZÉS A GLIFOSZFÁT-AMIN ELTÁVOLÍTÁSÁRA

SZOLGÁLÓ TECHNOLÓGIAI MÓDSZEREKHEZ

Komplex rendszerek értékelésére számos megoldás létezik. A legegyszerűbb módon fajlagos

mutatókkal [145] lehet összetett módon értékelni, azonban lehetőség van ettől árnyaltabb

eszközök alkalmazására is. A többtényezős döntéshozatalt támogató eszközök [146] vagy a

mennyiségi módszerek [145] mind alkalmasak külöböző kritériumok alapján történő

értékelésre.

Ebben a kérdéskörben a komplex rendszert az előző pontban (3. fejezet eredményei) ismertetett

kísérletek alkotják. A következőekben megvizsgálom, hogy gazdaságilag melyik megoldás

előnyösebb a mikroszennyezők eltávolítása szempontjából.

A 2. egyenlet segítségével az összes vizsgált technológiára megállapítható egy eltávolítási

hatékonyság. Ha az adott műszaki megoldás költségtényezőit összegzem (műszaki eszközök

költsége, segédanyagok költsége, energia költsége, munkaóra költsége) és ezt az eltávolítási

hatékonysággal elosztom megkapom a gazdaságossági indexet.

𝐺𝐼𝑛 =∑(𝐼𝑁𝑔é𝑝 + 𝐼𝑁𝑎𝑛𝑦𝑎𝑔 + 𝐼𝑁𝑚é𝑟é𝑠 é𝑠 𝑚ó𝑑𝑠𝑧𝑒𝑟 + 𝐼𝑁𝑒𝑚𝑏𝑒𝑟)

𝐸ℎ

4. egyenlet: Fenntarthatósági elemzés: gazdaságossági Index (GI) meghatározásához szükséges formula

Oldalszám: 56/124

ahol,

GIn: Gazdasági Index az adott kíséreti megoldáshoz.

INgép: Költség gépi oldalról.

INanyag: Költség anyagi oldalról.

INmérés és módszer: Költség méréstechnikai oldalról.

INember: Költség humán erőforrás oldalról.

3.6.1. A laboratóriumi léptékű kísérletek gazdaságossági értékelése

A

22. táblázatb a laboratóriumi vizsgálataimra vonatkozó hatékonysági és gazdasági eredmények

láthatók. Az értékelés során ugyanazt a kísérletsorozatot mutatom be, amelyet a 3.1. fejezetben

részletesen ismertettem. A 4. egyenlettel képzett gazdaságossági index (GI) segítségével

egyesével mindegyik technológiát értékelni tudtam. A 18. ábra bemutatja a gazdaságossági

index alapján rangsorolt technológiákat, amelyeket a laboratóriumi léptékű vizsgálatok

eredményei (3. fejezetben ismertetett Eh értékek) segítségével elemeztem. A 18. ábra

bemutatja, hogy a gazdaságossági index alapján készített rangsor elején az N9, N8, N7

technológiák (22. táblázat) találhatóak. A gazdaságossági index képzésekor a teljes költséget

osztom az eltávolítási hatékonysággal. Minél kisebb az így kapott szám, a technológia annál

hatékonyabb a glifoszfát-amin eltávolítása szempontjából. A két legkevésbé gazdaságos

megoldás a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások közül az, amely esetében a legkisebb

ózondózis mellett hidrogén-peroxiddal is kezeltem a mintát (N4), illetve a membránszeparációs

eljárás (N13). Az előbbi az alacsony mineralizációs hatékonysága miatt, utóbbi pedig a magas

költségei miatt.

22. táblázat: Laboratóriumi léptékű kísérletek glifoszfát-amin eltávolítása céljából. Gazdaságossági index

meghatározása

sorszám

Vvizsgált technológiák

Eltávolítási

hatékonyság

[%]

Költség

[Ft]

Gazdaságossági

index [Ft/Eh%]

Oldalszám: 57/124

N1 Ózonos oxidáció (0,125 g/l dózis)3 4 5,75 50030,26 8700,91

N2 Ózonos oxidáció (0,25 g/l dózis) 10,02 50052,34 4995,24

N3 Ózonos oxidáció (0,375 g/l dózis) 12,22 50135,79 4102,77

N4 Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás (0,125 g/l dózis + H2O2)5 2,85 50031,26 17554,83

N5 Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás (0,25 g/l dózis + H2O2) 7,66 50053,34 6534,38

N6 Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás (0,375 g/l dózis + H2O2) 10,74 50136,79 4668,23

N7 Adszorpciós eljárás (Bv 0,55)6 29,13 36890 1266,39

N8 Adszorpciós eljárás (Bv 0,22) 33,50 36890 1101,19

N9 Adszorpciós eljárás (Bv 0,11) 34,13 36890 1080,87

N10 Kombinált adszorpciós és ózonos oxidációs eljárás (Bv

0,55+0,375 g/l ózondózis)7

57,38 87025 1516,64

N11 Kombinált adszorpciós és ózonos oxidációs eljárás (Bv

0,22+0,375 g/l ózondózis)

58,13 87025 1497,08

N12 Kombinált adszorpciós és ózonos oxidációs eljárás (Bv

0,11+0,375 g/l ózondózis)

58,88 87025 1478,01

N13 Membránszeparációs eljárás8 95,00 1200295 12374,18

3 Az ózongenerátor bekerülési költsége 50.000 forint volt, az üzemelési költsége (elektromos áram felhasználás

30,26 forint volt), a többi hasonló kísérletnél az elektromos áram felhasználása a kísérlet teljes költségét

befolyásolta [161].

4 A gazdaságossági index meghatározásához az előző fejezetben ismertetett eredményeket használom fel, hogy

az olvasó egy részletesen bemutatott kísérlet eredényeinek az értékelését követhesse végig.

5 A kombinált AOP eljárásoknál a berendezés ugyanaz volt, mint az ózonos oxidációs kísérletek esetében. Csak

a hidrogén-peroxid jelent eltérést a költségekben [162].

6 Az adszorpciós eljáráshoz saját építésű kísérleti berendezést használtunk, amelynek az anyagköltésgét 22.000

forintnak számoltuk, a kísérlethez kapcsolódó vegyi anyag, az aktív szén költsége a forgalmazó árai alapján

lettek meghatározva [163].

7 A kombinált ózonos oxidácós és adszorpciós eljárások az előzőekben meghatározott költségeket veszik alapul.

8 A membrános művelethez egy korábban megvásárolt UWATECH berendezést alkalmaztunk, amelynek a

bekerülési költsége a partnerrel külön szerződött érték alapján let meghatározva [164].

Oldalszám: 58/124

18. ábra: A glifoszfát-amin eltávolítására alkalmazott szennyvíztisztítási technológiák gazdaságossági indexének

alakulása laboratóriumi léptékű kísérletekben

3.6.2. Kommunális elfolyó szennyvízmintával végzett kísérletek

A kísérletek során felhasznált elfolyó üzemi szennyvíz minta egy 7100 LE-ű telepről származik.

Ennek a szennyvízmintának a kiindulási paramétereit (KOIcr) megmértem, majd

mikroszennyezőkre jellemző mennyiségű, 48,59 µg/l koncentrációjú glifoszfát-amint

adagoltam hozzá.

Ebben a kísérletsorozatban is ugyanazokat a vizsgálatokat végeztem, mint a

modellszennyvízzel végzet kísérletsorozatokban. Az így nyert adatokat az eltávolítási

hatékonyságra nézve 23. táblázat 3. oszlopában foglaltam össze. A költségeket millió forintban

a 800 m3/nap szennyvízmennyiségre terveztem.

23. táblázat: 7100 lakosegyenértékű telep elfolyó szennyvízmintájával végzett kísérletek eredményeivel és üzemi

léptékű berendezések költségadataival számolt gazdaságossági index (GI)

sorszám

Megvizsgált technológiák

Eltávolítási

hatékonyság

[%]

Költség

[millió

Ft/év]

Gazdaságossági

Index [millió

Ft/Eh%]

N1 Ózonos oxidáció (0,125 g/l dózis) [147] [148] 14,01 19,21 1,37

N2 Ózonos oxidáció (0,25 g/l dózis)9 21,22 33,91 1,60

N3 Ózonos oxidáció (0,375 g/l dózis)10 29,32 48,6 1,66

9 A felhasznált két irodalom [148] és [147] alapján az ózondózis növekménnyel korrekciózva.

10 A felhasznált két irodalom [148] és [147] alapján az ózondózis növekménnyel korrekciózva.

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

N9 N8 N7 N12 N11 N10 N3 N6 N2 N5 N1 N13 N4

Gaz

das

ágo

sság

i In

dex

[Ft

/Eh

%]

Technológia sorszáma (20. táblázat alapján)

Oldalszám: 59/124

N4 Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás (0,125 g/l dózis +

H2O2)11

19,72 19,21 0,97

N5 Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás (0,25 g/l dózis + H2O2) 27,01 33,91 1,26

N6 Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás (0,375 g/l dózis + H2O2) 32,28 48,6 1,51

N7 Adszorpciós eljárás (Bv 0,55) [148] 32,7 26,2 0,80

N8 Adszorpciós eljárás (Bv 0,22)12 [149] 38,82 35,68 0,92

N9 Adszorpciós eljárás (Bv 0,11)13 45,69 51,49 1,13

N10 Kombinált adszorpciós és ózonos oxidációs eljárás (Bv

0,55+0,375 g/l ózondózis)

54,4 45,41 0,83

N11 Kombinált adszorpciós és ózonos oxidációs eljárás (Bv

0,22+0,375 g/l ózondózis)

56,8 69,59 1,23

N12 Kombinált adszorpciós és ózonos oxidációs eljárás (Bv

0,11+0,375 g/l ózondózis)

60,91 100,09 1,64

N13 Membránszeparációs eljárás 95,00 110,5 1,14

19. ábra: Glifoszfát-amin eltávolításának gazdaságossági indexei (GI) elfolyó kommunális szennyvízzel végzett

kísérletek eredményeivel és ipari léptékű költség adatokkal képezve

Látható, hogy a 18. ábra és a 19. ábra között eltérés tapasztalható. A két leginkább gazdaságos

eljárás (Adszorpciós eljárás Bv 0,55 (N7) és a kombinált ózonos oxidációs és adszorpciós

eljárás (N10)) itt is ugyanaz az adszorpciós eljárás lett, amely a laboratóriumi kísérletekben. A

3. leggazdaságosabb eljárásnak a Bv 0,22-es adszorpciós eljárás (N8) bizonyult. A

membránszeparációs eljárás a költségek tekintetében itt is a legdrágább, hatékonyság

11 vegyianyag többlettel megnövelt költség

12 az anyagigény növekedés és a karbantartási költség növekedésével számolva

13 az anyagigény növekedés és a karbantartási költség növekedésével számolva

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

N7 N10 N8 N4 N9 N13 N11 N5 N1 N6 N2 N12 N3

Gaz

das

ágo

sság

i In

dex

[m

illió

Ft/

Eh%

]

Technológia sorszáma (20. táblázat alapján)

Oldalszám: 60/124

szempontjából viszont kiemelkedően jó (95%), azonban korántsem ez bizonyult a legkevésbé

gazdaságos eljárásnak. A legkevésbé hatékony eljárásnak ipari léptékben az ózonos oxidációs

eljárások közül a legnagyobb ózondózissal üzemelő megoldás bizonyult.

3.6.3. A fenntarthatósági értékelés, összegzés

A gazdaságossági index képzésével lehetőségem van a kísérleteimben alkalmazott eljárásokat

gazdasági hatékonyság szempontjából is megvizsgálni. A korábbi vizsgálataim alapján

megállapításra került, hogy mely technológiák, milyen eltávolítási (vagy oxidációs vizsgálat

esetében mineralizációs) hatékonyságot eredményeztek a glifoszfát-aminos modellszennyvíz

tisztításában (17. ábra).

A 20. ábra, ami a gazdaságossági index változását mutatja az eltávolítási hatékonyság

függvényében a kommunális szennyvízzel végzett kísérletek esetében az átló alatti értékek

jelentik a gazdasági index és az eltávolítási hatékonyság szempontjából optimalizált

technológiákat.

20. ábra: Glifoszfát-aminnal végzett kísérletek gazdaságossági indexének változása és eltávolítási hatékonyság

alakulása

A teljes gazdaságossági értékelés és az eltávolítási hatékonyság alapján a kombinált oxidációs

és adszorpciós eljárások bizonyultak az optimális választásnak. Viszonylag magas a

költségigényük, tekintettel arra, hogy kiépített ózonizáló, kontaktszűrő szükséges a

technológiához, továbbá magas vegyszerigénnyel kell számolni. Azonban a kiemelkedő

mikroszennyező eltávolítási hatékonyság kompenzálja ezeket a hátrányokat. A

N1

N2

N3

N4 N5

N6

N7N8

N9

N10

N11

N12

N13

0

0,5

1

1,5

2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gaz

das

ágo

sság

i In

dex

[m

illió

Ft/

Eh%

]

Eltávolítási hatékonyság [Eh%]

Oldalszám: 61/124

membránszeparációs eljárás messze a legmagasabb ráfordítási költséget mutatja, de az

eltávolítási hatékonysága is kiemelkedő a többi eljáráshoz képest.

3.7. KORRELÁCIÓS VIZSGÁLAT, MINT REPRODUKÁLHATÓSÁGI VIZSGÁLAT AZ

OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSOKKAL VÉGZETT KÍSÉRLETEKHEZ

Az adathalmazok korrelációs együtthatójának vizsgálatára leggyakrabban használt statisztikai

megoldás két változó lineáris kapcsolatának mérése. A gyakorlatban a Pearson-féle korrelációs

együtthatót alkalmazzák erre a célra [150]. A korrelációs együttható a két változó közötti

összefüggést írja le, ezért fontos információval bír a különböző tudományos vizsgálatok során

[151].

A Pearson-korrelációs együttható (PCC) statisztikai mutató, amely két véletlen változó közötti

lineáris kapcsolat erősségét és irányát méri [152]. Ez a statisztikai mutató felhasználható az

adatok elemzésére és osztályozására [153], [154], klaszterelemzésére, döntéshozatalra [155] és

pénzügyi elemzésre [156] egyaránt.

3.7.1. Pearson-féle korrelációs együttható

A Pearson-féle korrelációs együttható az első formális mérce, és még mindig az egyik

legszélesebb körben használt formula a kapcsolatok mérésére [150].

Az X és Y változók Pearson-féle korrelációs koefficiensét úgy írhatjuk fel, hogy a két változó

kovarianciáját elosztjuk a standard szórással (amely normalizáló tényezőként működik), és

ezeket egyenértékűen meghatározzuk [152]:

𝑅𝑥𝑦 =∑(𝑥𝑖 − �̅�) × ∑(𝑦𝑖 − �̅�)

√∑(𝑥𝑖 − �̅�)2 × √∑(𝑦𝑖 − �̅�)2

5. egyenlet: Pearson-féle korrelációs koefficiens formális leírása [152]

ahol: �̅� =1

𝑛∑ 𝑥𝑖

𝑁𝑖=1 jelenti az x átlagát, �̅� =

1

𝑛∑ 𝑦𝑖

𝑁𝑖=1 pedig az y átlagát.

Az Rxy koefficiens -1 és 1 között vehet fel tetszőleges értéket, amely érték a változók lineáris

transzformációjával nem módosul. A Pearson-féle korrelációs koefficiens tehát jelzi két változó

(x és y) közötti lineáris kapcsolat erősségét. A korrelációs együttható előjele pozitív, ha a

változók közvetlenül kapcsolódnak, negatív, ha fordított kapcsolatban állnak egymással. Ha

Rxy=0, akkor azt mondjuk, hogy x és y nem korrelál. Minél közelebb van az |Rxy| értéke az 1-

hez, annál erősebb a korreláció [151]. A Pearson-féle korrelációs együttható segítségével a

Oldalszám: 62/124

kísérleteim reprodukálhatóságát mértem meg. A különböző koncentrációjú kísérletsorozat

adatainak korrelációvizsgálata megmutatja, hogy milyen irányú és erősségű a kapcsolat, így

Rxy=1 esetében a reprodukálhatóság szempontjából jónak értékelhetem a vizsgálatokat. Az 1.

2. 3. és 4. kísérlet sorozat és a 24. táblázat adatai alapján megállapítható, hogy nagyfokú

hasonlóságot mutatnak az adatok.

24. táblázat: Az ózonos oxidációs kísérletsorozatok eredményei (modellszennyvíz: glifoszfát-amin és desztilált víz

elegye)

Kísérletek

száma

Vizsgált

komponens [mg/l]

Kezelési idő [min] / ózon dózis [g]

0 / 0 15 /

0,125

30 /

0,25

45 /

0,375

60 /

0,5

90 /

0,75

120 /

1,00

180 /

1,50

1/1 kísérlet (2,34

g/l glifoszfát)

KOIcr 3184 3001 2865 2795 - - - -

BOI5 169 63 94 38 - - - -

KOIcr Eh [%] - 5,75 10,02 12,22 - - - -

1/2 kísérlet (2,34

g/l glifoszfát)

KOIcr 3077 2899 2775 2709 - - - -

BOI5 152 97 56 23 - - - -

KOIcr Eh [%] - 5,79 9,82 11,96 - - - -

1/3 kísérlet (2,34

g/l glifoszfát)

KOIcr 3095 2921 2791 2715 - - - -

BOI5 160 110 71 39 - - - -

KOIcr Eh [%] - 5,63 9,83 12,28 - - - -

2/1 kísérlet (0,97

g/l glifoszfát)

KOIcr 1374 1338 1316 1298 1264 1248 1234 1200

BOI5 92 98 66 46 30 42 8 0

KOIcr Eh [%] - 2,63 4,23 5,54 8,01 9,18 10,19 12,67

2/2 kísérlet (0,97

g/l glifoszfát)

KOIcr 1288 1250 1227 1211 1182 1165 1152 1118

BOI5 86 90 54 42 29 33 11 1

KOIcr Eh [%] - 2,96 4,74 5,98 8,23 9,55 10,56 13,2

2/3 kísérlet (0,97

g/l glifoszfát) KOIcr 1306 1266 1240 1225 1195 1172 1161 1120

BOI5 91 98 70 52 34 39 14 5

KOIcr Eh [%] - 4,07 5,06 6,21 8,5 10,27 11,11 14,25

3/1 kísérlet (0,435

g/l glifoszfát) KOIcr 800 786 772 755 745 730 717 699

BOI5 55 56 49 36 21 21 9 0

KOIcr Eh [%] - 1,75 3,5 5,63 6,88 8,75 10,38 12,63

3/2 kísérlet (0,435

g/l glifoszfát) KOIcr 764 750 737 723 705 692 682 669

BOI5 50 49 43 35 17 16 11 3

KOIcr Eh [%] - 1,84 3,54 5,37 7,73 9,43 10,74 12,44

3/3 kísérlet (0,435

g/l glifoszfát) KOIcr 738 725 713 695 680 668 652 631

BOI5 48 45 44 39 23 20 9 8

KOIcr Eh [%] - 1,77 3,39 5,83 7,86 9,49 11,66 14,5

Oldalszám: 63/124

4/1 kísérlet (0,606

g/l glifoszfát) KOIcr 829 789 786 750 733 709 690 669

BOI5 - - - - - - - -

KOIcr Eh [%] - 4,83 5,19 9,53 11,59 14,48 16,77 19,31

4/2 kísérlet (0,243

g/l glifoszfát) KOIcr 301 288 260 243 223 219 207 201

BOI5 - - - - - - - -

KOIcr Eh [%] - 4,32 13,63 19,27 25,92 28,25 31,23 33,23

A vizsgálathoz a kísérletsorozatok közötti összefüggések erősségét a Pearson-féle lineáris

korrelációs együttható (jele az összefüggésekben R) módszerével elemeztem, ahol az R érték

dimenzió nélküli mutatószám. A legerősebb korreláció a 2/2 és a 2/3 kísérletsorozat (24.

táblázat a 2/2 és 2/3 kísérletsorozat mérések) eredményei között mutatható ki. A 24. táblázat

adatait felhasználva a (6. egyenlet) a következő eredményt mutatja:

𝑅𝑥𝑦 =∑(𝑥𝑖 − �̅�) × ∑(𝑦𝑖 − �̅�)

√∑(𝑥𝑖 − �̅�)2 × √∑(𝑦𝑖 − �̅�)2= 0,99953

6. egyenlet: 2/1 és 2/3 kísérlet (24. táblázat adatai) Pearson-féle korrelációs koefficiensének (PCC) megállaptására

szolgáló összefüggés

Az a megállapítás, hogy az eredmények között erős korreláció van ugyanazon a

kísérletsorozaton belül (21. ábra), azt erősíti meg, hogy méréstechnikai hibával nem kell

számolni.

21. ábra: A 0,97 mg/l glifoszfát-amin koncentrációjú modellszennyvíz 2. és 3. mérései, két adathalmazának (24.

táblázat) Pearson-féle Korrelációs Koefficiense (PCC) 0,99953

𝑅𝑥𝑦 =∑(𝑥𝑖 − �̅�) × ∑(𝑦𝑖 − �̅�)

√∑(𝑥𝑖 − �̅�)2 × √∑(𝑦𝑖 − �̅�)2= 0,99063

7. egyenlet: 2/2 és 4/1 kísérlet (24. táblázat) Pearson féle korrelációs koefficiensének (PCC) megállapítására szolgáló

összefüggés

1100

1150

1200

1250

1300

1350

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,75 1 1,5

KO

I cr

kon

cen

trác

ió [

mg/

l]

Ózondózis [g]

2/2 kísérlet

2/3 kísérlet

Oldalszám: 64/124

22. ábra: 2/2 és 4/1 kísérlet két adathalmazának (lásd: 24. táblázat) Pearson-féle korrelációs koefficiense (PCC)

0,99063

A 22. ábra két kísérletsorozat mineralizációs hatékonyságát (2/2 és 4/1) szemlélteti. A két

kísérletsorozat adatai a 24. táblázatban vannak össszefoglalva. A két kísérletsorozat

korrelációja még mindig nagyfokú, számszerint 0,99063. Míg a 2/2-es kísérlet 15%, addig a

4/1-es kísérlet már 20%-os glifoszfát-amin mineralizációs hatékonyságot eredményezett. Ez azt

reprezentálja, hogy az alacsonyabb glifoszfát-amin koncentráció esetében arányaiban nagyobb

az ózonos oxidáció mineralizációs hatékonyság.

A legkisebb korrelációs érték (PCC) a 3/3 és a 4/2-es kísérletsorozat (24. táblázat) között

mutatható ki. A 4/2-es kísérletsorozat (24. táblázat) eltávolítási hatékonysága már jelentősen

eltér a többi kísérlettől (23. ábra), viszont ebben az esetben a legalacsonyabb a modellszennyvíz

glifoszfát-amin koncentrációja.

𝑅𝑥𝑦 =∑(𝑥𝑖 − �̅�) × ∑(𝑦𝑖 − �̅�)

√∑(𝑥𝑖 − �̅�)2 × √∑(𝑦𝑖 − �̅�)2= 0,96754

8. egyenlet: 3/3-as és 4/2-es kísérlet (24. táblázat) Pearson féle korrelációs koefficiensének (PCC) meghatározására

szolgáló összefüggés

A korrelációs koefficiens 0,96754 (8. egyenlet) szintén erős korrelációt mutat a 3/3-as és a 4/2-

es kisérletsorozat esetében (24. táblázat). Ebben az esetben is egyértelműen látszik, hogy a

vizsgálat eredményei az erős pozitív kapcsolat miatt nem tartalmaznak méréstechnikai hibát. A

növekvő ózondózis mellett az eltávolítás hatékonyságának növekedését matematikai úton

igazolja a korreláció mértéke. A 4/2-es kísérletsorozatban az ózonos oxidációs eljárás (24.

táblázat) közel 35%-os eltávolítási hatékonyságot mutatott.

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,75 1 1,5

KO

I cr ko

nce

ntr

áció

[m

g/l]

Ózondózis [g]

2/2 kísérlet

4/1 kísérlet

Oldalszám: 65/124

23. ábra: 3/3-as és a 4/2-es kísérlet (24. táblázat) két adathalmazának Pearson-féle Korrelációs Koefficiense (PCC)

0,96754

Az eredmények alkalmasak arra, hogy egyes telepek hatékonyságnövekedését megvizsgáljuk,

ipari szennyvíztisztítás/előkezelés céljából tervezéskor, vagy a nagyhatékonyságú

szennyvíztisztítás méretezésekor.

3.7.2. Az eltávolítási hatékonyság értékelése az ózondózis függvényében

Az előző vizsgálataim eredményeit felhasználva a jellemző mineralizációs hatékonyságot meg

tudtam állapítani. A kísérletek nagyfokú hasonlóságát kihasználva a 24. ábra az ózonos

oxidációs kísérletek eredményei alapján összegzi a glifoszfát-amin mineralizálhatóságát.

24. ábra: Eltávolítás hatékonysága és az ózondózis növelése közötti közötti empirikus összefüggés

190

290

390

490

590

690

790

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,75 1 1,5

KO

I cr

kon

cen

trác

ió [

mg/

l]

Ózondózis [g]

3/3 kísérlet

4/2 kísérlet

y = 101,8e-0,02x

R² = 0,9966

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

0 g O3 0,125 g O3 0,25 g O3 0,375 g O3 0,5 g O3 0,75 g O3 1,0 g O3 1,5 g O3

ELTÁ

VO

LÍTÁ

S H

ATÉ

KO

NYS

ÁG

A [

%]

ADAGOLT ÓZONDÓZIS [g]

Oldalszám: 66/124

A bemeneti adatokat, amelyek a kísérletek alapján megadható átlagos mineralizációs

hatékonyságot mutatják, a 24. táblázat értékeiből képeztem. Ez az összefüggés az eltávolítási

hatékonyság és az ózondózis nagysága közötti kapcsolatot írja le, melynek (9. egyenlet) az

alkalmazásával az empirikus tapasztalatok alapján megállapítható a tervezett ózondózis

alkalmazásával elérhető eltávolítási hatékonyság az alábbi összefüggés révén:

𝑓(𝑥) = 101,8 × 𝑒−0,02𝑥 𝑅2 = 0,9966

9. egyenlet Az eltávolítási hatékonyság és az ózondózis nagysága közötti összefüggés

3.7.3. Összefoglaló értékelés

A korrelációs vizsgálattal igazolható a kísérletsorozatok eredményessége. A Pearson-féle

korrelációs koefficiens (PCC) mindegyik kísérlet eredményére vetítve 1-hez közeli értéket

eredményezett. Nagy eltérést egyik esetben sem mutattam ki. A 0,97 g/l glifoszfát-amin

koncentrációjú modellszennyvízzel végzett 2/2 és 2/3-as jelű kísérletek (az eredményeket

összefoglaló 24. táblázat) során tapasztalható legmagasabb korrelációs együttható (0,99) jól

mutatja, hogy az azonos koncentrációjú (0,97 g/l) modellszennyvizekkel végzett kísérletek

eredményei között áll fenn a legmagasabb korreláció. Ennek eredményeképpen kijelenthetem,

hogy a mérések reprodukálhatóság szempontjából megfelelőek. A mineralizációs

hatékonyságot az ózonos oxidációs kezeléssel így 14-15% között állapítottam meg 1,5 g/l

ózonkoncentráció mellett. A kapott eredményeket fel lehet használni technológiák

tervezéséhez, illetve meglévő szennyvíztisztító telepek áttervezéséhez.

3.8. A GLIFOSZFÁT-AMIN OXIDÁCIÓS, ADSZORPCIÓS ÉS MEMBRÁNSZEPARÁCIÓS

ELTÁVOLÍTÁSÁNAK ÖKOTOXIKOLÓGIAI VIZSGÁLATA

A mikroszennyezők eltávolítására alkalmas technológiák ökotoxikológiai szempontból is

vizsgálandók, tekintettel arra, hogy az oxidációs kezelés során a keletkező bomlástermékek

esetenként toxikusabbak lehetnek a kiindulási anyagnál. Ezért a következőkben a

mikroszennyező eltávolítási eljárásokat ökotoxikológiai módszer segítségével is értékelem.

Az EC értékek, Effective Concentration, a hatóanyag vagy toxikus anyag koncentrációjára

utalnak, amely egy meghatározott expozíciós idő után az alapvonal és a maximum érték között,

fejti ki a gátló hatását (EC20 a 20%-os, míg EC50 az 50%-os).

Oldalszám: 67/124

A vizsgálatok során a Vibrio fisceri tengeri bakrétium használatát választottam Sihtmäe és

szerzőtársainak közleménye alapján, mivel a glifoszfát készítményekre a D. magna és V.

fischeri bizonyultak a legérzékenyebbnek [157].

3.8.1. Az ózonos oxidációs eljárások ökotoxikológiai eredményei

A kísérleteimet a 2.1. fejezetben bemutatott módszerrel glifoszfát-amin modellszennyvízzel

végeztem, amely 0,97 g/l koncentrációban tartalmazott glifoszfát-amint. A KOIcr

koncentrációja 1374 mg/l volt. A vizsgálatok esetében mindig azonos térfogatú mintával

dolgoztam. Minden mérés során párhuzamos mintákkal erősítettem meg a vizsgálati

eredményeket. Az ökotoxikológiai vizsgálatok során 400 ml minta oxidációját végeztem el. Az

adagolt ózon dózist a 25. táblázat tartalmazza. Az ökotoxikológiai vizsgálathoz 5 ml mintát

megfelelő küvettában fagyasztva tároltam, illetve a KOIcr és BOI5 mérésekhez szintén

megfelelő térfogatú mintákat vettem.

Oldalszám: 68/124

25. táblázat: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett ózonos oxidációs kísérletek ökotoxikológiai

eredményei

Kezelési idő

(0,97 mg/l

glifoszfát-amin

koncentráció)

[perc]

Adagolt

ózondózis

[g]

KOIcr

[mg/l]

KOIcr

Eh [%]

BOI5

[mg/l]

BOI5

Eh [%]

ökotoxikológia

EC20 EC50

EC20 és EC50

változás [%]

kiindulási minta 0 1374 - 92 - 19.34 39.17 - -

15 0,125 1338 2,63 98 + 6,52 11.31 44.13 - 12,66

30 0,25 1316 4,23 66 28,27 17.24 54.72 - 39,69

45 0,375 1298 5,54 46 50 17.71 133.1 - 239,80

60 0,5 1264 8,01 30 67,40 13.65 61.17 - 56,16

90 0,75 1248 9,18 42 54,35

(+ 40*) 16.22 148.02

- 277,89

120 1 1234 10,19 8 91,31 18.72 133.46 - 240,71

180 1,5 1200 12,67 0 100 23.12 107.77 19,54 175,13

*A 60 perces kezeléshez képest a BOI5 koncentrációja növekedett.

A 25. táblázat eredményei alapján megállapítható, hogy a reakció idő előrehaladtával a KOIcr

érték folyamatos csökkenést mutat. Ezzel ellentétben a BOI5 érték esetében a 15 perces és a 90

perces mérésekkor tapasztaltam eseti koncentráció emelkedést. A BOI5 értekben történő

változások a szerves szén források oxidációjával magyarázhatók, azaz a molekulák az oxidáció

hatására biológiailag hozzáférhetővé válnak, ilyenkor növekszik a BOI5 érték. A KOIcr-ben

mérhető szerves széntartalom 14-15% körüli csökkenése, valamint a BOI5-ben mérhető szerves

szén teljes eliminálódása jellemezte a folyamatot.

Az egyik következtetés az, hogy a glifoszfát-amin szennyező komponens degradációja 100%-

ban lejátszódik. Az ortofoszfát esetében koncentráció csúcs jelentkezik az idő függvényében

(12. ábra). A glifoszfát-amin bomlásának változásából pedig megállapítható, hogy 30 perc

ózonos oxidáció esetén, valamint 0,25 g/l ózondózis mellett a glifoszfát-amin komponens

degradációja 100%-ban megtörténik, ahogy azt a 3.1. fejezetben megállapítottam.

A másik megállapításom az, hogy a mineralizációs hatásfok az ózonos oxidáció esetében a

különböző koncentrációjú modellszennyvizek esetében 14-15%-os (a 25. táblázatban

feltüntetett KOI értékek változása alapján).

A 25. ábra szemlélteti az ökotoxikológiai eredményeket. Mivel a mérés végpontjában a

bomlástermékek (a bomlási mechanizmus: 9. ábra) hatására a fényemisszió csökken, azt a

következtetést lehet levonni, hogy az EC20-as érték esetében a kezdeti csökkenés után a

kiindulási fényintenzitást megközelítő értéken áll a fényemisszió értéke (19,34 és 17,24) be

egészen 0,375 g/l ózondózisig, ahol további fényintenzitás csökkenés tapasztalható (egészen

13,65-ig). Ezt követően fokozatosan növekvő fényintenzitás érzékelhető, amelyből azt a

következtetés lehet levonni, hogy a minta toxikussága az oxidációs kezelés hatására csökken

Oldalszám: 69/124

(32,12 EC20-as értékig). Megállapítottam, hogy 1,5 g/l ózondózis hatására a toxikusság

megszűnik. EC50 mutatónál látható, hogy a 0,375 g/l-es minta esetében csökken először a

toxicitása a mintának 133,1 EC50-es értékéig. 0,5 g/l ózondózissal kezelt minta esetében a

minta újra toxikussá válik (EC50: 61,17), majd a 0,75 g/l-es dózis esetében ismét csökken a

toxikussága.

25. ábra: Ökotoxikológiai eredmények a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz minralizációjára (kiindulási

koncentráció: 0,97 mg/l)

A vizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy az ózonos oxidációs kísérlet jelentősen

képes csökkenteni a glifoszfát-aminnal szennyezett vizek toxicitását. A környezetkárosító hatás

hatékony csökkentéséhez a koncentrációtól függően relatíve hosszabb expozíciós időre, és

magasabb ózondózisra (legalább 0,75 g/l-re) van szükség.

26. ábra: Ökotoxikológiai eredmények a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz mineralizációjára (kiindulási

koncentráció: 0,606 g/l) annak oxidációs bontása után

19,3411,31

17,24 17,71 13,65 16,22 18,72

32,1239,17

44,1354,72

133,1

61,17

148,02 133,46

107,77

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,75 1 1,5

ÖK

OTO

XIK

OLÓ

GIA

I ER

EDM

ÉNY

[EC

20

, EC

50

]

ADAGOLT ÓZONDÓZIS [g]

EC20

EC50

14,13 3,88 11,52 13,63 8,9513,4

12,34

24,1137,43

38,46 58,1263,39 41,02

96

171,13

374,02

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,75 1 1,5

ÖK

OTO

XIK

OLÓ

GIA

I ER

EDM

ÉNYE

K [

EC2

0,

EC5

0]

ADAGOLT ÓZONDÓZIS [g]

EC20

EC50

Oldalszám: 70/124

A 26. ábra szemlélteti a 0,606 g/l glifoszfát-amin koncentrációjú modellszennyvízzel végzett

kísérleteket. Az EC20-as értékek alapján felrajzolt kék vonalon látszik, hogy a kiindulási 14,13-

as értékről 0,125 g/l ózondózis hatására a fényintenzitás csökken (EC20 értékben 14,13-ről

3,88-ra). Tehát az eddig keletkezett bomlástermékek gátló hatása erősebb, mint a kiindulási

anyagé. Ezután a növekedő ózondózis hatására (0,5 g/l-ig) csökken az EC20-as érték (8,95-ig).

Itt a bomlástermékek ismét erősebb gátló hatást fejtenek ki, mint a kiindulási glifoszfát-amin

anyag. Ezt követően azonban, ahogy az eredményeimből is látszik, növekvő ózondózis hatására

a bomlástermékek gátló hatása lecsökken, ezzel párhuzamosan a modellszennyvíz toxicitása

csökken.

Az EC50 mutatónál a 0,75 g/l ózondózis mellett kezelt minta esetében kezd el drasztikusan

csökkenni a toxikusság. Innentől kezdve folyamatosan csökken egészen 374,02-es EC50

értékig. Ezen a szinten a minta már teljesen elveszíti a toxikusságát.

27. ábra: Ökotoxikológiai eredmények a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz mineralizációjára (kiindulási

koncentráció: 0,243 g/l) annak oxidációs bontása során

A 27. ábra a legalacsonyabb koncentrációjú glifoszfát-amin modellszennyvíz toxicitási értékeit

mutatja. Ezen koncentráció (0,243 g/l) esetében az oxidáció hatására a gátló hatás kevésbé

csökken. A kiindulási érték 0,25 g/l ózondózisig jelentősen nem csökken. 0,375 g ózondózis

hatására az EC20 érték minimálisan növekszik (24,08-ig), azaz a gátlóhatás csökken. Innentől

kezdve a toxikusság megint növekszik egészen a 1,5 g/l ózondózisig (23,63-ig). Ekkor a

gátlóhatás lecsökken az eddig tapasztalt legalacsonyabb szintre, azaz a toxikusság csökken a

1,5 g/l ózondózis hatására.

19 17,99 13,2124,08 19,87 19,51

16,5 23,63

68,3583,47

70,63

204,2

66,88

595,18

223,26

419,44

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,75 1 1,5

ÖK

OTO

XIK

OLÓ

GIA

I ER

EDM

ÉNYE

K [

EC2

0,

EC5

0]

ADAGOLT ÓZONDÓZIS [g]

EC20

EC50

Oldalszám: 71/124

Ezen kiindulási koncentráción végzett kísérletek esetében az EC50-es érték 0,5 g/l ózondózis

után válik a minta kevésbé toxikussá (EC50 595,18). Ebben a kísérletsorozatban a gátlóhatás

nem változott jelentősen a glifoszfát-amin minta oxidálása során.

3.8.2. Adszorpciós eljárások ökotoxikológiai eredményei

A kísérlethez a 3.3. fejezetben ismertetett kísérleti reaktort használtam. A kísérlet során 0,606

g/l koncentrációjú glifoszfát amin tartalmú modellszennyvizet használtam, amelynek kiindulási

KOIcr tartalma 829 mg/l volt. A felhasznált adszorbens aktívszén ebben a kísérletsorozatban is.

A folyadékterhelés értékékeinek változtatásával (BV= 0,55, BV= 0,22, BV=0,11) vizsgáltam a

glifoszfát-amin eltávolításának hatására bekövetkező toxicitási érték változásokat. Ezekben a

kísérletekben az ózonos oxidációs eljárással (0,125 g, 0,25 g, 0,375 g ózondózis használatával)

kombinált abszorpciós eljárás toxicitás csökkentésének a hatását vizsgáltam. Az eredmények a

26. táblázatban kerülnek összefoglalásra.

26. táblázat: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz kombinált eljárással (ózonos oxidációval kombinált

adszorbciós) kezelt elfolyó vize ökotoxikológiai vizsgálatainak eredményei

Technológiai jellemzők KOIcr

[mg/l]

Eh [%] ökotoxikológia

EC20 EC50

Ökotoxikológia

EC20 % EC50 %

Adszorpciós eljárással végzett kísérlet

kiindulási minta (glifoszfát-amin 0,606 g/l) 829 - 14,13 37,43 - -

BV 0,55 511 38,36 17,22 684,70 21,86 1729,28

BV 0,22 499 39,81 51,64 244,03 265,46 551,96

BV 0,11 487 41,26 39,77 221,34 181,45 491,34

Kombinált eljárással: 0,375g ózondózisú oxidációs+adszorpciós kísérlet

kiinduális minta (glifoszfát-amin 0,243 g/l) 301 - 19 68,35 - -

BV 0,55 130 56,82 19,82 252,96 4,31 270,09

BV 0,22 129,7 56,92 20,29 677,66 6,78 891,45

BV 0,11 127,7 57,57 34,64 263,71 82,31 285,82

28. ábra: Adszorpciós eljárással tisztított glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz ökotoxikológiai eredményei 0,606

g/l glifoszfát-amin kiindulási koncentráció esetében (EC20 és EC50)

14,13 17,2251,64 39,7737,43

684,7

244,03 221,34

0

100

200

300

400

500

600

700

800

kiindulási minta BV 0,55 BV 0,22 BV 0,11

ÖK

OTO

XIK

OLÓ

GIA

I ER

EDM

ÉNYE

K

[EC

20

, EC

50

]

VÍZHOZAMRA VONATKOZTATOTT ÁGYTÉRFOGAT [-]

EC20

EC50

Oldalszám: 72/124

Az adszorpciós eljárás az ózonos oxidációs eljárásnál lényegesen hatékonyabban képes a

glifoszfát-amin mikroszennyezőt a modellszennyvízből eltávolítani. A víztérfogatra

vonatoztatott ágytérfogat értékének csökkenésével az eltávolítási hatékonyság javul (38,36%-

ról 41,26%-ra nő) a toxicitási érték pedig csökken, amint azt a 28. ábra szemlélteti.

29. ábra: Ózonos oxidációs kezeléssel és adszorpciós eljárással kombinált eljárások hatására csökken a toxicitása a

glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíznek (0,243 g/l kiindulási glifoszfát-amin koncentráció esetén)

A kombinált eljárás (ózonos oxidáció utáni adszorpciós eltávolítás) eredményei alapján

megállapítható, hogy az eltávolítási hatékonyságot illetően a kombinált eljárás jobb eredményt

(57%) szolgáltatott, mint az adszorpciós eljárás (41%). A toxicitási értékek csökkentésében (az

adszorpciós eljárás esetében 181%-os (BV 0,11), míg a kombinált eljárás esetében 82%-os) az

EC20 értékben mért változás a 29. ábra látható.

3.8.3. A membránszeparációs eljárások eredményei

Az irodalmi adatok alapján előre várható volt, hogy a membrános műveletek – azon belül is a

fordított ozmózis elvén működő eljárások – a különböző szervetlen sók (~99,5%) eltávolítására

kiválóan alkalmazhatók. A várakozásokat azonban felülmúlta, hogy a szerves

mikroszennyezőket is igen nagy hatékonysággal (94-95%) távolítja el a fordított ozmózison

alapuló membránszeparációs eljárás.

A kísérlet során a 3.4. fejezetben ismertetett eljárást alkalmaztam, amelynek eredményeit az

ökotoxikológiai vizsgálatokkal együtt a 27. táblázatban foglalom össze.

19 19,82 20,29 34,6468,35

252,96

677,66

263,71

0

100

200

300

400

500

600

700

800

kiindulási minta BV 0,55 BV 0,22 BV 0,11

ÖK

OTO

XIK

OLÓ

GIA

I ER

EDM

ÉNYE

K [

EC2

0,

EC5

0]

VÍZHOZAMRA VONATKOZTATOTT ÁGYTÉRFOGAT (BV) ELŐZETES ÓZONOS OXIDÁCIÓS KEZELÉS MELLETT

EC20

EC50

Oldalszám: 73/124

27. táblázat: Fordított ozmózisos membránszeparációs eljárás ökotoxikológiai eredményei

Technológiai jellemzők KOIcr (1) KOIcr (2) KOIcr (3) ökotoxikológia

EC50 [%]

kiindulási minta

(glifoszfát 0,485 mg/l)

1009 mg/l 1006 mg/l 1012 mg/l 51,48 -

BW1-es jelű minta 44 mg/l 48 mg/l 46 mg/l 108,39 110,55%

BW2-es jelű minta 58 mg/l 55 mg/l 60 mg/l 69,94 35,85%

Koncentrátum 2200 mg/l 2234 mg/l 2241 mg/l

A mikroszennyezők toxicitása is számottevően csökkent (BW2: az EC50 érték 35,85%-kal nőtt,

míg BW30-1 esetében 110,55%-kal) a membránszeparációs eljárással végzett kísérlet során

(30. ábra).

30. ábra: Membránszeparációs tisztítási eljárás hatása a toxicitásra a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz

esetében

A 30. ábrán látszik, hogy a membránszeparáció kezdeti szakaszában a magasabb filtrációs érték

95% körüli glifoszfát-amin eltávolítási hatékonyság (27. táblázatban megadott KOIcr értékek)

mellett a toxicitási érték is csökken (az első vizsgálati ponton 110,55%-kal, míg a második

vizsgálati ponton 35,85%-kal csökkent). A kutatási eredményeim arra engednek következtetni,

hogy a membránszeparációs kíséreltek során a toxikusság és a mikroszennyező koncentrációja

is egyaránt kimagasló eredménnyel csökkenthető.

3.8.4. Elméleti ökotoxikológiai vizsgálatok

A pallasz21 szoftver segítséget nyújt a glifoszfát-amin molekula metabolitjainak és a

toxicitásának előrejelzésére. A szoftver segítségével meghatározott metabolit toxicitási értékek

alátámasztják az ökotoxikológiai vizsgálati eredményeimet. A szoftver eredményeit szemlélteti

51,48

108,39

51,48

69,94

0

20

40

60

80

100

120

Kiindulási koncentráció 1. kezelési fázis 2. kezelési fázis

ÖK

OTO

XIK

OLÓ

GIA

I ER

EDM

ÉNYE

K [

EC5

0]

KEZELÉSI FÁZIS (KIINDULÁSI FÁZIS, MEMBRÁNSZEPARÁCIÓ UTÁN)

BW30-1

BW30-2

Oldalszám: 74/124

a 31. ábra és a 32. ábra. A 33. ábra pedig ezeknek a komponenseknek a toxicitását értékeit

foglalja össze.

31. ábra: A glifoszfát-amin predesztinált bomlástermékei a pallasz21 szoftver segítségével

Az úgynevezett QSAR módszer (Quantitative Structure Activity Relationship) a szerves

vegyületek kémiai szerkezeti, biológiai, veszélyességi, farmakológiai tulajdonságai között

állapít meg összefüggéseket. Ilymódon egy hasonló molekula hatásait matematikai és

statisztikai módszerekkel lehet megbecsülni, ezáltal azonosíthatók azok a ligandumok, amelyek

ezeket a hatásokat kiváltják.

32. ábra: A glifoszfát-amin első bomlástermékének (T_HAR_HAT_001) toxicitási foka – teratogén hatás

On

ko

gén

Mu

tagén

Ter

ato

gén

Irri

tatí

v

Imm

un

oto

xik

oló

gia

Neu

roto

xik

oló

gia

i

Sze

nzi

tív

Toxikusság [%]

Oldalszám: 75/124

A 32. ábra és a 33. ábra x tengelyén a különböző toxicitási jellemzők láthatók. Az elemzésekből

megállapítható, hogy a glifoszfát-amin T_HAR_HAT_001 és T_HAR_HAT_HAT08 kóddal

jelölt bomlástermékei teratogén hatásúak.

33. ábra: A glifoszfát-amin második bomlástermékének (T_HAR_HAT_HAT08) toxicitási foka – teratogén hatás

3.8.5. Ökotoxikológiai vizsgálatok összefoglalása

A vizsgálataim során megállapítottam, hogy a glifoszfát-amin modellszennyvíz toxicitása

csökkenthető oxidációs, adszorpciós, adszorpciós eljárással utókezelt oxidációs eljárással és

membránszeparációval egyaránt. A KOIcr és a toxicitás értékek a membránszeparációs és az

adszorpciós eljárás során csökkennek a legnagyobb mértékben. A V. fischeri

biolumineszcencián alapuló ökotoxikológiai mérés kiválóan reprodukálható, amelyet

párhuzamos mérésekkel támasztottam alá.

A 34. ábra két különböző eredményt (mineralizációs és eltávolítási hatékonyságok valamint az

ökotoxikológiai eredmények) szemléltet együttesen. Az y tengelyen a glifoszfát-amin

eltávolítási (oxidációs eljárások esetében mineralizációs) hatékonyságát az x tengelyén a

toxikológiai értéket (EC) ábrázolom. A különböző eljárások kétváltozós optimumai ilyen

módon jól értékelhetők. Az átló felett elhelyezkedő technológiák nagy eltávolítási

hatékonyságot és csökkenő toxicitást mutatnak. Az ózonos oxidációs eljárás (0,5 g

ózondózissal) kis mértékben mineralizál és a toxicitási érték sem javul kellő módon, mégis az

átló felett helyezkedik el. Ezért a grafikon hátterét színátmenetes megoldással több szakaszra

osztottam fel. A sárga és a zöld tartomány jellemzi azokat az eljárásokat, amelyek 50%-nál

nagyobb mineralizációs hatékonyságot mutatnak.

Toxikusság [%] O

nko

gén

Mu

tagén

Ter

ato

gén

Irri

tatí

v

Sze

nzi

tív

Imm

un

oto

xik

oló

gia

Neu

roto

xik

oló

gia

i

Oldalszám: 76/124

34. ábra: Hatékonyságelemzés a kísérletekben alkalmazott tisztítási eljárások mineralizációs, eltávolítási és

ökotocikológiai (EC50) eredményeinek függvényében

A két döntési kritérium, az eltávolítási hatékonyság és az EC50-es érték figyelembe vételével

két eljárás azonosítható, amelyek révén nagy hatékonyságú eltávolítás és/vagy mineralizációs

hatékonyság mellett (57,38%-tól 95%-ig) a toxikológiai érték (EC50) is jelentősen (Ózonos

kezeléssel kombinált adszorpció esetén 386% (BV 0,11), míg a membránszeparációs eljárás

hatására 110%-kal javul) csökkenthető. Az átfogó vizsgálatok alapján két szennyvíztisztítási

eljárást lehet kiemelni, amely a glifoszfát-amin esetében megfelelő mineralizációs

hatékonyságot és ökotoxikológiai szempontú javulást eredményez. Ezek:

• a kombinált 0,375 g ózonos kezelés és adszorpció BV 0,55 és

• a membránszeparációs eljárás (RO BW30-400) tűnik ígéretes megoldásnak

Ezek az eljárások korábban azon eljárások között szerepeltek, amelyek kiemelkedő

hatékonyságot mutattak a 3.5.1. fejezetben ismertetett 19. táblázatban és a 20. táblázatban

látható összefoglalások alapján.

Összefoglalásként megállapítható, hogy utánkapcsolt eljárásként környezetvédelmi és

technológiai szempontból a legelőnyösebb választást a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások

adszorpciós eljárással kombinálva biztosítják a glifoszfát-amin tartalmú szennyvizek

tisztítására.

0

50

100

-2000200400600800

Eltá

volít

ási h

aték

on

yság

[%

]

EC50

Ózonos oxidáció (0,5 g ózondózis)

Ózonos oxidáció (1,0 g ózondózis)

Ózonos oxidáció (1,5 g ózondózis)

Adszorpciós eljárás (BV 50)

Adszorpciós eljárás (BV 100)

Kombinált eljárás (Adszorpció BV 50és oxidációs eljárás 0,375 g Ózon)

Kombinált eljárás (Adszorpció BV 100 ésoxidációs eljárás 0,375 g Ózon)

Membránszeparációs eljárás (ROBW30-400)

BV0,55+ O3

RO BW30-400

BV 0,22 + O3

BV 0,22 BV 0,55

O3 0,5g

O3 1,0 g

O3 1,5 g

Oldalszám: 77/124

4. ÚJ TÍPUSÚ MENNYISÉGI MÓDSZER A NEGYEDIK FOKOZATÚ

SZENNYVÍZTISZTÍTÁS TECHNOLÓGIÁINAK RANGSOROLÁSÁHOZ

A mikroszennyezők eltávolítására szolgáló technológiák összehasonlításakor a döntési

folyamat során számos kritériumot kell figyelembevenni, hogy megfelelő alternatívát

eredményezzen a tervezői igények kielégítésére. Erre a célra egy új, általam és

kutatótársaimmal publikált [158], [159] mennyiségi módszer, az úgynevezett AEI, Aquatic

Environmental Index módosított alkalmazása a legjobb megoldás. A módszerünk és a

disszertációban is alkalmazott mennyiségi módszer hierarchikus, több szinten súlyozó

metodikát követ, amelynek eredménye, hogy a döntésbe bevont kritériumok egyes elemei

között már a döntési folyamat legelején különbséget tudunk tenni fontosság szempontjából.

4.1. AZ TOI MENNYISÉGI MÓDSZER DÖNTÉSI ALGORITMUSA

A Technológiai Optimum Index (TOI) módszer, a fő lépéseit a 35. ábra szemléltetem. A

módszer kutatótársaimmal közösen fejlesztett AEI módszeren alapul, azt fejleszti tovább.

Az első lépés, hogy a kívánt cél eléréséhez szükséges feladatokhoz felsorolásra kerülnek a

szennyvíztisztítási technológiák (a kísérleteim során alkalmazott eljárások, például ózonos

oxidációs eljárás, adszorpciós eljárás, membránszeparációs eljárás, stb) és a definiált

kritériumok (eltávolítási hatékonyság, költség, üzemeltetés és személyügy, keletkező anyagok,

befogadó vízminőség követelményei) szerint egy rangsor kerül kialakításra. Ebben a

rangsorban szerepet kap egy összetett súlyozási lépés (2. lépés), amellyel a kritériumok

fontosságát állapítom meg. Itt kap szerepet a páronkénti összehasonlítás és a normalizálás,

amellyel objektív módon állapítható meg a kritériumrendszer komponenseinek (az egyedi

kritériumok) egymáshoz viszonyított fontossága.

A harmadik lépésben a tervezői kritériumok kerülnek definiálásra. Ezek közül kijelölhető

kiemelt fontosságú kritérium, és ezeket aggregálva megállapítható a célérték, amely jellemzi a

technológiai igényt.

Az első lépés és a harmadik lépés eredményeit összevetve, egy bizonyos tűrési határon belül a

módszer alapján kijelölhetőek azok a technológiák, amelyek kielégítik a tervezői igényeket.

A végső optimumértéket egy aggregáló művelettel képzem, amely eredménye lesz a TOI

módszer index értéke, amelyet a képzett célértékhez tudok hasonlítani.

Oldalszám: 78/124

A mennyiségi módszert a hagyományos kommunális szennyvíztisztító telepek esetében

kiépíthető 4. fokozat, a nagy hatékonyságú szennyvíztisztítási technológiák bevezetésének

sajátosságaival ismertetem. A módszer természetesen alkalmas más jellegű komplex problémák

vizsgálatára is, mint például a szerzőtársaimmal publikált cikkeinkben olvasható [158], [159].

A módszer jellegzetességeinek bemutatásához egy hipotetikus esettanulmányt használok,

amely a mikroszennyezők szennyvíztisztítás során történő eltávolítására vonatkozik. Az

esettanulmány közepes mikroszennyező anyag eltávolítási igényt, jelentős költségvetési forrást,

és alapvető szakképzettségű személyzet alkalmazását fogalmazza meg.

Technológia rangsorolása

[Trank]

Súlyozás

[W]

Tervezői kritérium

[DESkrit]

Technológiák listájának

megállapítása

Skálázás

[Sc]

Aggregálás

[Rtech]

Alapmátrix

[Anm]

Normalizált

mátrix

[Nnm]

Súlyozott mátrix

[Wnm]

Rangsor kialakítása

[R]

Kritériumcsoportok

meghatározása [Kritgr]

Páronkénti

összehasonlítás

[Dnm]

Normalizálás

[DNnm]

Súlyérték

megállapítás

Kritériumcsoportok

meghatározása [Kritgr]

Páronkénti

összehasonlítás

[Dnm]

Normalizálás

[DNnm]

Súlyérték

megállapítás

Egyedi súlyértékek[Wi]

Súlyozás

Kritériumcsoportok

meghatározása [Kritgr]

Főkritériumok megjelölése

[Fnm]

Döntés [Pctech]

NemIgen

Egyedi súlyértékek

35. ábra: A szennyvíztisztítási technológiák komplex értékelésére használt TOI (Technológiai Optimum Index) eszköz

döntési modelljének folyamatábrája

Oldalszám: 79/124

4.2. A TOI MENNYISÉGI MÓDSZER BEMUTATÁSA

A 28. táblázatban ismertetem a döntési algoritmust. A 28. táblázatban 5 főcsoport (eltávolítási

hatékonyság, költség, üzemeltetés és személyügy, keletkező anyagok, befogadó vízminőség

követelményei) és 15 alcsoport (eltávolítási hatékonyságon belül: mikroszennyező, KOIcr,

BOI5, költségen belül: bekerülési és üzemelési költség, üzemeltetés és személyügyön belül:

üzembiztonság, folytonosság, szaktudás, keletkező anyagokon belül: keletkező hulladékok és

egyéb anyagok, befogadó vízminőség követelményein belül: KOIcr, BOI5, összes lebegőanyag,

összes foszfor, összes nitrogén) található. Ezek a döntési kritériumok. A skálaértékeket,

amelyek szükségesek a kritériumok– és az azokon belüli alkritériumok – egyedi súlyértékeinek

meghatározásához, a 2. melléklet ismerteti.

28. táblázat: Esettanumány, amely közepes mikroszennyező anyag eltávolítási igényt, magas költségvetés mellett,

alapvető szakképzettségű személyzetet követel

1. esettanulmány tervezési igényei (bemeneti adatok a döntési algoritmushoz)

fő

csoport Eltávolítási hatékonyságok Költség Üzemeltetés és személyügy

al-

csoport

mikro-

szennyezők

eltávolítása

KOI/

TOC

eltávolí-

tás

BOI5

eltávolí-

tás

bekerülési

költség

üzemelési

költség üzembiztonság folytonosság szaktudás

célérték min 50% min

60%

min

70% magas magas nagy kiváló

nem

igényel

skála

érték 3 3 4 2 2 4 5 2

fő

csoport Keletkező anyagok Befogadó vízminőség követelményei

al-

csoport

keletkező

hulladékok

egyéb

anyagok KOIcr BOI5

Összes

lebegőanyag Összes foszfor Összes nitrogén

célérték nincs nincs közepes minimális minimális nagy minimális

skála

érték 1 1 3 2 2 4 2

4.3. A TOI MENNYISÉGI MÓDSZER SÚLYOZÁSA

A következőkben a modell súlyozási lépését mutatom be, azaz az egyes kritériumokhoz tartozó

egyedi súlyértékek [Wi] meghatározása következik. A súlyozásnak fontos szerepe van a

komplex rendszerek értékelésében. Ilyen módszertan szerinti súlyozást alkalmazunk

szerzőtársaimmal számos publikációnkban [158], [159], amelyek ötvözik a mennyiségi

módszereket és a többtényezős döntéshozatalt támogató módszereket. A kritériumokhoz tartozó

egyedi súlyértékek meghatározásának folyamatát a 36. ábra szemlélteti.

Oldalszám: 80/124

36. ábra: A TOI eszköz folyamatának egyik szakasa: az egyedi súlyértékek előállításának folyamata a modellben

A súlyozás hierarchikus módon történik. Ez azt jelenti, hogy a kritériumrendszerhez tartozó

súlyértékeket több szinten fogom meghatározni. Első lépésként az előző fejezetben is megjelent

főcsoport (eltávolítási hatékonyság, költségvonzat, üzemeltetés és a működés során keletkező

anyagok, befogadó vízminőségkövetelményei) egymáshoz viszonyított súlyértékeit határozom

meg. Ezek meghatározása páronkénti összehasonlítással történik. A páronkénti összehasonlítás

úgy zajlik, hogy egy tagsági függvényrendszert (29. táblázat) alkalmazva egy alapmátrixot

képzünk.

Oldalszám: 81/124

29. táblázat: Tagsági értékek a főcsoportok súlyozásához

Tagsági

érték

A tagsági érték jelentése

1 A két szempont egyforma fontosságú.

2 A mátrix soraiban definiált tényezőhöz (főcsoport) képest az oszlopokban definiált tényező

(főcsoport) kritériuma kicsit fontosabb.

3 A mátrix soraiban definiált tényezőhöz (főcsoport) képest az oszlopokban definiált tényező

(főcsoport) kritériuma mérsékelten fontosabb.

4 A mátrix soraiban definiált tényezőhöz (főcsoport) képest az oszlopokban definiált tényező

(főcsoport) kritériuma magasabb prioritású.

5 A mátrix soraiban definiált tényezőhöz (főcsoport) képest az oszlopokban definiált tényező

(főcsoport) kritériuma extrém magas prioritású.

Az alapmátrixba (30. táblázat) a főátló fölötti háromszögbe kerülnek a tagsági függvény alapján

meghatározott értékek, a 29. táblázatból. Így az eltávolítási hatékonyságnál a költségvonzatot

fontosabb kritériumnak tekintem. Az üzemeltetés pedig kevésbé fontosabb, mint az eltávolítási

hatékonyság. Az 1-nél kisebb értékek a 29. táblázatban szereplő tagsági értékek „reciprokai”.

Azaz a 0,5 azt jelenti, hogy az oszlopokban definiált tényező kritériumokhoz képest a sorokban

definiált kritériumok kevésbé fontosak. A 0,33̇ érték azt jelenti, hogy a sorokban definiált

kritériumokhoz képest az oszlopokban definiált kritériumok mérsékelten fontosabbak.

30. táblázat: Alapmátrix a kritériumcsoportok páronkénti összehasonlításához

Eltávolítási

hatékonyság Költségvonzat Üzemeltetés

Működés során

keletkező

anyagok

Befogadó

vízminőség

követelményei

Eltávolítási

hatékonyság 1 2 0,5 3

1

Költségvonzat 0,5 1 1 2 0,33 ̇

Üzemeltetés 2 1 1 0,5 0,33 ̇

Működés során

keletkező

anyagok

0,33 ̇ 0,5 2 1

0,5

Befogadó

vízminőség

követelményei

1 3 3 2 1

A 30. táblázatban közölt alapmátrix főátlója felett a tagsági értékek alapján (29. táblázat)

definiált értékek szerepelnek, aszerint, hogy az egyes kritériumok mennyire számottevőek az

esettanulmányban. A főátló alatti alsó mátrixterület eleme, például a 2. sorban és 1. oszlopban

található mátrixelem (a2,1) a 10. egyenlet segítségével képezhető:

𝑎2,1 =𝑎1,1

𝑎1,2

10. egyenlet: Az alapmátrix főátló alatti értékei meghatározásához (első oszlop második elemének megállapítása)

Oldalszám: 82/124

A 10. egyenlet segítségével a főátló alatti többi mátrixelemet is hasonlóan töltöm fel. Az így

kapott mátrixot nevezem alapmátrixnak.

A következő lépés az alapmátrix normalizálása. A normalizálás lényege, hogy az alapmátrix

elemeit dimenziómentes számértékké alakítsa. Ez a következőképpen történik. A 30. táblázat

oszlopainak értékeit összegzem. Így az eltávolítás hatékonysága 4,83̇, a költségvonzat 7,5, az

üzemeltetés szintén 7,5, a működés során keletkező anyagok kritériumcsoport összegzett értéke

8,5 lesz. Az adott oszlop minden elemét elosztom az összegzett értékekkel. Az így kapott

értékekből állítom fel a normalizált mátrixot (31. táblázat). Példaképpen a számításhoz a 11.

egyenlet használható:

𝑛𝑎1,1 = 𝑎1,1/∑𝑎1,𝑛

11. egyenlet: A normalizált mátrixelemek képzése.

31. táblázat: A kritériumcsoportok normalizált mátrixa

Eltávolítási

hatékonyság Költségvonzat

Üzemeltetés

és

személyügy

Működés során

keletkező

anyagok

Befogadó

vízminőség

követelményei

Eltávolítási

hatékonyság

0,2069 0,2667 0,0667 0,3529 0,3158

Költségvonzat 0,1034 0,1333 0,1333 0,2353 0,1053

Üzemeltetés 0,4138 0,1333 0,1333 0,0588 0,1053

Működés során

keletkező

anyagok

0,0690 0,0667 0,2667 0,1176 0,1579

Befogadó

vízminőség

követelményei

0,2069 0,4000 0,4000 0,2353 0,3158

A normalizálást követően a mátrix soraiban szereplő értékek átlagát számítom, ilyen módon a

kritériumcsoportok súlyértékeit állapítom meg. Ezeknek az értékeit a 32. táblázat ismerteti.

32. táblázat: A kritériumcsoportok számított súlyértéke

Kritériumcsoportok Kritériumcsoportok súlyértéke

Eltávolítási hatékonyság 0,2418

Költségvonzat 0,1421

Üzemeltetés 0,1689

Működés során keletkező anyagok 0,1356

Befogadó vízminőség követelményei 0,3116

A végleges súlyértékek az alábbi hierarchikus eljárás szerint kerülnek kialakításra (37. ábra):

Oldalszám: 83/124

Súlyozás

[W]

Eltávolítási

hatékonyságKöltségvonzat Üzemeltetés

Működés során

keletkező anyagok

E1

E2

E3 K1 K2 Ü1

Ü2

Ü3 M1 M2

Befogadó vízminőség

követelményei

B1

B2

B5

B4

B3

37. ábra: A TOI modellben megvizsgált technológiák értékeléséhez használt egyedi súlyozási rendszer hierarchikus

felépítése

Az alcsoportoknak [eltávolítási hatékonyság (E1:mikroszennyezők eltávolítási hatékonysága,

E2: KOIcr/TOC eltávolítási hatékonyság, E3: BOI5 eltávolítási hatékonyság), költségvonzat

(K1: beruházási költségek, K2: üzemeltetési költségek), üzemeltetés (Ü1: üzembiztonság, Ü2:

folytonosság, Ü3: üzemeltetéshez szükséges szaktudás), működés során keletkező anyagok

(M1: hulladékok keletkezése, M2: működés során keletkező egyéb anyagok), befogadó

vízminőség követelményei (B1: KOIcr, B2: BOI5, B3: összes lebegőanyag, B4: összes nitrogén,

B5: összes foszfor)] is ki kell számolni külön-külön a fenti módszereket követve a súlyértékeit.

Az egyes lépéseket a tömörebb közölhetőség kedvéért nem részletezem, a mátrixot, és a végső

súlyértékeket a 3. mellékletben mutatom be. Ennek a logikai sémáját a 38. ábra: szemlélteti.

Súlyozás

[W]

Eltávolítási

hatékonyságKöltségvonzat Üzemeltetés

Működés során

keletkező anyagok

E1

E2

E3 K1 K2 Ü1

Ü2

Ü3 M1 M2

0,13560,16890,14210,2418

0,3042

0,1721

0,5237 0,5 0,5 0,2643

0,3286

0,4071 0,25 0,75

Befogadó vízminőség

követelményei

0,3116

B1

B2

B5

B4

B3

0,1187

0,1123

0,2610

0,4123

0,0956

38. ábra: A TOI módszerben megviszgált technológiák egyedi súlyértékeinek alakulása

Oldalszám: 84/124

A végleges súlyértékek képzéséhez a főcsoportok súlyértékeit meg kell szorozni az alcsoportok

súlyindexeivel. Az így képzett súlyértékek a 33. táblázat utolsó oszlopában szerepelnek.

33. táblázat: A súlyértékek a TOI módszerben vizsgált technológiákhoz

Főcsoportok Kritériumcsoportok

súlyindexei Alkritériumok

Alkritériumok

súlyindexei Súlyértékek

Eltávolítási

hatékonyság 0,2418

Mikroszenyezők

eltávolítása 0,5237 0,1266

KOI/TOC eltávolítása 0,1721 0,0416

BOI5 eltávolítása 0,3042 0,0736

Költségvonzat 0,1421 Beruházási költség 0,5 0,0711

Üzemeltetési költség 0,5 0,0711

Üzemeltetés 0,1689

Üzembiztonság 0,2643 0,0446

Folytonosság 0,3286 0,0555

Üzemeltetéshez

szükséges szaktudás 0,4071 0,0688

Működés során

keletkező

anyagok

0,1356

Hulladékok

keletkezése 0,25 0,0339

Működés során

keletkező egyéb

anyagok

0,75 0,1017

Befogadó

vízminőség

követelményei

0,3116

KOIcr 0,1187 0,0370

BOI5 0,1123 0,0350

Összes lebegőanyag 0,0956 0,0298

Összes foszfor 0,4123 0,1285

Összes nitrogén 0,261 0,0813

A következőkben a mennyiségi módszer tervezői igényeket definiáló főág algoritmusát

ismertetem. A döntési folyamat itt azzal kezdődik, hogy a tervező meghatározza azon

kulcskritériumokat, amelyet kiemelkedően fontosnak minősít a projekt esetében. Ezután

súlyozás, illetve az aggregálás következik (39. ábra).

Oldalszám: 85/124

Technológia rangsorolása

[Trank]

Súlyozás

[W]

Tervezői kritérium

[DESkrit]

Technológiák listájának

megállapítása

Skálázás

[Sc]

Aggregálás

[Rtech]

Alapmátrix

[Anm]

Normalizált

mátrix

[Nnm]

Súlyozott mátrix

[Wnm]

Rangsor kialakítása

[R]

Kritériumcsoportok

meghatározása [Kritgr]

Páronkénti

összehasonlítás

[Dnm]

Normalizálás

[DNnm]

Súlyérték

megállapítás

Kritériumcsoportok

meghatározása [Kritgr]

Páronkénti

összehasonlítás

[Dnm]

Normalizálás

[DNnm]

Súlyérték

megállapítás

Egyedi súlyértékek[Wi]

Súlyozás

Kritériumcsoportok

meghatározása [Kritgr]

Főkritériumok megjelölése

[Fnm]

Döntés [Pctech]

NemIgen

Egyedi súlyértékek

39. ábra: A TOI mennyiségi módszer folyamatának egyik szakasza: kiemelt fontosságú tervezői igények

aggregálásának folyamata

A tervező által kijelölt legfontosabbnak vélt kritériumnak a célja, hogy a döntési folyamatot a

tervezési körülménynek megfelelően alakítsa ki, és figyelembe vegye a helyi specifikus

sajátosságokat is. A 34. táblázat barna színű háttérrel mutatja be a kiemelt tervezői kritériumot

ezen esetben.

Oldalszám: 86/124

34. táblázat: A döntési modellben (TOI) kiemelt tényezők (mikroszennyező eltávolítás, üzemelési költség, KOIcr

eltávolítási hatékonyság) az esettanulmány esetében

1. eset bemeneti adatai, egy reális igény mikroszennyező anyagok eltávolítására

fő

csoport Eltávolítási hatékonyságok Költség Üzemeltetés

al-

csoport

mikro-

szennyezők

eltávolítása

KOI/

TOC

eltávolí-

tás

BOI5

eltávolí-

tás

bekerülési

költség

üzemelési

költség üzembiztonság folytonosság szaktudás

célérték min 50% min

60%

min

70% magas magas nagy kiváló

nem

igényel

skála

érték 3 3 4 2 2 4 5 2

fő

csoport Keletkező anyagok Befogadó vízminőség követelményei

al-

csoport

keletkező

hulladékok

egyéb

anyagok KOIcr BOI5

Összes

lebegőanyag Összes foszfor Összes nitrogén

célérték nincs nincs közepes minimális minimális nagy minimális

skála

érték 1 1 3 2 2 4 2

A tervezői kritériumok számértékeinek átlagát alapul véve, megadhatunk egy olyan projekt

célértéket, amelyhez a döntési modell eredményeként kapott GN tervezői célértéket

viszonyíthatjuk. Emellett kijelölhető további tetszőleges számú alkritérium, amelyeket a

döntési művelet során szem előtt kell tartani.

Ebben az esetben kapott GN érték 2,35, amelyet a követekző általános módon megadott

összefüggéssel számítottam:

𝐺𝑁 = ∑𝑊𝐼𝑛 × 𝐴𝑛

𝑖=1

𝑛

12. egyenlet: A projekt célérték számításának általános összefüggése

ahol: a GN; a projekt célérték, WIn; az n. súlyértékek, amelyek minden alkritériumra az előző

fejezetben megállapításra kerültek (33. táblázat) és An; az esettanulmány skálázott értékei (34.

táblázat).

𝐺𝑁1.ℎ𝑖𝑝.𝑒𝑠𝑒𝑡𝑡𝑎𝑛. = ∑𝑊𝐼 × 𝐴 = 0,1266 × 3 + 0,0416 × 3 + ⋯+ 0,1285 × 4 + 0,0813 × 2

𝑖=1

15

≅ 2,35

13. egyenlet: Esettanulmány projekt célértékének számítása. A bemeneti adatok: WIn: 33. táblázat és An: 34. táblázat

Az esettanulmányban alkalmazott hipotetikus adatok alapján egy olyan fejlesztést tűztem ki

célul, amelyre vonatkozóan az alábbi elvárások teljesíthetők:

Oldalszám: 87/124

• a mikroszennyezők (definiált komponensekre nézve) eltávolítását 50%-nál

hatékonyabban valósítja meg,

• az anyagi erőforrások igényei magasabbak,

• a befogadóba a jogszabályban definiált KOIcr koncentrációnál lényegesen jobb elfolyó

szennyvíz minőséget tud biztosítani.

A mennyiségi módszer segítségével a modell eredményeként olyan rangsort kapok, amely a

felsorolt kritériumoknak (34. táblázat) megfelel és a kapott projekt célértéknél (GN) nagyobb

értéket képvisel.

4.4. TECHNOLÓGIAI RANGSOROLÁS

A döntési modellhez a lehetséges technológiákat kell értékelni és a módszer bemeneti adatává

alakítani a műszaki sajátosságaikat (35. táblázat). A táblázat első oszlopában 25 lehetséges

technológiát kategorizáltam. Az ismertetett módszertan szerint elkészítettem az alapmátrixot

(35. táblázat, 4.3. melléklet), amelyet a már ismertetett metodika alapján normalizáltam, ezután

egyedi súlyértékeket generáltam a normalizált mátrixból. Ennek a lépésnek a folyamatát a 40.

ábra szemlélteti.

40. ábra: A TOI módszer folyamatának egyik szakasa: technológia rangsorolás folyamata

Oldalszám: 88/124

35. táblázat: Alapmátrix a technológiák rangsorolásához (itt az alapmátrix részlete látható, a teljes mátrix a 4.

mellékletben)

Technológiai jegyzékben szereplő

eljárások Mikroszennyezők

eltávolítása

KOIcr/TOC

eltávolítás …

Összes

foszfor

Összes

nitrogén

Ózonos oxidáció (O3) 2 3 … 2 3

Ultraibolya (UV) 4 2 … 1 3

Hidrogén-peroxid (H2O2) 3 3 … 1 3

Oxigén (O2) 1 1 … 1 1

Fenton folyamatok 4 5 … 1 1

Katalitikus hidrogén-peroxidos eljárások 4 5 … 1 3

Heterogén fotokatalitikus eljárások 4 5 … 1 2

Katalitikus nedves oxidációk 4 5 … 1 2

Elektrokémiai oxidáció 3 4 … 1 2

Szuperkritikus vizes oxidáció 3 4 … 1 1

Szonolízis 2 4 … 1 1

γ-besugárzás 2 3 … 1 1

Mikrohullámú eljárások 2 3 … 1 2

Pulzáló elektronsugár 3 3 … 1 1

GAC - után kapcsolt reaktor 3 4 … 1 1

PAC - utóülepítő után (plusz utóülepítő) 3 3 … 1 1

PAC - eleveniszapos reaktorba adagolt 3 3 … 3 2

PAC - utóülepítő után majd ülepítés és

szűrés 3 3 …

1 1

Kontaktszűrés (koaguláció) 4 5 … 4 1

MBR rendszerek 4 4 … 3 4

Mikroszűrés 4 4 … 2 2

Ultraszűrés 5 4 … 2 2

Nanoszűrés 5 5 … 2 2

Fordított ozmózis 5 5 … 4 3

Kombinált eljárás O3 + Adszorpció 4 4 … 4 3

Összegzett érték 84 94 … 42 48

A mátrix (35. táblázat) utolsó sorában az összegzett érték látható, amelyet az összes oszlop

esetében (4.1. melléklet) a mátrixelemek összegzésével generálok. A normalizálás műveletét a

14. egyenlet definiálja, ahol NTa1,1 a normalizált mátrixelem a technológiai ranghoz, Ta1,1 a

technológiákból generált alapmátrix eleme, a ΣTa1,m pedig az adott oszlop mátrixelemeinek

összege.

𝑁𝑇𝑎1,1 = 𝑇𝑎1,1/∑𝑇𝑎1,𝑚

14. egyenlet: A normalizált mátrixelem képzése

A normalizálás után az egyedi súlyozás következik (a már meghatározott súlyértékek

segítségével, 33. táblázat), amelynek részeredményei a 4.3. mellékletben láthatóak. A

Oldalszám: 89/124

mennyiségi módszer döntési mechanizmusához szükséges TOI értéket a 15. egyenlet szerint

képzem.

𝑇𝑂𝐼 = ∑𝑊𝐼𝑛 × 𝑁𝑇𝑎𝑛

𝑖=1

𝑛

15. egyenlet: A fejlesztési projektek optimum értékét meghatározó összefüggés

Ahol a TOI a Technológiai Optimum Index, WI a kritériumhoz tartozó súlyérték, NTan pedig

a technológiai ranghoz alkalmazott normalizált mátrixelem.

A módszerrel kapott TOI értékek, és rangsoruk a 36. táblázatban kerülnek összefoglalásra:

36. táblázat: A negyedik fokozatú szennyvíztisztítás lehetséges technológiáinak rangsora

A negyedik fokozatú szennyvíztisztítás technológiáinak rangsora

1. Fordított

ozmózis (3,7229)

6. Mikroszűrés

(3,2817)

11. Heterogén

fotokatalitikus

eljárások (2,6939)

16. Ultraibolya

(UV) (2,5416)

21. Mikrohullámú

eljárások (2,0663)

2. Kombinált

eljárás O3 +

Adszorpció

(3,5605)

7. Ultraszűrés

(3,2728)

12. Katalitikus

nedves oxidációk

(2,6911)

17. Hidrogén-

peroxid (H2O2)

(2,4573)

22. Pulzáló

elektronsugár

(1,9257)

3. MBR rendszerek

(3,3295)

8. Nanoszűrés

(3,2016)

13. PAC –

közvetlenül az

utóülepítőbe

(2,6546)

18. Fenton

folyamatok

(2,4309)

23. γ-besugárzásos

eljárás (1,9122)

4. Kontaktszűrés

(koaguláció)

(3,3216)

9. Katalitikus

hidrogén-peroxidos

eljárások (2,8069)

14. Ózonos

oxidáció (2,6321)

19. Elektrokémiai

oxidáció (2,2317)

24. Szonolízis

(1,8345)

5. PAC –

eleviniszapos

reaktorba adagolt

(3,3105)

10. PAC –

utóülepítő után

beiktatott

technológia

(2,7263)

15. GAC – után

kapcsolt reaktor

(2.5776)

20. Szuperkritikus

vizes oxidáció

(2,0888)

25. Oxigénes

oxidációs eljárás

(1,3884)

A rangsoroláshoz kapott TOI értékek inputként alkalmazhatóak a mennyiségi módszer végső

döntéséhez.

A módszertan a technológiai elemek rangsorolása és a tervezői kritériumok aggregálása után

összehasonlítja a döntés tárgyát képző egyes szennyvízkezelési technológiákat. Azok a

technológiák jelentik az optimális megoldásokat, amelyeknek a TOI értéke a generált

célértéknél nagyobb, azaz teljes mértékben teljesíti a definiált célokat (34. táblázat).

Az eredmények alapján megállapítható, hogy a 25 technológiából 18 megfelel a fejlesztéshez

(36. táblázat alapján), azaz teljesítik a 2,35-ös célértéket. A priorizált tervezői kritérium

azonban tovább szűkíti a technológiákat és a végső döntés a kombinált ózonos és adszorpciós

eljárásra, valamint az MBR technológiákra esik.

Oldalszám: 90/124

4.5. A TOI MENNYISÉGI MÓDSZER EREDMÉNYEINEK ÖSSZEFOGLALÁSA

Az általam kifejlesztett TOI mennyiségi módszer sokrétűen alkalmazható, előnye az egyedi

súlyozás, valamint az úgynevezett TOI célérték definiálása és bevezetése, amely segítségével

rangsorolhatjuk a negyedik fokozatú szennyvíztisztítás technológiáit, majd ebből ki tudjuk

választani a többtényezős optimumot. Rugalmasan bővíthető ez a mennyiségi módszer, továbbá

a döntési környezet és a tervezői igények figyelembevételével lehetőség van a kapott

eredményeket tovább árnyalni. Az eredményeket a 41. ábra szemlélteti.

41. ábra: A TOI mennyiségi módszer eredményei, a GN célérték a vörös vonallal jelölve, a kék sávok pedig vizsgált

technológiák TOI értékei

Az optimalizálást követően a mennyiségi módszerem a legtöbb technológiát (2,35 TOI értéknél

magasabb értékű) megfelelőnek értékeli. Azonban ezeknek a szűrését még el kell végezni,

hiszen az esettanulmány (projekt) definiálásakor kijelölt három kritérium (mikroszennyezők

eltávolítása, anyagi erőforrások, befogadóba elfolyó tisztított szennyvíz minősége) alapján

tovább lehet szűkíteni a lehetséges technológiák körét. Így kerül a választás végső soron az

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Fordított ozmózis

MBR rendszerek

PAC - eleveniszapos reaktorba adagolt

Ultraszűrés

katalitikus hidrogén-peroxidos eljárások

heterogén fotokatalitikus eljárások

PAC - utóülepítő után (plusz utóülepítő)

GAC - után kapcsolt reaktor

hidrogén-peroxid (H2O2)

elektrokémiai oxidáció

mikrohullámú eljárások

γ-besugárzás

oxigén oxidáció (O2)

TOI érték

Oldalszám: 91/124

MBR technológiákra (3,33 TOI érték) és a kombinált ózonos és adszorpciós eljárásra (2,58 TOI

érték).

A fentiek alapján megállapítható, hogy a kifejlesztett mennyiségi módszerrel lehetőség nyílik

komplex projektek esetében a kiindulási kritériumok, valamint az alternatívák részletes

ismeretében a megfelelő technológiákat kijelölni.

Ezen módszer alkalmas továbbá különböző beruházások, fejlesztések kapcsán a

kritériumrendszer tekintetében a rendelkezésre álló technológiák közül a legmegfelelőbb

kiválasztására. A módszer előnye, hogy képes figyelembe venni az egyedi igényeket,

rugalmasan kezeli az adott fejlesztés mikrokörnyezetének sajátosságait.

Oldalszám: 92/124

5. TÉZISEK

A kutatásaim során átfogóan tanulmányoztam a szakirodalmat, amelyek alapján

megfogalmazhattam a kutatási hipotéziseimet, valamint ezek bizonyításához szükséges

módszertani eljárásokat. Mérési eredményeim alapján az új tudományos eredményeimet az

alábbi tézispontokban fogalmazom meg.

1. A kísérleti munkáimmal (ózonos oxidációs, ózonos oxidációs és hidrogén-peroxidos,

adszorpciós, ózonos oxidációval kombinált adszorpciós és végül fordított ozmózis elvén

alapuló membránszeparációs vizsgálatok) azt a megállapítást tehetem, hogy az egyik

legáltalánosabban használt növényvédőszer, a glifoszfát-amin ózonos oxidációs eljárás

segítségével 12,2%-os hatékonysággal mineralizálható (0,375 g/l ózondózis mellett),

amit a kémiai oxigénigény mérésével (3184 mg/l-ről 2785 mg/l-re csökkent) igazoltam.

Számos párhuzamos mérési eredmény alapján kijelenthetem, hogy a szennyezőanyag

koncentráció csökkenésével párhuzamosan (0,606 g/l szennyezőanyag koncentráció és

1,5 g/l ózondózis mellett pl. 19,31% eltávolítást tudtam elérni.) a mineralizációs

hatékonyság is csökken. Az aktívszenes adszorpciós eljárással 29,1% és 34,1%-os

eltávolítási hatékonyság érhető el. A két eltávolítási technika kombinációjával 57,3% és

58,9% közötti eltávolítást értem el a kísérleteimben, míg fordított ozmózisos

eljárásokkal 95%-ot.

2. Megállapítottam, hogy a laboratóriumi léptékű kísérleteim során gazdasági és

hatásossági szempontból az adszorpciós eljárások bizonyultak az optimális

technológiának (gazdaságossági index 0,33). Ehhez egy egyszerű gazdaságossági

értékelési módszert vezettem be, amely módszer az eltávolítási hatékonyság és a

különböző költségtényezők (gép, anyag, méréstechnika, humán erőforrás)

figyelembevételével egy index segítségével rangsorolja a megvizsgált technológiákat

(különböző dózisú ózonos oxidációs eljárás, nagyhatékonyságú oxidációs eljárás –

ózonos és hidrogénperoxid kombinációjával, adszorpciós eljárás, ózonos oxidációs és

adszorpciós eljárások kombinációi, membránszeparációs eljárás). Az általam képzett

gazdaságossági index értékek jellemzően az adszorpciós eljárások esetében voltak a

legalacsonyabbak. A folyadékterhelést az ágytérfogatra vetítve képeztem egy mutatót,

amellyel jellemezhettem az adszorpciós eljárásokat, így Bv=0,11, Bv=0,22 és a

Bv=0,55 adszorpciós eljárásokat vizsgáltam. Ezeknek a gazdaságossági indexe

Oldalszám: 93/124

laboratóriumi kísérletek között 1080 és 1266 között változott, amelyek a legnagyobb

12374-es értéktől közel 90%-kal jobbak.

Az ipari léptékű elemzésemből megállapítottam, hogy az adszorpciós eljárások

(Bv=0,22 és Bv=0,55) 0,33 és 0,55 gazdaságossági indexet értek el, a gazdaságossági

index értékeiből képzett rangsorban pedig a következő helyen álló szennyvíztisztítási

technológia, a kombinált ózonos oxidációs és adszorpciós eljárás volt (Bv=0,55 + 0,375

g/l O3), 0,96-os indexxel.

3. Pearson-féle korrelációs koefficiens számításának segítségével igazoltam, hogy a

különböző koncentrációjú modellszennyvizekkel végzett mineralizációs kísérleteim

kiválóan reprodukálhatóak, az R, korrelációs koefficiens értékük minden esetben 0,99

feletti. A korrelációs koefficiens megállapításához végzett kísérleteim eredményeként

megállapíthatom, hogy 1,5 g/l-es ózondózis mellett a glifoszfát-amin 15%-a

mineralizálódik, és a különböző koncentrációjú (2,34 g/l, 0,97 g/l, 0,606 g/l, 0,435 g/l,

0,243 g/l) modellszennyvizek R=0,99 korrelációjú reprodukálhatóságot mutatnak a

mineralizációs folyamataikban.

4. Vibrio fisceri tengeri bakrétium segítségével ökotoxikológiai vizsgálatokat végeztem.

Az eredményeim igazolják, hogy az ózonos oxidáció első szakaszában keletkező

bomlástermékek gátló hatása erősebb (0,375 g és 0,5 g ózondózis esetében látható

visszaesések pl. 0,97 g/l koncentrációjú modellszennyvíz esetében 133,1 EC50-es

értékről 61,17 EC50-es értékre vagy 0,243 g/l-es glifoszfát-amin koncentráció mellett

204,2 EC50-es értékről 66,88 EC50-es értékre), mint a glifoszfát-aminé, azonban 1,5

g/l ózondózis mellett a toxikusság legalább 300%-kal csökken. A mineralizációs

hatékonyság és a toxikusság csökkenés szempontjából kijelenthető, hogy a

membránszeparációs eljárások és az ózonos oxidációs eljárással kombinált adszorpciós

eljárások mutatják a legjobb eredményt.

5. A vizsgálataim eredményeit felhasználva kifejlesztettem egy mennyiségi módszert,

amellyel rangsorolhatom a vizsgálat tárgykörébe bevont szennyvíztisztítási

technológiákat, és a módszer hierarchizálást követően a célkritériumoknak (eltávolítási

hatékonyság, költség, üzemeltetés, keletkező anyagok, befogadó vízminőség

követelményei) megfelelően optimális technológiai ajánlást ad. A módszert TOI, azaz

Technológiai Optimum Index-nek neveztem el. A TOI segítségével 25 negyedik

fokozatú szennyvítisztítási technológiát vizsgáltam. A vizsgálatok eredményeként

Oldalszám: 94/124

kapott index értékek rangsorolhatók, így az esettanulmányban a fordított ozmózisos

membránszeparációs technológia kapta a legnagyobb értéket (3,73), a legkisebbet pedig

az oxigénes oxidációs eljárás (1,38). A TOI azon túlmenően, hogy rangsorolja a

technológiákat különböző kritériumok (eltávolítási hatékonyság, költségvonzat,

üzemeltetés, működés során keletkező anyagok, befogadó vízminőség követelményei)

figyelembevételével, képez egy optimális célszámot is (2,35). Ehhez viszonyítva

kiválasztható az a technológia a rangsorból, amely ehhez a legközelebb áll. Így a TOI

mennyiségi módszer alkalmazásával az esettanulmányban a kombinált ózonos és

adszorpciós eljárás (TOI érték = 2,58) lett az optimális technológia.

Oldalszám: 95/124

6. ÖSSZEFOGLALÁS ÉS KÖVETKEZTETÉSEK

A disszertációm és a Ph.D. program során a legegyszerűbb módszerekkel igazoltam a

glifoszfát-amin mineralizációját oxidációs-, majd eltávolítását adszorpciós-, kombinált

oxidációs- és adszorpciós eljárással, valamint membránszeparációs módszerekkel. Kiemelt

figyelmet fordítva a laboratóriumi körülmények között végzett kísérletek esetében a fajlagos

költségre. Szennyvíztisztító telep elfolyó vizét felhasználva, számított koncentrációjú

glifoszfát-amin tartalmú elfolyó szennyvízmintával a valós eltávolítási lehetőségeket is

megvizsgáltam. A mineralizációs vizsgálatokat kiegészítettem elméleti matematikai analízissel,

amely segítségével a mérések megbízhatóságát igazoltam. A mineralizációs vizsgálatokat

ökotoxikológiai mérésekkel kiegészítve a toxikusságot is mértem, oxidációs, adszorpciós,

membránszeparácis vizsgálatok esetén. Ezeket az eredményeket felhasználva pedig

létrehoztam egy mennyiségi módszert, amely a technológiák rangsorolásával megadja az

optimális technológiát a kritériumként definiált célokhoz.

A szennyvíztisztítás negyedik fokozatának kérdéskörében még számos fejlesztési lehetőség

van. Új technológiák kialakítása és/vagy ezek optimalizálása olyan alapkutatás, amelyek

eredményeit felhasználva a döntési folyamatok és a rendelkezésre álló eszközök bővülnek.

Ezen kutatások legfrissebb eredményeivel kiegészíthető a döntési algoritmus, amelyet a Ph.D.

cselekményem során megalkottam.

A másik fontos elem, amellyel a megalkotott döntési modell bővíthető, a befogadókra történő

optimalizálás. Idővel eljutunk a globalizáció, a népességnövekedés és a megnövekvő

vízigények miatt arra szintre, amikor komolyan tervezni kell világszerte a kivett víz és a

visszajuttatott víz harmonizálásával. Ebben az esetben a modellek megalkotásakor figyelembe

kell venni a különböző eljárások hatékonyságát is.

Érdekes és ígéretes terület továbbá a vegyianyagmentes AOP eljárások fejlesztése is. A kérdés

újszerű, hiszen ha a mikroszennyezők eltávolítását célozzuk meg a negyedik fokozat

bevezetésével, akkor működtetés közben lehetőleg ne juttassunk be további szervetlen

szennyezőforrásokat az elfolyó szennyvízzel a környezetbe. Az általam megalkotott módszer

rugalmassága lévén a technológiák számával, a kritérium rendszer bővítésével, a felosztások

finomításával egyaránt fejleszthető. A doktori cselekményben a saját magam által megtervezett

kísérletsorozatok eredményeit felhasználva megalkottam egy olyan többtényezős

döntéstámogató módszert, amely alkalmas arra, hogy gazdaságossági, környezetvédelmi,

Oldalszám: 96/124

technológiai aspektusokat felhasználva adjon optimális döntést arra, hogy egy adott fejlesztési

igényhez mely technológia a leginkább alkalmas.

A kísérletsorozatok közötti korrelációs együtthatók erősek, és 1,5 g-os ózondózis mellett 15%-

os mineralizáció érhető el. Az eltávolítási hatékonyság és a toxikusság együttes vizsgálata

mellett a membránszeparációs eljárások és a kombinált ózonos oxidációs adszorpciós eljárás

az, amelyik kiemelkedő.

A kísérleteim és a Ph.D. munkásságom során olyan mennyiségi módszert fejlesztettem ki,

amely segítségével a tervezési cél számszerűsíthető és a technológiák rangsorolhatóak. A

számszerűsített tervezési célhoz viszonyítva kiválasztható az optimális technológiai megoldás.

A döntéstámogató eszköz alkalmazható számos fejlesztési projekt keretében. Nem csak a

szennyvíztisztításban, de bárhol máshol, ahol környezetvédelmi célok megvalósítását akarjuk

elérni. A módszer rugalmasan bővíthető, a kísérleti eredmények ismeretében tovább növelhető

a kritériumkészlet és az alkalmazásba vonható technológiák száma is.

A kísrleti sorozatom, amely során a mineralizációs hatékonyság, majd az eltávolítási

hatékonyság vizsgálatát kiegészítettem a matematikai megfelelőség igazolásával, majd

ökotoxikológiai vizsgálatokkal, végül pedig az egészet egy komplex döntéstámogató

rendszerrel, kiváló oktatópélda a környezetvédelem területén kutató, vagy tanulmányokat

folytató szakembereknek a környezettudomány komplexitásáról.

A szennyvíztisztítás területén jelenleg talán a „new water” és a 4. szennyvíztisztítási fokozat

valamint a fejlődő országok gazdaságos szennyvíztisztítása az, amelyik a leginkább kutatott

téma. A Ph.D. munkámmal igazolásokat adtam a szennyvíztisztítás negyedik fokozatánk hazai

viszonylatban meghatározó néhány kérdésére.

1. Számos mikroszennyező jelenik meg szennyvizeinkben, amelyek eltávolítása komoly

kihívás elé állítja a szakembereket. Az egyes nagyhatékonyságú oxidációs eljárások más

és más hatékonyságot mutatnak a degradáció és a mineralizáció területén. Ha ismerjük

legalább megközelítőleg, hogy milyen komponensek eltávolítására van szükség, akkor

megfelelő technológia választásával akár 100%-os eltávolítási hatékonyságot is

elérhetünk.

2. Sok esetben nem csak a mineralizációs hatékonyság a mérvadó. A gazdasági

szempontokat is figyelembe véve a döntésünk vagy választásunk akár egy kisebb

hatékonyságú technológiára is eshet. A költségeket és a fajlagos mutatókat összegezve

Oldalszám: 97/124

megfelelő szempontrendszereket alkalmazva megadhatók azok a kulcstechnológiák,

amelyek a lehető legkisebb bekerülési és működési költség mellett biztosítják a

legnagyobb eltávolítási hatásfokot.

3. Ha modellkísérleteket végzünk, akkor rendelkezésünkre állnak olyan matematikai

eszközök, amelyek a megszerzett eredményeinket elméleti úton igazolják. Az, hogy a

kísérletsorozataim Pearson-féle korrelációs koefficiense 0,95 feletti értéket mutat

bizonyítja a méréseim reprodukálhatóságát. Ráadásul a számos párhuzamos kísérletem

eredményeként kijelenthetem, hogy a szennyezőanyag csökkenő koncentrációja mellett

az eltávolítás hatékonysága is nő.

4. Számos tanulmány születik a mikroszennyezők eltávolításának legkülönfélébb műszaki

megoldásairól. Az oxidációs eljárások népszerűek, hiszen célzottan csökkentik az egyes

szennyező komponensek koncentrációját. Hulladékgazdálkodási szempontból nézve

ártalmatlanítási megoldásnak számítanak, hiszen a bomlási folyamat vége a

termodinamikai egyensúly, CO2, H2O és egyéb szervetlen sók. Azonban a legtöbb ilyen

cikk és tanulmány nem foglalkozik azzal, hogy a mikroszennyezők jelentős része

összetett szerves molekula, amelyek oxidációjával a bomlástermékek legkülönfélébb

formája keletkezik. Ezek közül a bomlástermékek közül – a modellkísérleteimben

bebizonyosodott – számos toxikusabb, mint maga a kiinduló komponens. Azért, hogy

az ártalmatlanítási eljárás megfelelően hatékony legyen, olyan dózist kell megválasztani

az oxidálószerből, amely képes a bomlástermékeket addig oxidálni, amíg a toxicitásuk

meg nem szűnik.

5. Napjainkban a döntési algoritmusokkal számos hosszadalmas és nem feltétlenül

objektív feladat végezhető el. Ilyen a megfelelő technológia kiválasztása is.

Disszertációm utolsó szakaszában, feldolgozva a megismert eredményeimet, egy olyan

mennyiségi módszert alkottam meg, amely alkalmas arra, hogy objektív módon jelöljön

ki alternatív megoldást, vagy optimálisan alkalmas technológiát.

A módszerem egyedülálló, célszám és tervezői, vagy helyi sajátosságokból adódó igények

figyelembevételével ad eszközalapú eredményt. Ezt felhasználva az esettanulmányon keresztül

is látszik, hogy reális fejlesztési irányt vázol fel.

Oldalszám: 98/124

SUMMARY

In the field of wastewater treatment, the tercier treatment, which ensures the targeted micro-

pollutant removal in an efficient way, is an up-to-date issue. In the literature section of the

dissertation I have summarized the technical solutions which are suitable for the removal of

micropollutants (Appendix 1). It can be concluded that different micropollutant removal

efficiencies can be achieved with different technological solutions for the investigated

components.

In my experimental work I have chosen some technological processes for which I obtained a

large data base for the evaluations.

I have achieved outstanding results in removing micropollutants from wastewater by using

adsorption, combined oxidation and adsorption processes and reverse osmosis.

On the basis of the results of the laboratory experiments and the results of case study, which

are based on a 7,100 Personal Equivavelent wastewater treatment plant I carried out an industry-

wide cost analysis. The analysis carried out resulted in an optimal technological solution in

respect the costs and removal efficiency. The membrane separation and combined ozonic

oxidation and adsorption processes provided the best results.

In paralell with the mineralisation/removal efficiency based experiments I carried out

ecotoxicological experiments as well. These investigations proved that the ozonic oxidation

treatments are able to decrease the toxicity level of the experimental solution (model

wastewater) to a lower level as compared to the initial state. It was concluded that the model

wastewater's inhibitory effect can no longer affect the ecological balance.

Using my results, it was possible to holistically evaluate with the TOI (Technological Optime

Index) method the tercier phase of the wastewater treatment. As a result, I have a validated a

model which is able to define the optimal wastewater treatment technology based on design

values and defined criteria (removal efficiency, cost, operation and human resources needed,

materials, quality of the effluent water).

Oldalszám: 99/124

ZUSAMMENFASSUNG

Im Bereich der Abwasserbehandlung ist die Tercier-Behandlung, die die gezielte Entfernung

von Mikroverunreinigungen in einer effizienten Weise versichert, ein hochaktuelles Thema. Im

Literaturteil der Dissertation habe ich die technischen Lösungen zusammengefasst, die sich zur

Entfernung von Mikroverunreinigungen eignen (Anlage 1). Es kann gefolgert werden, dass die

untersuchten Komponenten von Mikroverunreinigungen auf unterschiedlichen

Wirkungsgraden mit verschiedenen technologischen Lösungen während der Entfernung

erreicht werden können.

In meiner experimentellen Arbeit habe ich einige technologische Verfahren ausgewählt, für die

ich eine große Datenbank den Bewertungen erhalten habe.

Ich habe hervorragende Ergebnisse bei der Entfernung von Mikroverunreinigungen aus

Abwasser durch Adsorption, kombinierte Oxidations- und Adsorptionsprozesse sowie

Umkehrosmose erzielt.

Auf Basis der Ergebnisse der Laborexperimente und der Ergebnisse der Fallstudie, die auf einer

7.100 Kläranlage von Personal Equivavelent basieren, habe ich eine industrieweite

Kostenanalyse durchgeführt. Diese Analyse hat eine optimale technologische Lösung in Bezug

auf Kosten und Entfernungseffizienz ergeben. Die Membrantrennung und die kombinierte

ozonische Oxidations- und Adsorptionsprozesse haben die besten Ergebnisse geliefert.

Parallel mit so einer Experimenten, die auf Mineralisierung / Abtragseffizienz basieren, habe

ich auch ökotoxikologische Experimente durchgeführt. Diese Untersuchungen haben gezeigt,

dass die Ozonoxidationsbehandlungen den Toxizitätsgrad der Versuchslösung

(Modellabwasser) im Vergleich zum Ausgangszustand zu einem niedrigeren Niveau senken

können. Es wurde endlich gezogen, dass die Hemmwirkung des Modellabwassers das

ökologische Gleichgewicht nicht mehr beeinflussen kann.

Anhand meiner Ergebnisse ist es möglich mit der TOI-Methode (Technological Optime Index)

die Tercier-Phase der Abwasserbehandlung ganzheitlich zu bewerten. Infolgedessen habe ich

so ein Modell validiert, das die optimale Abwasserbehandlungstechnologie auf der Grundlage

von Konstruktionswerten und festgelegten Kriterien (Abfuhreffizienz, Kosten, Betriebs- und

Personalbedarf, Materialien, Qualität des Abwassers) definieren kann.

Oldalszám: 100/124

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Napjainkra több embernek adatott meg a tanulás lehetősége, mint korábban az emberiség

történelmében összesen. Nekem a felsőoktatásban, ha a naptári éveket veszem, akkor 11 év, ha

a párhuzamos képzéseket egymás mellé állítom, akkor 16 év adatott meg eddig. Ez idő alatt öt

diplomát és remélhetőleg, amikor ezeket a sorokat olvassa a tisztelt érdeklődő, akkor már a

Ph.D. diplomát is sikeresen abszolváltam. Mindvégig élvezhettem szüleim támogatását, amely

nélkül nem sikerült volna talán egy felsőfokú végzettséget sem szereznem. Köszönöm nektek

Édesanyám és Édesapám, hogy biztosítottátok a tanulásomhoz szükséges nyugodt családi

hátteret!

A képzéseim okán számos példaértékű, a pályafutásomat meghatározó és erősen formáló

professzorral és szakemberrel találkoztam, akik sokszor mentorként segítették tanulmányaimat

és támogatták a szakmai fejlődésemet.

Az alapképzés és a mesterképzés között lehetőségem nyílt a DENSO Gyártó Magyarország

Kft.-nél 10 hónapot dolgozni környezetmérnökként. Itt, illetve szakdolgozatom és első TDK

dolgozatom megírásában közvetlen főnököm, Gärtner Szilvia sokat segített és sok dologra

tanított meg. Nagyon fontos, hogy a szakmai információkat, összefüggéseket úgy vessem

papírra, hogy azok a lehető legszélesebb körben is könnyen értelmezhető formát öltsenek. Ezen

kívül Ő volt az első olyan szakember, akitől a szakmai elhivatottságot és az élethosszig tartó

tanulást elleshettem. Munka mellett Ph.D. programban vett részt, számos felsőfokú

végzettséggel a háta mögött hozott nap, mint nap fontos döntéseket. Köszönöm neked, Szilvi,

hogy ilyen remek példával álltál előttem, én is folytatni fogom a tanulmányaimat ezután is!

A mesterszakon, amikor felvételiztem, már tudtam, hogy a Pannon Egyetem neves és kiválóan

felkészült oktatói fognak tanítani. Kárpáti Árpád és Rédey Ákos Professzor Urak jegyzeteit,

szakmai anyagait egy másik egyetem azonos képzési területén is forgattam, használtam. Kiváló

szakemberektől tanultam egy nívós felsőoktatási intézetben, hallgatócentrikus környezetben.

Rédey Ákos és Kárpáti Árpád Professzor Úr is a későbbiekben nem csupán témavezetőmmé,

de szakmai mentorommá is vált. Kárpáti Tanár Úr koordinációja mellett sikerült elkészítenem

a második TDK munkámat, amellyel a XXXI. OTDK-n két díjat is nyertem. A különdíjat, amit

a második helyezés mellé nyertem, a környezetmérnöki munkát a gyakorlatban kiválóan

bemutató munka szerzőjeként kaptam meg. Ez az eredmény nagyon sokat segített abban, hogy

Oldalszám: 101/124

a következő tanulmányaimat megkezdhessem. Köszönöm Tanár Úr a képzés kötelező elemein

túl rám áldozott idejét!

Rédey Ákos Professzor Úrtól a rengeteg közös munka során tanultam a szakmai alapoktól, a

legújabb tudományos cikkek anyagain át a szakmai angolig számos területen. De nem csak a

környezetmérnöki tudományok területén tanultam tőle. A nemzetközi szinten is kiemelkedő

tudományos eredményeket elérő, több doktori fokozattal rendelkező emberben egyszerre

szerénységet és határozottságot is láthattam a legkülönbözőbb szituációkban. Kiváló példa volt,

hogy bár egyre többet tanul az ember és idővel egyes dolgokban elvitathatatlan érdemeket

szerez, mégsem szabad sem a hallgatókkal, sem a beosztottakkal lekezelően bánni. Példaértékű

magatartás ez, amelyet én is szeretnék magamévá tenni. Ezen kívül Ő az egyik személy, aki

nélkül a Ph.D. munkásságom még sehol sem tartana. Számos nemzetközi előadást és ezzel

életre szóló tapasztalatot és élményt szereztem, amelyeket sosem fogok tudni meghálálni.

Köszönöm Önnek Professzor Úr!

Végül, de nem utolsó sorban van még egy személy, akinek olyan sok dolgot köszönhetek, hogy

felsorolni sem lehet. Sebestyén Viktorral a mesterképzési szak felvételijén találkoztam először,

és az M.Sc. második félévében lett kollégiumi szobatársam. Már az első este hasznosan

töltöttük kibontakozóban lévő barátságunkat, hiszen olyan beadandó dolgozatot készítettünk

egy tanórára, amit talán más hallgatók szakdolgozatnak is megirigyeltek volna. A választott

tudományterületünkön nem találkoztam ez idáig olyan témakörrel, amelyet ne ismerne

magasabb szinten, mint az okleveles környezetmérnöki minősítő vizsga elvárása. A közös

tanulmányaink és kutatásaink során mindig volt egy olyan kiegészítő gondolata, amellyel nagy

rögöket távolított el az utamból. Ezen kívül egy kiváló barátot ismerhettem meg személyében.

Remélem Viktor, még sok-sok évig dolgozunk közösen újszerű, vagy számunkra értelmiségi

szórakozásnak tartott dolgokon, úgy, hogy mindeközben a barátságunk töretlenül megmarad!

Oldalszám: 102/124

FELHASZNÁLT IRODALOM

[1] R. Sara, H. Vera, A. Arminda és S. Lúcia, „A review of organic UV-filters in

wastewater treatment plants,” Environment Internation, pp. 24-44, 2016.

[2] N. Wang és P. Wang, „Study and application status of microwave in organic

wastewater treatment - A review,” Chemical Engineering Journal, pp. 193-214, 2016.

[3] Á. Kárpáti, A szennyvíztisztítás alapjai, digitális tananyag: Pannon Egyetem, 2007.

[4] S. Giannakis, F. Alejandro, G. Vives, D. Grandjean, A. Magnet, L. F. d. Alencastro és

C. Pulgarin, „Effect of advanced oxidation processes on the micropollutants and the

effluent organic matter contained in municipal wastewater previously treated by three

different secondary methods,” Water Research, pp. 295-306, 2015.

[5] A. B. M, C. Grovermann, P. Schreinemachers, J. Ingwersen, M. Lamers, T. Berger és

T. Streck, „Non-hazardous pesticide concentrations in surface waters: An integrated

approach simluating application threshols and resulting farm income effects,” Journal

of Environemntal Management, pp. 298-312, 2016.

[6] F. Y, Z. Nie, Y. Yang, Q. Die, F. Liu, J. He és Q. Huang, „Human health risk assessemnt

of pesticide residues in market-sold vegetables and fish in a nortern metropolis of

China,” Environmental Science and Pollution Research, pp. 6135-6143, 2015.

[7] H. Pizzaro, M. S. Vera, A. Vinocur, G. Pérez, M. Ferraro, H. R. Menéndez és S. A. M.

Dos, „Glyphosphate input modifies microbial community structure in clear and turbid

freshwater systems,” Environmental Science and Pollution Research, pp. 5143-5153,

2015.

[8] I. Licskó, Víz- és szennyvíztisztítás, Budapest: BME Építőmérnöki Kar, 2004.

[9] R. Bagatin, J. J. Klemes, A. P. Reverberi és D. Huisingh, „Converstaion and

improvements in water resource management: a global challenge,” Journal of Cleaner

Production, 77, pp. 1-9, 2014.

Oldalszám: 103/124

[10] UNESCO, „unesdoc.unesco.org,” 2015. [Online]. Available:

unesdoc.unesco.org/images/0023/002318/231823E.pdf.

[11] Y. Sun, Z. Chen, G. Wu, Q. Wu, F. Zhang, Z. Niu és H.-Y. Hu, „Characteristic of water

quality of municipal wastewater treatment plants in China: implications for resources

utilization and management,” Journal of Cleaner Production, 131, pp. 1-9, 2016.

[12] W. Institute, A világ helyzete - Városaink jövője, Föld Napja Alapvítvány, 2007.

[13] UNICEF, „Water and Sanitation, Drinking water,” 2015. [Online]. Available:

https://data.unicef.org/topic/water-and-sanitation/drinking-water/. [Hozzáférés

dátuma: 20 12 2018].

[14] A vízszennyező anyagok kibocsátásaira vonatkozó határértékekről és alkalmazásuk

egyes szabályairól, 2004.

[15] G. Ying, „Behavior and effects of surfactants and their degradation products in the

environment,” Environ. Int., 32, 3, pp. 417-431, 2006.

[16] M. Dehghani, A. Mahvi., A. Najafpoor és K. Azam, „Investigation the potential of

using acoustic frequency on the degradation of linear alkylbenze sulfonates from

aqueous solution,” Journal of Zhejiang University of Science, 8, pp. 1462 - 1468, 2007.

[17] N. Feisthauer, P. Sibley, S. Burke és N. Kaushik, „A review of the toxicity of detergents

and its formulation components on aquatic organism,” International Journal of

Ecological Environmental Science, 28, pp. 223 - 297, 2004.

[18] D. Vinod, S. Neha, S. Shalini, S. Archna és P. Aparna, „Effect on detergent use on

water quality in Rewa city of India,” Journal of Applied Chemistry, 1, 4, pp. 28-30,

2012.

[19] M. Norfazrin, N. Siti, T. Mohd, Z. Zuriati és A. Pauzi, „The composition of surfactants

in river water and its influence to the amount of surfactants in drinking water,” World

Appl. Sci. Journal, 17, 8, pp. 970-975, 2012.

Oldalszám: 104/124

[20] Y. Yangxin, Z. Jin és A. Bayly, „Development of surfactants and builders in detergent

formulations,” Chin. J. Chem. Eng., 14, 4, pp. 517-527, 2008.

[21] H. Fariha, A. Aamer, J. Sundus és A. Hammed, „Enzymes used in detergents: lipases,”

Afr. J. Biotechnol., 9, 31, pp. 4836-4844, 2010.

[22] H. Chao és S. Chen, „Adsorption characteristics of both cationic and oxyanionic metal

ions on hexadecyl trimethyl ammonium bromide modified NaY zeolite,” Chem. Eng.

J., , 193-194, pp. 283-289, 2012.

[23] H. S. A. El-Gawed, „Aquatic environmental monitoring and removal efficiency of

detergents,” Water Science, 28, pp. 51-64, 2014.

[24] S. Syafalni, I. Abustan, I. Dahlan és C. Wah, „Treatment of dye wastewater using

granular activated carbon and zeolite filter,” Mod. Appl. Sci., 6, 2, pp. 37-51, 2012.

[25] T. Jamil, H. Ibrahim, I. A. El-Maksoud és S. El-Wakeel, „Application of zeolite

prepared from Egyptian kaolin for removal of heavy metals,” Desalination, 258, 1-3,

pp. 34-40, 2010.

[26] S. Zimmermann, M. Wittenwiler, J. Hollender, M. Krauss, C. Ort, H. Siegrist és U. v.

Gunten, „Kinetic assessment and modeling of an ozonation step for full-scale municipal

wastewater treatment: micropollutant oxidation, by-product formation and

disinfection,” Water Research, 45, pp. 605-617, 2011.

[27] M. Barjenburch, W. Firk és A. Peter-Fröhlich, „Antropogén nyomanyagok

eltávolításának lehetőségei a kommunális szennyvíztisztító telepeken,” Hírcsatorna, ,

11-12.

[28] A. d. Wilt, A. Butkovskyi, K. Tuantet, L. H. Leal, T. V. Fernandes, A. Langenhoff és

G. Zeemana, „Micropollutant removal in an algal treatment system fed with source

separated wastewater streams,” Journal of hazardous Materials, 304, pp. 84-92, 2016.

[29] G. Knopp, C. Prasse, T. A. Ternes és P. Cornel, „Elimination of micropollutants and

transformation products form a wastewater treatment plant effluent through pilot scale

Oldalszám: 105/124

ozonation followed by various activated carbon and biological filters,” Water

Research, 100, pp. 580-592, 2016.

[30] C. G. Daughton és T. A. Ternes, „Pharmaceuticals and Personal Care Products in the

Environment: Agents of Subtle Change?,” Environemntal Health Perspectiva, 107 , pp.

907-938, 1999.

[31] Y. Yoon, J. Ryu, J. Oh, B.-G. Choi és S. A. Snyder, „Occurance of endocrine disrupting

compounds, pharmaceuticals and personal care products in the Han River (Seoul, South

Korea),” Science of total Environmental, 408, pp. 636-643, 2010.

[32] „A felszíni víz vízszennyezettségi határértékeiről és azok alkalmazásának

szabályairól”. Szabadalom száma: 10/2010. (VIII. 18.) VM rendelet.

[33] Félix-Canedo, T. E., J. C. Durán-Álvarez és B. Jiménez-Cisneros, „The occurence and

distribution of a group of organic micropollutants in Mexico City's water sources,”

Science of the Total Environment, , 454-455, pp. 109-118, 2013.

[34] Y. Luo, W. Guo, H. H. Ngo, L. D. Nghiem, F. I. Hai, J. Zhang, S. Liang és X. C. Wang,

„A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and their

fate and removal during wastewater treatment,” Science of the Total Environment, ,

473-474, pp. 619-641, 2014.

[35] M. Gavrilescu, K. Demnerová, J. Aamand, S. Agathos és F. Fava, „Emerging pollutants

in the environment: present and future challanges in biomonitoring, ecological risks

and bioremeditation,” New Biotechnology, 32, 1, pp. 147-156, 2015.

[36] D. Tilman, K. Cassman, P. Matson, R. Naylor és S. Polasky, „Agricultural

sustainability and intensive production practices,” nature, 418, pp. 671-677, 2002.

[37] D. Pimentel, „Environmental and economic cost of the application of pesticides

primarily in the United States,” Environ. Dev. Sustain., 7, pp. 229-252, 2005.

[38] S. Dasgupta, C. Meisne és M. Huq, „A pinch or a pint? Evidence of pesticide overuse

in Bangladesh,” J. Agric Econ., 574, pp. 490-498, 2017.

Oldalszám: 106/124

[39] M. F. Jallow, D. G. Awadh, M. S. Albaho, V. Y. Devi és B. M. Thomas, „Pesticide risk

behaviors and factors influencing pesticide use among farmers in Kuwait,” Science of

the Total Environment, 574, pp. 490-498, 2017.

[40] C. Boix, M. Ibanez, J. Sancho, J. Rambla, J. Aranda, S. Ballester és F. Hernandez, „Fast

determination of 40 drugs in water using large volume direct injection liquid

chromatography-tandem mass spectrometry,” Talanta, 131, pp. 719-727, 2015.

[41] T. A. Ternes, „Occurrence of drugs in German sawage treatment plants and rivers,”

Water Research, 32, 11, pp. 3245-3260, 1998.

[42] W. J.M., „Pharmacotherapy considerations in elderly adults,” South Med. J., 105, pp.

437- 445, 2012.

[43] E. Gracia-Lor, J. V. Sancho és F. Hernández, „Simultaneous determination of aquatic,

neutral and basic pharmaceuticals in urban wastewater by ultra high-pressure liguid

chromatography-tandem mass spectrometry,” Journal of Chromatography A, 1217, pp.

622-632, 2010.

[44] K. Bush, „Antimicrobial agents,” Curr Opin. Chem. Biol, 1, pp. 169-175, 1997.

[45] C. Zwiener, „Occurrence and analysis of pharmaceuticals and their transformation

products in drinking water treatment,” Anal. Bioaal. Chem., 38, pp. 1159-1162, 2007.

[46] A. Klancar, J. Trontelj, A. Kristl, A. Meglic, T. Rozina, M. Z. Justin és R. Roskar, „An

advanced oxidation process for wastewater treatment to reduce the ecological burden

from pharmacetherapy and the agricultural use of pesticides,” Ecological Engineering,

97, pp. 186-195, 2016.

[47] C. Lipinski, F. Lombardo, B. Dominy és P. Feeney, „Experimental and computational

approach to estimate solubility and permeability in drug discovery ad development

settings,” Adv. Drug Deliv Rev., 23, pp. 3-25, 1997.

Oldalszám: 107/124

[48] J. Rivera-Utrilla, M. Sánchez-Polo, M. Á. Ferro-Gracía, G. Prados-Joya és R. Ocampo-

Pérez, „Pharmaceuticals as emerging contaminants and their removal from water. A

review,” Chemosphere, 93, 7, pp. 1268-1287, 2013.

[49] H. E. Wray és R. C. Andrews, „Optimization of coagulant dose for biopolymer

removal: Impact on ultrafiltration fouling and retention of organic micropollutants,”

Journal of Water Process Engineering, 23, pp. 74-83, 2014.

[50] P. Falas, P. Longrée, J. l. C. Jansen, H. Siegrist, J. Hollender és A. Joss, „Micropollutant

removal by attached and suspended groth in a hybrid biofilm-activated sludge process,”

Water Research, 47, 13, pp. 4498-4506, 2013.

[51] G. Stefanos és M. G. D. M. A. A. d. L. F. P. C. Voumard, „Micropollutant degradation,

bacterial inactivation and regrowth risk in wastewater effluents: Influence of te

secondary (pre)treatemnt on the efficiency of Advanced Oxidation Processes,” Water

Research, 102, pp. 505-515, 2016.

[52] G. Stefanos, F. A. G. Vives, D. Grandjean, A. Magnet, L. F. d. Alecastro és C. Pulgarin,

„Effect of Advanced Oxidation Processes on the micropollutants and the effluent

organic matter contamined in municipal wastewater previously treated by three

different secondary methods,” Water research, 84, pp. 295-306, 2015.

[53] M. Carballa, F. Omil és J. M. Lema, „removal of cosmetic ingredients and

pharmaceuticals in sewage primary treatment,” Water research, 39, 19, pp. 4790-4796,

2005.

[54] D. R. Johnson, T. K. Lee, J. Park, K. Fenner és D. E. Helbling, „The functional and

taxonomic richness of wastewater treatment plant microbial communities are

associated with each other and with ambient nitrogen and carbon availability,”

Environemntal Microbiology, 17, 12, pp. 4851-4860, 2015.

[55] P. Falas, A. Wick, S. Castronovo, J. Habermacher, T. A. Ternes és A. Joss, „Tracing

the limits of organic micropollutant removal in biological wastewater treatmenet,”

Water Research, 95, pp. 240-249, 2016.

Oldalszám: 108/124

[56] L. Gonzalez-Gil, M. Papa, D. Feretti, E. Ceretti, G. Mazzoleni, N. Steimberg, R.

Pedrazzani, G. Bertanza, J. M. Lema és M. Carballa, „Is anaerobic digestion effective

for the removal of organic micropollutants and biological activities from sewage

sludge?,” Water research, 102, pp. 211-220, 2016.

[57] J. Margot, C. Kienle, A. Magnet, M. Weil, L. Rossi, L. F. d. Alencastro, C. Abegglen,

D. Thonney, N. Chévre, N. Scharer és D. A. Barry, „Treatment of micropollutants in

municipal wastewater: Ozone or powdered activated carbon,” Science of Total

Environmental, , 461-462, pp. 480-498, 2013.

[58] Ö. Aktas és F. Cecen, „Bioregeneration of activated carbon: a review,” Int. Biodeterior.

Biodegrad., 59, pp. 257-272, 2007.

[59] M. Remy, P. v. d. Marel, A. Zwijnenburg, W. Rulkens és H. Temmink, „Low powdered

activated carbon addition at high sludge retention times to reduce fouling in membrane

bioreactors,” Water research, 43, 3, pp. 345-350, 2009.

[60] S. Jeong, Y. J. Choi, T. V. Nguyen, S. Vigneswaran és T. M. Hwang, „Submerged

membrane hybrid system as pretreatment in seawater reverse osmosis (SWRO):

Optimisation and fouling mechanism determination,” Journal of Membrane Science, ,

411-412, pp. 173-181, 2012.

[61] J. Löwenberg, A. Zenker, M. Baggenstos, G. Koch, C. Kazner és T. Wintgens,

„Comparison of two PAC/UF processes for removal of micropollutants from

wastewater treatment plant effluent: Process preformance and removal efficiency,”

Water Research, 56, pp. 26-36, 2014.

[62] P. Cartagena, M. E. Kaddouri, V. Cases, A. Trapote és D. Prats, „Reduction of

emerging micropollutants, organic matter, nutrients and salinity from real wastewater

by combined MBR-NF/RO treatment,” Separation and Purification Technology, 110,

pp. 132-143, 2013.

[63] Q. Y. Yang, J. H. Chen és F. Zhang, „Membrane fouling control in a submerged

membrane bioreactor with porous, flexible suspended carries,” Desalination, 189, pp.

292-302, 2006.

Oldalszám: 109/124

[64] J. Radjenovic, M. Peterovic és D. Barceló, „Fate and distribution of pharmaceuticals in

wastewater ad sawage sludge of the conventional activated sludge (CAS) and advanced

membrane bioreactor (MBR) treatment,” Water Research, 43, pp. 831-841, 2011.

[65] T. Alvarino, N. Torregrosa, F. Omil, J. M. Lema és S. Suarez, „Assessing the feasibility

of two hybrid MBR systems using PAC for removing macro and micropollutants,”

Journal of Environmental Management, 203, pp. 831-837, 2017.

[66] N. Serpone, S. Horikoshi és A. V. Emeline, „Microwaves in Advanced Oxidation

Processes for environmental applications. A brief review,” Journal of Photochemistry

and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 11, pp. 114-131, 2010.

[67] A. R. Riberio, O. C. Nunes, M. F. R. Pereira és A. M. T. Silva, „An overview on the

Advanced Oxidation Processes aplied for the treatment of water pollutnats defined in

the recently launced Directive 2013/39/EU,” Environemntal International, 75, pp. 33-

51, 2015.

[68] S. Cataldo, A. Ianni, V. Loddo, E. Mirenda, L. Palmisano, F. Parrino és D. Piazzese,

„Combination of Advanced Oxidation Processes and active carbons adsorption for the

treatment of simulated saline wastewater,” Separation and Purification Technology,

171, pp. 101-111, 2016.

[69] R. Andreozzi, A. I. V. Caprio és R. Marotta, „Advanced Oxidation Processes (AOP)

for water purification and recovery,” Catalysis Today, 53, pp. 51-59, 1999.

[70] M. Horváth, L. Bilitzky és H. Jenő, Az ózon, Budapest: Műszaki Kiadó, 1976.

[71] B. Kasprzyk - Hordern, M. Ziólek és J. Nawracki, „Review: Catalitic ozonization and

methods of enhancing molecular ozone reactions in water treatment,” Applied Catalysis

B: Environment, 46, pp. 639-669, 2003.

[72] Z. Zeng, H. Zou, X. Li, B. Sun, J. Chen és L. Shao, „ozonation of acidic phenol

wastewater with O3/Fe(II) in a rotating packed bed reactor: Optimization by response

surface methodology,” Chemical Engineering and Processing, 60, pp. 1-8, 2012.

Oldalszám: 110/124

[73] L. Z. Kiss, Előkezelések szűrési paraméterekre gyakorolt hatásának vizsgálata

olajtartalmú szennyvizek illetve termálvizek membránszűrése során (Doktori

disszertáció), Szeged: Szegedi Tudományegyetem, 2015.

[74] S. S., Ozone Treatment of Municipal Wastewater Effluent for Oxidation of Emerging

Contaminants and Disinfection (Doctoral dissertation), Windsor: University of

Windsor, 2012.

[75] C. Gottschalk, J. A. Libra és A. Saupe, Ozonation of water and Wastewater: A

practiocal guide to understanding Ozone and its application, John Wiley & Sons, 2008.

[76] I. Licskó, Víztisztítás, Budapest: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,

2007.

[77] D. Mousel, L. Palmowsky és J. Pinnekamp, „energy demand for elimination of organic

micropollutants in municipal wastewater treatment plants,” Science of The totla

Environment, 575, pp. 1139-1149, 2017.

[78] C. Abegglen és H. Siegrist. [Online]. Available:

www.bafu.admin.ch/publikationen/publikation/01661/index.html?lang=de.

[Hozzáférés dátuma: 05 09 2017.].

[79] L. Kovalova, H. Siegrist, J. Eugster, M. Hagenbuch és A. Wittmer, „Elimination of

micropollutants during post-treatment of hospital wastewater with powdered activated

carbon, ozone, and UV,” Environemntal Science Technology, 47, 14, pp. 7899-7908,

2013.

[80] J. Hollender, S. G. Zimmermann, S. Koepke, M. K. C. S. McArdell és C. Ort,

„Elimination of organic micropollutants in a municipal wastewater treatmnet plant

upgraded with full-scale post-ozonation followed by sand filtration,” Environemntal

Science Technology, 43, 20, pp. 7862-7869, 2009.

[81] I. A. Katsoyiannis és S. Canonica, „Efficiency and energy requirements for the

transformation of organic micropollutants by ozone, O3/H2O2,” Water Research, 45,

13, pp. 3811-3822, 2011.

Oldalszám: 111/124

[82] X. T. Bui, T. P. T. Vo, H. H. Ngo, W. S. Guo és T. T. Nguyen, „Multicriteria assessment

of advanced treatment technologies for micropollutnats removal at large-scale

applications,” Science of Total Environment, , 563-564, pp. 1050-1067, 2016.

[83] J. Hoigné, „Inter-calibration of OH radical sources and water quality paramteres,”

Water Science amd Technology, 35, pp. 1-8, 1997.

[84] M. Pera-Titus, V. Gracia-Molina, M. A. Banos, J. Giménez és S. Esplugas,

„Degradation of chlorophenols by means of advanced oxidation processes: a general

review,” Applied Catalysis B: Environment, 47, pp. 219-256, 2004.

[85] C. Postigoa és S. D. Richardson, „Transformation of pharmaceuticals during

oxidation/disinfection processes in drinking water treatment,” Journal of Hazardous

Materials, 279, pp. 461-475, 2014.

[86] B. A. Wols, C. H. M. Hofman-Caris, D. J. H. Harmsen és E. F. Beerendonk,

„Degradation of 40 selected pharmaceuticals by UV/H2O2,” Water research, 47, pp.

5876-5888, 2013.

[87] C. Alfonso-Olivares, C. fernández-Rodríguez, R. J. Ojeda-González, Z. Sosa-Ferrerra,

J. J. Santana, J. M. Rodríguez és D. Rodríguez, „Estimation of kinetic parameters and

UV doses necesarry to remove twenty-three pharmaceuticals form pre-treated urban

wastewater by UV/H2O2,” Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry,

329, pp. 130-138, 2016.

[88] I. Kim, N. Yamashita és H. Tanaka, „Photodegradation of pharmaceuticals and

personal care products during UV and UV/H2O2 treatments,” Chemosphere, 77, pp.

518-525, 2009.

[89] S. Canonica, L. Meunier és v. U. Guten, „Phototransformation of selected

pharmaceuticals during UV treatment of drinking water,” Water Research, 42, pp. 121-

128, 2008.

[90] E. J. Rosenfeldt és K. G. Linden, „Degradation of andocrine disrupting chemicals

bisphenol A., ethinyl estradol, and estradiol during UV photolysis and Advanced

Oldalszám: 112/124

Oxidation Processes,” Environemntal Science & Technology, 38, 20, pp. 5476-5483,

2004.

[91] H. Choi, S. R. Al-abed, D. D. Dionysiou, E. Stathatos és P. Lianos, „TiO2 based

advanced oxidation nanotechnologies for water purification and reuse,” Sustainability

Sci. Eng., 2, pp. 229-254, 2010.

[92] S. Giannakis, M. I. P. López, D. Spuhler, J. A. S. Pérez, P. F. Ibánez és C. Pulgarin,

„Solar disinfection as an augmentable, in situ generated photo-Fenton reaction - Part

1.: A review of the mechanism and the fundamental aspects of the process,” Applied

Catalysis B: Environment, 199, pp. 199-223, 2016.

[93] S. Giannakis, M. I. P. López, D. Suphler, J. A. S. Pérez, P. F. Ibánez és C. Pulgarin,

„Solar disinfection as an augmentable, in situ generated photo-Fenton reaction - Part

2.: A review of the mechanism and the fundamental aspects of the process,” Applied

catalysis B: Environmental, 198, pp. 431-446, 2016.

[94] S. Wang, „A comparative study of Fenton and Fenton-like reaction kinetics in

decolourisation of wastewater,” Dyes and Pigments, 76, pp. 714-720, 2008.

[95] H. J. Fenton, „Oxidative properties of the H2O2/Fe2+ system and its application,” J.

Chem. Soc., 65, pp. 889-899, 1884.

[96] P. V. Nidheesh és R. Gandhimathi, „Trends in electro-Fenton process for water and

wastewater treatment: An overview,” Desalination, 299, pp. 1-15, 2012.

[97] J. Kochany és E. Lipczynska-Kochany, „Utilization of landfill leachate paramteres for

pretreatment by Fenton reaction and struvite precipitation - a comparative study,” J.

Hazard. Mater., 166, pp. 248-254, 2009.

[98] Y. W. Kang és K. Y. Hwang, „Effects of reaction conditions on the oxidation efficiency

in the Fenton process,” Water Research, 34, pp. 2786-2790, 2000.

Oldalszám: 113/124

[99] F. Velichkova, C. Julcour-Lebigue, B. Koumanova és H. Delmas, „Heterogeneous

Fenton oxidation of paracetamol using iron oxide (nano) particles,” J. Environ. Chem.

Eng., 1, 4, pp. 1214-1222, 2013.

[100] M. Ravina, L. Campanella és J. Kiwi, „Accelerated mineralization of the drug

diclofenac via Fenton reactions in a concerntric photo-reactor,” Water Research, 36,

14, pp. 3533-3360, 2002.

[101] N. Klamerth, L. Rizzo, S. Malato, M. I. Maldonado, A. Agüera és A. Fernández-Alba,

„Degradation of fifteen emerging contaminations at ug/l initial concentration by mild

solar photo-Fenton in MWTP effluents,” Water Research, 44, 2, pp. 545-554, 2010.

[102] D. Mohapatra, S. Brar, R. Tyagi, P. Picard és R. Surampalli, „A comparative study of

ultrasonication Fenton's oxidation and ferro-sonication treatment for degradation of

carbamazepine from wastewater and toxicity test by Yeast Estrogen Screen (YES)

assay,” Science of Total Environmental, 447, pp. 280-285, 2013.

[103] Y. Zhao, J. Hu és W. Jin, „Transformation of oxidation products and reduction of

estrogenic activity of 17B-estradiol by a heterogeneous phot-Fenton reaction,”

Environmental Science of Technology, 42, pp. 5277-5284, 2008.

[104] X. Feng, S. Ding, J. Tu, F. Wu és N. Deng, „Degradation of estrone in aqueous solution

by photo-Fenton system,” Science of Total Environment, 345, 1, pp. 229-237, 2005.

[105] A. Mortreux és F. Petit, Industrial Applications of Homogeneous Catalysis, Holland:

Kluwer Academic Publishers Group, 1988.

[106] A. B. Evnin, J. A. Rabo és P. H. kasai, „Heterogeneously catalyzed vapor-phase

oxidation of ethylene to acetaldehyde,” journal of Catalysis, 30, 1, pp. 109-17, 1973.

[107] A. S. Bommarius és B. R. Riebel, Biocatalysis, Fundamental and Applications, Wiley-

VCH Verlag GmbH & Co. KGaA Weinheim, 2004.

[108] H. M. Amr, B. L. Marjorie, T. Dirk és S. Jae-Jin, „Facile microwave-assisted green

synthesis of Ag-ZnFE2O4@rGO nancomposites for efficient removal of organic dyes

Oldalszám: 114/124

under UV and visible light irradiation,” Applied Catalysis B: Environmental, 203, -,

pp. 416-427, 2017.

[109] Z. Yi, J. Ye, N. Kikugawa, T. Kako, S. Ouyang, H. Stuart-Williams, H. Yang, J. Cao,

W. Luo, Z. Li, Y. Liu és R. L. Withers, „An orthophosphate semiconductor with

photooxidation properties under visible-light irradiation,” Nat. mater., 9, pp. 559-564,

2010.

[110] M. E. Taheri, A. Petala, Z. Frontistis, D. Mantzavinos és D. I. Kondarides, „Fast

photocatalytic degradation of bisphenol A by Ag3PO4/TiO2 composites under solar

radiation,” Catalysis Today, 280, pp. 99-107, 2017.

[111] N. F. F. Moreira, J. M. Sousa, G. Macedo, A. R. Riberio, L. Barreiros, M. Pedrosa, J.

L. Faria, M. F. R. Pereira, S. Castro-Silvia, M. A. Segundo, C. M. Manaia, O. C. Nunes

és A. M. T. Silva, „Photocatalytic ozonation of urbn wastewater and surface water

using immobilized TiO2 with LEDs: Micropollutants antibiotic resistance genes and

estrogenic activity,” water Researc, 94, pp. 10-22, 2016.

[112] C. Trellu, Y. Péchaud, N. Oturan, E. Mousset, D. Huguenot, E. D. v. Hullebusch, G.

Esposito és M. A. Oturan, „Comparative study on the removal of humic acids from

drinking water by anodic ocidation and electro-Fenton processes: Mineralization

efficiency and modelling,” Applied Catalysis B: Environment, 194, pp. 32-41, 2016.

[113] E. Brillas és C. A. Martínez-Huitle, „Decontamination of wastewater containing

synthetic organic dyes by electrochemical methods. An updated review,” Applied

Catalysis B: Environment, , 166-167, pp. 603-643, 2015.

[114] W. Latimer, Oxidation Potentials, Prentice-Hall, 1952.

[115] E. Brillas, M. A. Banos, M. Skoumal, P. L. Cabot, J. A. Garrido és R. M. Rodríguez,

„degradation of the herbicide 2,4 DP by anodic oxidation, electro-Fenton and

photoelectro-Fenton using platinum and boron-droped diamond anodes,”

Chemosphere, 68, pp. 199-209, 2007.

Oldalszám: 115/124

[116] B. Balci, N. Otruan, R. Cherrier és M. A. Otruan, „Degradation of atrazine in aqueous

medium by electrocatalytically generated hydroxyl radicals. A kinetic and mechanistic

study,” Water Research, 43, pp. 1924-1934, 2009.

[117] C. Ramírez, A. Saldana, B. Hernández, R. Acero, R. Guerra, S. Gracia-Segura, E.

Brillas és J. M. Peralta-Hernández, „Electrochemical oxidation of methyl orange azo

dye at pilot flow plant using BDD technology,” Journal of Industrial and Engineering

chemistry, 19, pp. 571-579, 2013.

[118] T. A. Enache, A.-. M. Chiorcea-Paquim, O. Fatibello-Filho és A. M. Oliveira-Brett,

„Hydroxyl radicals electrochemically generated in situ on a boron-droped diamond

electrode,” Electrochemistry Communications, 11, pp. 1342-1345, 2009.

[119] I. Sirés és E. Brillas, „Remediation of water pollution caused by pharmaceutical

residues based on electrochemical separation and degradation technologies: A review,”

Environmental International, 40, pp. 212-229, 2012.

[120] Y. Feng, C. Wang, J. Liu és Z. Zhang, „Electrochemical degradation of 17 alpha-

ethinylestradiol (EE2) and estrogenic activity changes,” J Environ Monit, 12, pp. 404-

408, 2010.

[121] S. Yoshihara és M. Murugananthan, „Decomposition of various endocrine-disrupting

chemicals at boron-droped diamond electrode,” Electrochim Acta, 54, pp. 2031-2038,

2009.

[122] I. Sirés, P. L. Cabot, F. Centallas, J. A. Garrido, R. M. Rodríguez és C. Arias,

„Electrochemical degradation of clofibric acid in water by anodic oxidation.

Comparative study with platinum and boron-doped diamond electrodes,” Electrochim

Acta, 52, pp. 75-85, 2006.

[123] E. Brillas, S. G.-. Segura, M. Skoumal és C. Arias, „Electrochemical incineration of

diclofenac in neutral aqueous medium by anodic oxidation using Pt and boron.doped

diamond anodes,” Chemosphere, 79, pp. 605-612, 2010.

Oldalszám: 116/124

[124] L. Ciríaco, C. Anjo, J. Correia, M. Pacheco és A. Lopes, „Electrochemical degradation

of ibuprofen on Ti/Pt/PbO2 and Si/BDD electrodes,” Electochim Acta, 54, pp. 1464-

1472, 2009.

[125] M. Magureanu, D. Piroi, N. B. Mandache, V. David, A. Medvedovici és V. I.

Parvulescu, „Degradation of pharmaceutical compound pentoxifyl line in water by non-

thermal plasma treatment,” Water Research, 44, pp. 3445-3453, 2010.

[126] E. Brillas, I. Sirés, C. Arias, P. L. Cabot, F. Centellas és R. M. Rodríguez,

„Mineralization of paracetamol in aqueous medium by anodic oxidation with boron-

doped diamond electrode,” Chemosphere, 58, pp. 399-406, 2005.

[127] J. Boudreau, D. Bejan, S. Li és N. J. Bunce, „Competition between electrochemical

advanced oxidation and electrochemical hypochlorination of sulfamethoxazole at

boron-doped diamond anode,” Ind. Eng. Chem. Res., 49, pp. 2537-2542, 2010.

[128] Z. Németh és Á. Kárpáti, „Ultrahanggal végzett iszapkezelés és hatásai a

szennyvíztisztításban, iszapmaradék csökkentése, rothasztókapacítás növelése és

iszapstabilizáció,” Köryezetvédelem, 08, vízgazdálkodás és szennyvizek, 2005.

[129] C. Liu, Z. Cao, J. Wang, Z. Sun, S. He és W. Chen, „Performance and mechanism of

phycocyanin removal from water by low-frequency ultrasound treatment,” Ultrasonics

Sonochemistry, 34, pp. 214-221, 2017.

[130] S. Horikoshi és N. Serpone, „Photochemistry with microwaves catalysts and

environmental applications,” Journal of Photochemistry and Photobiology C:

Photochemistry Reviews, 10, pp. 96-110, 2009.

[131] J. Altmann, A. Speclich és M. Jekel, „Integrating organic micropollutant removal into

tertiary filtration: Combining PAC adsorption with advanced phosphorus removal,”

Water Research, 84, pp. 58-65, 2015.

[132] J. Rivera-Utrilla, M. Sánchez-Polo, G. Prados-Jova, M. Ferro-Gracía és I. Bautista-

Toledo, „Removal of tinidazole from waters by using ozone and activated carbon in

dynamic regime,” Journal of Hazardous Materials, 174, 1-3, pp. 880-886, 2010.

Oldalszám: 117/124

[133] Y. Yoon és R. M. Lueptow, „Removal of organic contaminants by RO and NF

membranes,” Journal of Membrane Science, 261, pp. 76-86, 2005.

[134] J. Lakatos, Analitikai Gyakorlatok Anyagmérnök B.Sc. hallgatók számára, Miskolc:

Miskolci Egyetem, 2007.

[135] „A víz kémiai oxigénigényének meghatározása”. Szabadalom száma: MSZ ISO

6060:1991, 1991.

[136] „Szennyvizek vizsgálata. Nitrition meghatározása”. Szabadalom száma: MSZ 260-

10:1985, 1985.

[137] „Szennyvizek vizsgálata. Nitrátion meghatározása”. Szabadalom száma: MSZ 260-

11:1979, 1979.

[138] „Szennyvizek vizsgálata. Foszfátion meghatározása spektrofotometriás módszerrel”.

Szabadalom száma: MSZ 448/18-77, 1977.

[139] G. Katalin, H. Beáta és M. Mónika, Környezettoxikológia. Vegyi anyagok hatása az

ökoszisztémára, Budapest: Műegyetemi Kiadó, 2001.

[140] B. Langlais, A. D. Reckhow és D. R. Brink, Ozone in water treatment, application and

engineering, United State of America: Lewis Publishers, 1991.

[141] 4. november 2015. [Online]. Available:

www.osha.gov/dts/chemicalsampling/data/CH_243740.html.

[142] A. S. d. Silva, F. C. B. Fernandes, J. O. Toguolli, L. Pezza és H. R. Pezza, „A simple

and green analytic method for determintaion of glyphosate in comercial formulations

and water by diffuse reflectance Spectrometry,” Spectrometry Acta Part A, 79, pp.

1881-1885, 2011.

[143] „Vízminőség. A biokémiai oxigénigény meghatározása n nap után (BOIn). 2. rész:

Módszer higítatlan mintákhoz (ISO 5815:1989 módosítva)”. Szabadalom száma: MSZ

EN 1899-2:2000, 2000.

Oldalszám: 118/124

[144] I. Barótfi, Környezettechnika, Budapest: Mezőgazda Kiadó, 2000.

[145] E. Domokos, Környezetmérnöki Tudástár, Környezetmenedzsment és a környezetjog,

R. Ákos, Szerk., Veszprém: Pannon Egyetem - Környezetmérnöki Intézet, 2012.

[146] L. Duckstein és S. Opricovic, „Multiobjective optimization in river basin

development,” Water Research, 16, 1, pp. 14-20, 1980.

[147] U. S. E. P. Agency, „Wastewater Technology Fact Sheet: Ozone Disinfection”.EPA

832-F-99-063.

[148] F. Nilsson, PhD dissertation: Application of ozone in wastewater treatment, Sweden:

Faculty of Engineering, Lund University, 2018.

[149] D. A. S. A. Mirabella Mulder, Cost of Removal of Micropollutants from Effluents of

Municipal Wastewater Treatment Plants, Germany: STOWA and Waterboard the

Dommel & Mirabella Mulder Waste Water Management, 2015.

[150] S. M. Stigler, „Francis Galton's account of the invention of correlation,” Statistical

Science, 4, pp. 73-79, 1989.

[151] H. Zhou, Z. Deng, Y. Xia és M. Fu, „A new sampling method in particle filter based

on Pearson Correlation Coefficient,” Neurocomputing, 216, pp. 208-215, 2016.

[152] J. L. Rodgers és W. A. Nicewander, „Thirteen ways to look at the correlation

coefficient,” Am. Stat, 42, pp. 59-66, 1988.

[153] S. K. Tyagi, „Correlation coefficient of dual hesitant fuzzy sets and its applications,”

Appl. Math. Model, 38, pp. 659-666, 2014.

[154] D. Pavanello, W. Zaaiman, A. Colli, J. Heiser és S. Smith, „Statistical functions and

relevant correlation coefficients of clearness index,” J. Atmos. Solar-Terr. Phys, pp.

142-150, 2015.

[155] H. Lio, Z. Xu és H.-J. Zeng, „Novel correlation ceofficients between hesitant fuzzy sets

and the irapplication indecision making,” Knowl.-Based Syst., 82, pp. 115-127, 2015.

Oldalszám: 119/124

[156] Y. Kim, T.-H. Kim és T. Ergun, „The instability of the Pearson Coccerlation

Coefficient in the presence of coincidental outliers,” Finance Res. Lett., pp. 243-257,

2015.

[157] M. Sihtmäe, I. Blinova, K. Künnis-Beres, L. Kanarbik, M. Heinlaan és A. Kahru,

„Ecotoxicological effects of different glyphosate formulations,” Applied Soil Ecology,

72, pp. 215-224, 2013.

[158] J. Németh, V. Sebestyén, T. Juzsakova, E. Domokos, L. Dióssy, L. P. Coung, P. Huszka

és Á. Rédey, „Methodology development on aquatic environemntal assessment,”

Enviromnetal Science Pollution Research, 24, 12, pp. 11126-11140, 17.

[159] V. Sebestyén, J. Németh, T. Juzsakova, E. Domokos, Z. Kovács és Á. Rédey, „Aquatic

environmental assessment of Lake Balaton in the light of physical-chemical water

paramteres,” Environmental Science Pollution Research, 24, 32, pp. 25355-25371,

2017.

[160] N. Serpone, S. Horikoshi és A. V. Emeline, „Microwaves in Advanced Oxidation

Processes for environemntal applications. A brief review,” Journal of Photochemistry

and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 11, pp. 114-131, 2010.

[161] „Mobil O3 ozone generators,” [Online]. Available:

http://ozon1.hu/termekekesarak.html. [Hozzáférés dátuma: 03. 10. 2016].

[162] „Sigma Aldrich,” [Online]. Available:

https://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=Hydrogen+peroxide+solution&i

nterface=All&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en&region=GB&focus=prod

uct. [Hozzáférés dátuma: 3. 10. 2016.].

[163] „Sigma Aldrich,” [Online]. Available:

https://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=7440-44-

0&interface=CAS%20No.&N=0&mode=partialmaxfocus=product&lang=en&region

=GB&focus=product&gclid=Cj0KCQiA-

c_iBRChARIsAGCOpB1toqvfgSV3kxpBqsW5RVY7qKY3V7jpdg1U3TKbXkZbpB

5bAk595pEaAnBTEALw_wcB. [Hozzáférés dátuma: 03. 10. 2016.].

Oldalszám: 120/124

[164] UWATECH GmbH, [Online]. Available: www.uwatec-gmbh.de/index.php.

[Hozzáférés dátuma: 03. 10. 2016.].

[165] E. J. Rosenfeldt, B. Melcher és K. G. Linden, „UV and UV/H2O2 treatment of

methylisoboneol (MIB) and geosmin in water,” Journal of Water Supply Research and

Technology - Aqua, 54, 7, pp. 423-434, 2005.

[166] K. Li, I. M. Stefan és J. C. Crittenden, „trichloroethene degradation by UV/H2O2

Advanced Oxidation Process: Product study and kinetic modeling,” Environemntal

Science & Technology, 41, 5, pp. 1696-1703, 2007.

[167] V. J. Pereira, G. K. Linden és S. Weinberg H, „Evaluation of UV irradiation for

photolytic and oxidative degradation of pharmaceutical compounds in water,” Water

Research, 41, 19, pp. 4413-4423, 2007.

Oldalszám: 121/124

ÁBRA-, TÁBLÁZAT- ÉS EGYENLET JEGYZÉK

1. ábra: Néhány mikroszennyező határértéke természetes vizekben [32] .................................. 8

2. ábra: A különböző AOP eljárások relatív gyakorisága az EU szakembereinek cikkeiben [67]

.................................................................................................................................................. 17

3. ábra: Az oxidáció direkt és indirekt reakciómechanizmusa [75] ......................................... 21

4. ábra: Ózonizálás [27] ........................................................................................................... 22

5. ábra: Specifikus energiaigény három ózonos oxidációt alkalmazó szennyvíztisztítótelep

esetében [80] ............................................................................................................................ 24

6. ábra: Az ózon oldhatósága a hőmérséklet függvényében [70], [140] .................................. 40

7. ábra: Az ózonos oxidációs eljárás berendezései (Jelölések: A1: elektromos feszültségmérő,

A2: hőmérséklet mérő, E1, E2: áramforrás, O1: Ózongenerátor, O2: vízcsapda, O3: rekator,

O4: Elszívófülke) ..................................................................................................................... 41

8. ábra: Glifoszfát (C3H8NO5P) molekula ................................................................................ 43

9. ábra: Glifoszfát- amin oxidációs folyamata [162] ................................................................ 43

10. ábra: Glifoszfát-amin ózonos kezelés hatására mért KOIcr koncentráció csökkenése ....... 47

11. ábra: Glifoszfát-amin BOI5 koncentráció változása az ózonos kezelési időtartamának

függvényében ........................................................................................................................... 47

12. ábra: Glifoszfát-amin ózonos oxidációjának hatása az ortofoszfát koncentráció alakulására

.................................................................................................................................................. 48

13. ábra: A glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz kémiai oxigénigény változása az idő

függvényében hidrogénperoxidos és ózonos kezelés hatására ................................................. 49

14. ábra: A glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz ortofoszfát koncentrációváltozása az idő

függvényében hidrogénperoxidos és ózonos kezelés hatására ................................................. 50

15. ábra: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett adszorpciós és kombinált

(ózonos oxidációs és adszorpciós) kísérletek eredményei ....................................................... 51

16. ábra: A kísérletek alapjául szolgáló 7100 LE-ű szennyvíztisztító telep blokksémája ....... 53

17. ábra: Glifoszfát-amin eltávolítására alkalmazott eljárások hatékonyságának

összehasonlítása a modellszennyvízzel végzett kísérletekben ................................................. 54

18. ábra: A glifoszfát-amin eltávolítására alkalmazott szennyvíztisztítási technológiák

gazdaságossági indexének alakulása laboratóriumi léptékű kísérletekben .............................. 58

19. ábra: Glifoszfát-amin eltávolításának gazdaságossági indexei (GI) elfolyó kommunális

szennyvízzel végzett kísérletek eredményeivel és ipari léptékű költség adatokkal képezve ... 59

Oldalszám: 122/124

20. ábra: Glifoszfát-aminnal végzett kísérletek gazdaságossági indexének változása és

eltávolítási hatékonyság alakulása ........................................................................................... 60

21. ábra: A 0,97 mg/l glifoszfát-amin koncentrációjú modellszennyvíz 2. és 3. mérései, két

adathalmazának (23. táblázat) Pearson-féle Korrelációs Koefficiense (PCC) 0,99953 ........... 63

22. ábra: 2/2 és 4/1 kísérlet két adathalmazának (lásd: 23. táblázat) Pearson-féle korrelációs

koefficiense (PCC) 0,99063 ..................................................................................................... 64

23. ábra: 3/3-as és a 4/2-es kísérlet (23. táblázat) két adathalmazának Pearson-féle Korrelációs

Koefficiense (PCC) 0,96754 .................................................................................................... 65

24. ábra: Eltávolítás hatékonysága és az ózondózis növelése közötti közötti empirikus

összefüggés ............................................................................................................................... 65

25. ábra: Ökotoxikológiai eredmények a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz

minralizációjára (kiindulási koncentráció: 0,97 mg/l) ............................................................. 69

26. ábra: Ökotoxikológiai eredmények a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz

mineralizációjára (kiindulási koncentráció: 0,606 g/l) annak oxidációs bontása után ............. 69

27. ábra: Ökotoxikológiai eredmények a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz

mineralizációjára (kiindulási koncentráció: 0,243 g/l) annak oxidációs bontása során ........... 70

28. ábra: Adszorpciós eljárással tisztított glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz

ökotoxikológiai eredményei 0,606 g/l glifoszfát-amin kiindulási koncentráció esetében (EC20

és EC50) ................................................................................................................................... 71

29. ábra: Ózonos oxidációs kezeléssel és adszorpciós eljárással kombinált eljárások hatására

csökken a toxicitása a glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíznek (0,243 g/l kiindulási

glifoszfát-amin koncentráció esetén) ....................................................................................... 72

30. ábra: Membránszeparációs tisztítási eljárás hatása a toxicitásra a glifoszfát-amin tartalmú

modellszennyvíz esetében ........................................................................................................ 73

31. ábra: A glifoszfát-amin predesztinált bomlástermékei a pallasz21 szoftver segítségével . 74

32. ábra: A glifoszfát-amin első bomlástermékének (T_HAR_HAT_001) toxicitási foka –

teratogén hatás .......................................................................................................................... 74

33. ábra: A glifoszfát-amin második bomlástermékének (T_HAR_HAT_HAT08) toxicitási

foka – teratogén hatás ............................................................................................................... 75

34. ábra: Hatékonyságelemzés a kísérletekben alkalmazott tisztítási eljárások mineralizációs,

eltávolítási és ökotocikológiai (EC50) eredményeinek függvényében .................................... 76

35. ábra: A szennyvíztisztítási technológiák komplex értékelésére használt TOI (Technológiai

Optimum Index) eszköz döntési modelljének folyamatábrája ................................................. 78

Oldalszám: 123/124

36. ábra: A TOI eszköz folyamatának egyik szakasa: az egyedi súlyértékek előállításának

folyamata a modellben ............................................................................................................. 80

37. ábra: A TOI modellben megvizsgált technológiák értékeléséhez használt egyedi súlyozási

rendszer hierarchikus felépítése ............................................................................................... 83

38. ábra: A TOI módszerben megviszgált technológiák egyedi súlyértékeinek alakulása ...... 83

39. ábra: A TOI mennyiségi módszer folyamatának egyik szakasza: kiemelt fontosságú tervezői

igények aggregálásának folyamata ........................................................................................... 85

40. ábra: A TOI módszer folyamatának egyik szakasa: technológia rangsorolás folyamata ... 87

41. ábra: A TOI mennyiségi módszer eredményei, a GN célérték a vörös vonallal jelölve, a kék

sávok pedig vizsgált technológiák TOI értékei ........................................................................ 90

1. táblázat: Azon városlakók száma és aránya, akik nélkülözik a megfelelő vízellátást és

csatornázást (2015) [12], [13] .................................................................................................... 3

2. táblázat: A szennyvizek befogadóba való közvetlen bevezetésére vonatkozó vízminőség-

védelmi területi kategóriák szerint meghatározott kibocsátási határértékek [14] ...................... 4

3. táblázat: Települések szennyvíztisztításra vonatkozó technológiai határértékei [14] ............ 5

4. táblázat: A szennyvíztisztítás fokozatai [26] .......................................................................... 7

5. táblázat: Irodalmi adatok mikroszennyezők eltávolításának energiaigényeiről [77] ........... 23

6. táblázat: UV/H2O2 oxidációs eljárás eltávolítási hatékonysága 23 mikroszennyező

komponensre különböző H2O2 koncentrációk esetében [87] ................................................... 25

7. táblázat: Eltávolítási hatékonyság 23 gyógyszerszármazékra nézve [87] ............................ 26

8. táblázat: A Fenton-folyamatok előnye és hátránya [108] .................................................... 28

9. táblázat: Fenton eljárások [96] ............................................................................................. 28

10. táblázat: Fotokatalitikus eljárások szennyező komponens eltávolításai hatékonysága [111]]

.................................................................................................................................................. 31

11. táblázat: Anódos oxidáció hatékonysága különböző festékszármazékokra vonatkozóan

[113] ......................................................................................................................................... 32

12. táblázat: Anódos oxidáció hatékonysága különböző gyógyszerszármazékokra [119]] ..... 33

13. táblázat: A kísérleti munkám során alkalmazott mikroszennyezők eltávolítására alkalmas

eljárások ................................................................................................................................... 40

14. táblázat: Az ózon oldhatósági értékek és a Henry állandók a 6. ábra alapján [70], [140] . 40

15. táblázat: A disszertáció kísérleti részében alkalmazott vizsgálatok és a glifoszfát-amin

kiindulási koncentrációk összefoglalója ................................................................................... 44

Oldalszám: 124/124

16. táblázat: 250 ml 2,34 g/l glifoszfát-amin koncentrációjú modellszennyvízzel végzett ózonos

oxidáció eredményei ................................................................................................................ 48

17. táblázat: AOP technikával kezelt glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz KOIcr, BOI5,

nitrit, nitrát, ortofoszfát koncentráció alakulása az idő függvényében..................................... 49

18. táblázat: Számított terhelési érték (folyadékterhelés) a három adszorpciós kísérlet során 50

19. tablázat: 0,435 g/l glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett kísérletek

(adszorpciós, és ózonos oxidációval kombinált adszorpciós eljárásokkal) eredményei .......... 51

20. táblázat: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett kísérletek eltávolítási

hatékonysága membránszeparációs kísérletek során KOIcr-ben mérve ................................... 52

21. táblázat: Laboratóriumi méretű ózonos oxidáció eredményei egy 7100 LE telep tisztított,

elfolyó szennyvízmintájával, 48,59 µg/l glifoszfát-amin hozzáadásával ................................. 53

22. táblázat: Laboratóriumi léptékű kísérletek glifoszfát-amin eltávolítása céljából.

Gazdaságossági index meghatározása ...................................................................................... 56

23. táblázat: 7100 lakosegyenértékű telep elfolyó szennyvízmintájával végzett kísérletek

eredményeivel és üzemi léptékű berendezések költségadataival számolt gazdaságossági index

(GI) ........................................................................................................................................... 58

24. táblázat: Az ózonos oxidációs kísérletsorozatok eredményei (modellszennyvíz: glifoszfát-

amin és desztilált víz elegye) ................................................................................................... 62

25. táblázat: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvízzel végzett ózonos oxidációs kísérletek

ökotoxikológiai eredményei ..................................................................................................... 68

26. táblázat: Glifoszfát-amin tartalmú modellszennyvíz kombinált eljárással (ózonos

oxidációval kombinált adszorbciós) kezelt elfolyó vize ökotoxikológiai vizsgálatainak

eredményei ............................................................................................................................... 71

27. táblázat: Fordított ozmózisos membránszeparációs eljárás ökotoxikológiai eredményei.. 73

28. táblázat: Esettanumány, amely közepes mikroszennyező anyag eltávolítási igényt, magas

költségvetés mellett, alapvető szakképzettségű személyzetet követel ..................................... 79

29. táblázat: Tagsági értékek a főcsoportok súlyozásához ....................................................... 81

30. táblázat: Alapmátrix a kritériumcsoportok páronkénti összehasonlításához ..................... 81

31. táblázat: A kritériumcsoportok normalizált mátrixa .......................................................... 82

32. táblázat: A kritériumcsoportok számított súlyértéke .......................................................... 82

33. táblázat: A súlyértékek a TOI módszerben vizsgált technológiákhoz ............................... 84

34. táblázat: A döntési modellben (TOI) kiemelt tényezők (mikroszennyező eltávolítás,

üzemelési költség, KOIcr eltávolítási hatékonyság) az esettanulmány esetében ...................... 86

Oldalszám: 125/124

35. táblázat: Alapmátrix a technológiák rangsorolásához (itt az alapmátrix részlete látható, a

teljes mátrix a 4. mellékletben) ................................................................................................ 88

36. táblázat: A negyedik fokozatú szennyvíztisztítás lehetséges technológiáinak rangsora .... 89

37. táblázat: Az eltávolítási hatékonyság skálaértékei ............................................................... 5

38. táblázat: A költségvonzat skálaértékei ................................................................................. 5

39. táblázat: Az üzemeltetés és a humánerőforrás igény kritériumainak skálaértékei ............... 5

40. táblázat: A működés során keletkező anyagok/hulladékok skálaérték meghatározásához

tartozó szempontrendszer ........................................................................................................... 6

41. táblázat: A befogadó vízminőségéhez tartozó skálaérték szempontrendszer ....................... 6

42. táblázat: Az eltávolítási hatékonyság alkritériumainak alapmátrixa .................................. 10

43. táblázat: Az eltávolítási hatékonyság alkritériumainak súlyindexei .................................. 10

44. táblázat: A költségvonzat alkritériumainak alapmátrixa .................................................... 10

45. táblázat: A költségvonzatok alkritériumainak súlyindexei ................................................ 10

46. táblázat: Az üzemeltetés alkritériumainak alapmátrixa...................................................... 11

47. táblázat: Az üzemeltetés alkritriumainak súlyindexe ......................................................... 11

48. táblázat: A működés során keletkező egyéb anyagok alkritériumainak alapmátrixa ......... 11

49. táblázat: A működés során keletkező egyéb anyagok alkritériumainak súlyindexe .......... 11

50. táblázat: A befogadó vízminőségi paraméterei alapján felírt alapmátrix ........................... 12

51. táblázat: A befogadó vízminőségi paraméterei alkritériumainak súlyindexei ................... 12

1. egyenlet: A bakteriális fényképzés alapegyenlete [139] ...................................................... 39

3. egyenlet: Mikroszennyezők eltávolítási hatékonyságának számítása a fenntarthatósági

elemzés során ........................................................................................................................... 46

2. egyenlet: Bv folyadékterhelés ágytérfogatra vonatkoztatva ................................................. 50

4. egyenlet: Fenntarthatósági elemzés: gazdaságossági Index (GI) meghatározásához szükséges

formula ..................................................................................................................................... 55

5. egyenlet: Pearson-féle korrelációs koefficiens formális leírása [152] ................................. 61

6. egyenlet: 2/1 és 2/3 kísérlet (23. táblázat adatai) Pearson-féle korrelációs koefficiensének

(PCC) megállaptására szolgáló összefüggés ............................................................................ 63

7. egyenlet: 2/2 és 4/1 kísérlet (23. táblázat) Pearson féle korrelációs koefficiensének (PCC)

megállapítására szolgáló összefüggés ...................................................................................... 63

8. egyenlet: 3/3-as és 4/2-es kísérlet (23. táblázat) Pearson féle korrelációs koefficiensének

(PCC) meghatározására szolgáló összefüggés ......................................................................... 64

Oldalszám: 126/124

9. egyenlet Az eltávolítási hatékonyság és az ózondózis nagysága közötti összefüggés ......... 66

10. egyenlet: Az alapmátrix főátló alatti értékei meghatározásához (első oszlop második

elemének megállapítása) .......................................................................................................... 81

11. egyenlet: A normalizált mátrixelemek képzése.................................................................. 82

12. egyenlet: A projekt célérték számításának általános összefüggése .................................... 86

13. egyenlet: Esettanulmány projekt célértékének számítása. A bemeneti adatok: WIn: 32.

táblázat és An: 33. táblázat ....................................................................................................... 86

14. egyenlet: A normalizált mátrixelem képzése ..................................................................... 88

15. egyenlet: A fejlesztési projektek optimum értékét meghatározó összefüggés ................... 89

1. reakcióegyenlet: Ózon molekula bomlása kétatomos oxigén molekulává, valamint naszcensz

oxigénné ................................................................................................................................... 19

2. reakcióegyenlet: Két naszcensz oxigén egyesülése kétatomos oxigén molekulává............. 20

3. reakcióegyenlet: Hidrogénperoxid foton hatására történő bomlása ..................................... 24

4. reakcióegyenlet: A hidrogénkarbonát hatása az OH· gyök képződésére ............................. 25

5. reakcióegyenlet: A karbonát ion hatása az OH· gyök képződésére...................................... 25

6. reakcióegyenlet: Fenton-reakciók (I) – oxidáció ................................................................. 27

7. reakcióegyenlet: Fenton-reakciók (II) – koaguláció ............................................................ 27

8. reakcióegyenlet: szerves anyag teljes oxidációja [134] ....................................................... 38

Mellékletek: 1/15

MELLÉKLETEK

1. MELLÉKLET - ELTÁVOLÍTÁSI HATÉKONYSÁGOK A KÜLÖNBÖZŐ MIKROSZENNYEZŐK ESETÉBEN

0

20

40

60

80

100

Paracetamol

0102030405060708090

100

17-beta-estradiol

0

20

40

60

80

100

Sulfamethoxazole

0

20

40

60

80

100

Ranitidine

0

20

40

60

80

100

Propranolol

0

20

40

60

80

100

Paraxanthine

0

20

40

60

80

100

120

Nicotine

0

20

40

60

80

100

Naproxen

Mellékletek: 2/15

0

20

40

60

80

100

Metronidazole

0

20

40

60

80

100

Metamizol

0102030405060708090

100

Ketoprofen

0

20

40

60

80

100

Ibuprofen

0

20

40

60

80

100

120

Omeprazol

0102030405060708090

Ofloxacin

0

20

40

60

80

100

Carbamazepine

0

20

40

60

80

100

Caffeine

Mellékletek: 3/15

0

20

40

60

80

100

Gemfibrozil

0

20

40

60

80

100

Fluoxetine

0

20

40

60

80

100

Erythromycin

0

20

40

60

80

100

Diclofenac

0

20

40

60

80

100

Clofibric acid

0

20

40

60

80

100

Ciprofloxacin

0

20

40

60

80

100

Caffeine

0

20

40

60

80

100

Carbamazepine

Mellékletek: 4/15

7274767880828486889092

17-alpha-ethinylestradiol

0

20

40

60

80

100

Trimethoprim

0

20

40

60

80

100

Bezafibrate

0

20

40

60

80

100

Atenolol

Mellékletek: 5/15

2. MELLÉKLET – SKÁLAÉRTÉKEK A MENNYISÉGI MÓDSZER ALKALMAZÁSÁHOZ

A 37. táblázat az eltávolítási hatékonyság skálaértékeit tartalmazza. Az intervallumok a

technológiai megoldások eltávolítási hatékonyságait kategorizálják. Az alacsonyabb

eltávolítási hatásfok alacsonyabb skálaértéket eredményez a vizsgálatban.

37. táblázat: Az eltávolítási hatékonyság skálaértékei

Skálaérték eltávolítási hatékonyság intervallumai

1 0 – 20%

2 20,1 – 40%

3 40,1 – 60%

4 60,1 – 80%

5 80,1 – 100%

A 38. táblázata költségek skálaértékeit tartalmazza. Ebben a főcsoportban a beruházási és az

üzemelési költségek szerepelnek. Ebben a csoportban jelenleg nincs számszerűsíthető érték,

hanem a valós alkalmazás számszerű értékeit lehet majd kategorizálni. Minél nagyobb a

skálaérték, annál olcsóbb a tervezői igény.

38. táblázat: A költségvonzat skálaértékei

Skálaérték Relatív költségvonzat

1 Nagyon magas

2 Magas

3 Átlagos

4 Alacsony

5 Nagyon alacsony

A 39. táblázat: Az üzemeltetés és a humánerőforrás igény kritériumainak skálaértékeiaz

üzemeltetés kritériumait tartalmazza. Ez a csoport az üzembiztonsági szempontokat

(biztonságtechnika, munkavédelem), a folyamatos üzemeltethetőség lehetőségét, valamint az

üzemeltetéshez szükséges szaktudást tartalmazza.

39. táblázat: Az üzemeltetés és a humánerőforrás igény kritériumainak skálaértékei

Skálaérték Üzembiztonság Folytonosság Szaktudás

1 Nem biztonságos, veszélyes. Rövid szakaszokban

üzemeltethető. Nem igényel szaktudást.

2 Kevésbé veszélyes. Hosszabb, akár folyamatos

műszakos üzemeltethetőség.

Alapfokú szakképesítést

igényel.

3 Fokozott figyelmet igénylő

megoldás.

Napokig egyhuzamban

üzemeltethető berendezés.

Középfokú szakképesítést

igényel.

4 Figyelmet igénylő megoldás.

Folyamatos üzemelés, ritkán,

hosszabb karbantartási

ciklusokkal.

Felsőfokú szakképesítést

igényel.

5

Biztonságos berendezés, nem

igényel folyamatos figyelmet a

megoldás.

Folyamatos üzemeltethetőség,

ritkán, rövid karbantartási

ciklusokkal.

Több felsőfokú

szakképesített személyt

igényel az üzemeltetés.

Mellékletek: 6/15

A negyedik főcsoportba, amelyet a 40. táblázat: A működés során keletkező

anyagok/hulladékok skálaérték meghatározásához tartozó szempontrendszer tartalmaz, a

működés során keletkező egyéb anyagok és hulladékok jellege és mennyisége kerülnek

besorolásra. A döntési szempontrendszerben a technológia rendeltetésszerű üzemeltetése során

keletkező hulladékok mennyisége, valamint a működés során keletkező egyéb anyagok (pl. az

oxidációs eljárások során keletkező bomlástermékek az elfolyó vízben) képezik az inputot a

vizsgálati rendszerben.

40. táblázat: A működés során keletkező anyagok/hulladékok skálaérték meghatározásához tartozó szempontrendszer

Skálaérték Keletkező hulladékok Keletkező egyéb anyagok

1 Nem keletkezik hulladék. Nem keletkezik a technológia üzemeltetése során egyéb

szennyezőanyag.

2 Kis mennyiségű hulladék

keletkezik.

Kis toxicitású/veszélyességű szennyező anyagok

keletkeznek kis mennyiségben.

3 Átlagos mennyiségű hulladék

keletkezik.

Közepes toxicitású anyag keletkezik elfogadható

mennyiségben.

4 Nagy mennyiségű hulladék

keletkezik.

Közepes toxicitású anyag keletkezik nagyobb

mennyiségben.

5 Veszélyes hulladék keletkezik az

üzemeltetés során. Nagy toxicitású anyag keletkezik.

Az ötödik kritériumcsoport (41. táblázat) a befogadó vízminőségének megőrzését, javítását

célzó intézkedéseket tartalmazza, amelyeket a 28/2004. (XII. 25). kormányrendelet alapján

állítottam össze. Így a következő öt kulcsparamétert jelöltem ki: a kémiai oxigénigény, a

biológiai oxigénigény, az összes lebegőanyag, az összes foszfor és az összes nitrogén

mennyiségi értékei.

Ezeknek a súlyozási rendszerbe történő illesztéséhez szintén szükséges egy skálarendszer

kidolgozása (41. táblázat).

41. táblázat: A befogadó vízminőségéhez tartozó skálaérték szempontrendszer

Skálaérték KOIcr, BOI5, összes lebegőanyag, összes foszfor, összes nitrogén

1 A jogszabályi előírásokban rögzített követelmények betartása.

2 A jogszabályoknál kicsit szigorúbb követelmények.

3 A növekedő költségek mellett jelentősen hatékonyabb szennyezőanyag eltávolítás.

4 A vízminőségi követelmények jelentősen nagyobb szerepet játszanak a tervezéskor.

5 A vízminőségi követelmények játszák a tervezéskor a kulcsszerepet.

Mellékletek: 7/15

3. MELLÉKLET

Főkritérium súlyértéke számításának részeredményei:

Eltávolítási

hatékonyság Költségvonzat Üzemeltetés

Működés során

keletkező

anyagok

Befogadó

vízminőség

követelményei

Eltávolítási

hatékonyság Költségvonzat Üzemeltetés

Működés során

keletkező

anyagok

Befogadó

vízminőség

követelményei

Eltávolítási

hatékonyság 1 2 0,5 3 1 0,207 0,2667 0,0667 0,3529 0,3165

0,242

Költségvonzat 0,5 1 1 2 0,33 0,1035 0,1333 0,1333 0,2353 0,1044 0,1419

Üzemeltetés 2 1 1 0,5 0,33 0,4141 0,1333 0,1333 0,0588 0,1044 0,1688

Működés során

keletkező

anyagok

0,33 0,5 2 1 0,5 0,0683 0,0667 0,2667 0,1176 0,1582

0,1355

Befogadó

vízminőség

követelményei

1 3 3 2 1 0,207 0,4 0,4 0,2353 0,3165

0,3118

Szumma 4,83 7,5 7,5 8,5 3,16

Alkritériumok:

Eltávolítási hatékonyság:

Mikroszennyezők

eltávolítása

KOIcr/TOC

eltávolítása

BOI5

eltávolítása

Mikroszennyezők

eltávolítása

KOIcr/TOC

eltávolítása

BOI5

eltávolítása

Mikroszennyezők

eltávolítása 1 3 3

0,5464 0,4286 0,6928 0,5559

KOIcr/TOC

eltávolítása 0,5 1 0,33

0,2732 0,1429 0,0762 0,1641

BOI5 eltávolítása 0,33 3 1 0,1803 0,4286 0,2309 0,2799

1,83 7 4,33

Mellékletek: 8/15

Alkritériumok:

Költségvonzatú alkritériumok:

Beruházási

költségek

Üzemeltetési

költségek

Beruházási

költségek

Üzemeltetési

költségek

Beruházási

költségek 1 1

0,5 0,5

0,5

Üzemeltetési

költségek 1 1

0,5 0,5

0,5

2 2

Alkritériumok:

Üzemeltetés szempontú alkritériumok:

Üzembiztonság Folytonosság

Üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

Üzembiztonság Folytonosság

Üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

Üzembiztonság 1 0,5 1 0,25 0,1429 0,4 0,2643

Folytonosság 2 1 0,5 0,5 0,2857 0,2 0,3286

Üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

1 2 1 0,25 0,5714 0,4 0,4071

4 3,5 2,5

Mellékletek: 9/15

Alkritériumok:

Működés során keletkező anyagok vizsgálata:

Hulladékok

keletkezése

Működés

során

keletkező

egyéb anyagok

Hulladékok

keletkezése

Működéssorán

keletkező

egyéb anyagok

Hulladékok

keletkezése 1 0,33

0,25 0,2481 0,24906

Működés

során

keletkező

egyéb anyagok

3 1 0,75 0,7519 0,75094

4 1,33

Alkritériumok:

Befogadó vízminőség követelményei:

KOIcr BOI5 Összes

lebegőanyag Összes foszfor

Összes

nitrogén KOIcr BOI5

Összes

lebegőanyag Összes foszfor

Összes

nitrogén

KOIcr 1 0,5 2 0,33 0,5 0,1176 0,0476 0,16 0,1447 0,1225

0,1185

BOI5 2 1 0,5 0,25 0,33 0,2353 0,0952 0,04 0,1096 0,0809

0,1122

Összes

lebegőanyag 0,5 2 1 0,2 0,25 0,0588 0,1905 0,08 0,0877 0,0613

0,0957

Összes foszfor 3 4 5 1 2 0,3529 0,3809 0,4 0,4386 0,4902

0,4125

Összes

nitrogén 2 3 4 0,5 1 0,2353 0,2857 0,32 0,2193 0,24509

0,2611

8,5 10,5 12,5 2,28 4,08

Mellékletek: 10/15

3.1.Melléklet: A megállapított súlyértékek számításának körülményei

Így az eltávolítási hatékonyság főcsoportjába tartozó súlyértékek a 42. táblázatban kerültek

összefoglalásra.

42. táblázat: Az eltávolítási hatékonyság alkritériumainak alapmátrixa

Mikroszennyezők

eltávolítása

KOIcr/TOC

eltávolítása

BOI5

eltávolítása

Mikroszennyezők

eltávolítása 1 3 3

KOI/TOC

eltávolítása 0,5 1 0,33 ̇

BOI5 eltávolítása 0,33 ̇ 3 1

Ezt követően az alapmátrixot normalizálom az előzőekben ismertetett módon, majd a

normalizált mátrix soraiban szereplő értékeket átlagolom. Így kapom meg a következő

táblázatot (43. táblázat), amely tartalmazza az eltávolítási hatékonyság alkritériumainak

súlyindexét.

43. táblázat: Az eltávolítási hatékonyság alkritériumainak súlyindexei

Alkritériumok Súlyindexek

Mikroszennyezők eltávolítása 0,5237

KOI/TOC eltávolítása 0,1721

BOI5 eltávolítása 0,3042

A költségvonzat kritériumcsoport két alkritériumot tartalmaz: a beruházási költség mértékét és

az üzemeltetés költségvonzatát kifejező alkritériumot. Ezeknek a súlyindexeit a fentieknek

megfelelően számítom ki.

44. táblázat: A költségvonzat alkritériumainak alapmátrixa

Beruházási

költségek

Üzemeltetési

költségek

Beruházási

költségek 1 1

Üzemeltetési

költségek 1 1

A kritériumindexek megállapításához a már ismertetett összefüggésrendszert használtam. Így

az alábbi két (45. táblázat) súlyindex értéket határoztam meg:

45. táblázat: A költségvonzatok alkritériumainak súlyindexei

Alkritériumok Súlyindexek

Beruházási

költségek 0,5

Üzemeltetési

költségek 0,5

Mellékletek: 11/15

Az üzemeltetési kritériumcsoport három alkritériumot tartalmaz. Ezek az üzembiztonság, a

folytonosság, illetve az üzemeltetéshez szükséges szaktudás. A részeredmények a 46.

táblázatban kerültek összefoglalásra.

46. táblázat: Az üzemeltetés alkritériumainak alapmátrixa

Üzembiztonság Folytonosság

Üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

Üzembiztonság 1 0,5 1

Folytonosság 2 1 0,5

Üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

1 2 1

Az üzemeltetés alkritériumainak súlyindexeit a 47. táblázat tartalmazza:

47. táblázat: Az üzemeltetés alkritriumainak súlyindexe

Alkritériumok Súlyindexek

Üzembiztonság 0,2643

Folytonosság 0,3286

Üzemeltetéshez

szükséges szaktudás 0,4071

A negyedik alkritériumok alapmátrixa a 48. táblázat, és a súlyindexei a 49. táblázatban

szerepelnek.

48. táblázat: A működés során keletkező egyéb anyagok alkritériumainak alapmátrixa

Hulladékok

keletkezése

Működéssorán

keletkező

egyéb anyagok

Hulladékok

keletkezése 1 0,33 ̇

Működéssorán

keletkező

egyéb anyagok

3 1

49. táblázat: A működés során keletkező egyéb anyagok alkritériumainak súlyindexe

Alkritériumok Súlyindexek

Hulladékok

keletkezése 0,25

Működés során

keletkező egyéb

anyagok

0,75

Az utolsó csoport a befogadó vízminőségének fontosságát súlyozza a következő

szempontrendszer szerint. Ebben is megjelenik a KOIcr és BOI5, de itt nem az eltávolítási

Mellékletek: 12/15

hatékonyság esetében, hanem a befogadó vízminőségének vizsgálatában, mint kulcsfontosságú

paraméterek. A mikroszennyezők eltávolítása szempontjából a KOIcr vizsgálata - amely

kötelezően vizsgálandó vízkémiai paraméter – informatív, hiszen ezzel kimutatható az

élővizekben lévő oxidálható szerves anyagok mennyisége. Ennek a paraméternek a vizsgálata

azért lehet előnyösebb a TOC vizsgálatnál, mert ezt a vizsgálatot a 10/2010 VM rendelet

kötelezően előírja a víztestek vizsgálatakor. A BOI5 vizsgálat szintén előírt ebben a rendeletben,

és a víz szerves szénforrással, tápanyaggal történő terheléséről ad jó képet. A foszfor és a

nitrogén mérésének létjogosultságát az eutrofizációval és a szennyvíztisztításban a

tápanyageltávolítás fontosságával lehet indokolni. A lebegőanyag-tartalom, szintén fontos

paraméter mind a vízminőség, mind a szennyvíztisztítás területén.

50. táblázat: A befogadó vízminőségi paraméterei alapján felírt alapmátrix

KOIcr BOI5 Összes

lebegőanyag

Összes

foszfor

Összes

nitrogén

KOIcr 1 0,5 2 0,33 0,5

BOI5 2 1 0,5 0,25 0,33

Összes lebegőanyag 0,5 2 1 0,2 0,25

Összes foszfor 3 4 5 1 2

Összes nitrogén 2 3 4 0,5 1

51. táblázat: A befogadó vízminőségi paraméterei alkritériumainak súlyindexei

Alkritériumok Súlyindexek

KOIcr 0,1187

BOI5 0,1123

Összes lebegőanyag 0,0956

Összes foszfor 0,4123

Összes nitrogén 0,2610

Mellékletek: 13/15

4. MELLÉKLET: TELJES MÁTRIXOK A MENNYISÉGI MÓDSZER BEMUTATÁSÁHOZ

4.1. Melléklet: A bemutatott esettanulmányhoz tartozó alapmátrix

Technológiák

Mikroszennyező

eltávolítási

hatékonysága

KOI/TOC

eltávolítási

hatékonyság

BOI5

eltávolítás

bekerülési

költség

üzemelési

költség üzembiztonság folytonosság

üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

keletkező egyéb

szennyezőanyagok

hulladékok

keletkezése KOIcr BOI5 LA

Összes

Foszfor

Összes

Nitrogén

A1 Ózonos oxidáció (O3) 2 3 2 3 3 4 5 3 4 1 3 3 1 2 3

A2 Ultraibolya (UV) 4 2 1 3 3 4 5 3 4 1 3 3 1 1 3

A3 Hidrogén-peroxid (H2O2) 3 3 2 2 3 5 4 3 4 1 3 3 1 1 3

A4 Oxigén (O2) 1 1 1 1 1 5 5 1 2 1 1 1 1 1 1

A5 Fenton folyamatok 4 5 2 3 2 4 4 4 4 1 3 3 1 1 1

A6 Katalitikus hidrogén-peroxidos eljárások 4 5 2 3 2 3 4 3 3 3 3 3 1 1 3

A7 Heterogén fotokatalitikus eljárások 4 5 2 3 2 3 4 3 3 3 3 3 1 1 2

A8 Katalitikus nedves oxidációk 4 5 2 3 2 2 4 3 3 3 4 3 1 1 2

A9 Elektrokémiai oxidáció 3 4 2 3 2 3 3 3 3 1 3 3 1 1 2

A10 Szuperkritikus vizes oxidáció 3 4 2 3 2 3 3 3 3 1 3 2 1 1 1

A11 Szonolízis 2 4 2 3 2 3 2 2 2 1 3 2 1 1 1

A12 γ-besugárzás 2 3 2 3 2 3 3 3 2 1 3 2 1 1 1

A13 Mikrohullámú eljárások 2 3 2 4 3 2 3 2 2 1 3 2 1 1 2

A14 Pulzáló elektronsugár 3 3 2 1 3 3 3 2 3 1 3 2 1 1 1

A15 GAC - utánkapcsolt reaktor 3 4 3 3 4 5 4 2 1 2 4 4 4 1 1

A16 PAC - utóülepítő után (plusz utóülepítő) 3 3 2 5 5 5 4 2 1 2 4 3 4 1 1

A17 PAC - eleveniszapos reaktorba adagolt 3 3 3 5 5 5 5 2 1 2 4 4 4 3 2

A18 PAC - utóülepítő után majd ülepítés és szűrés 3 3 3 5 5 5 4 2 1 2 4 3 4 1 1

A19 Kontaktszűrés (koaguláció) 4 5 2 2 5 5 4 3 1 2 4 4 4 4 1

A20 MBR rendszerek 4 4 4 3 3 5 3 2 1 2 5 2 3 3 4

A21 Mikroszűrés 4 4 4 2 2 5 4 3 1 4 5 4 5 2 2

A22 Ultraszűrés 5 4 4 1 2 5 4 4 1 3 5 5 5 2 2

A23 Nanoszűrés 5 5 4 1 1 4 4 4 1 3 5 5 5 2 2

A24 Fordított ozmózis 5 5 4 1 1 4 4 4 1 3 5 5 5 4 3

A25 Kombinált eljárás O3 + Adszorpció 4 4 4 3 3 5 4 2 2 2 5 4 3 4 3

84 94 63 69 68 100 96 68 54 47 91 78 60 42 48

Mellékletek: 14/15

4.2. Melléklet: A bemutatott esettanulmányhoz tartozó normalizált mátrix

Technológiák

Mikroszennyező

eltávolítási

hatékonysága

KOI/TOC

eltávolítási

hatékonyság

BOI5

eltávolítás

bekerülési

költség

üzemelési

költség üzembiztonság folytonosság

üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

keletkező egyéb

szennyezőanyagok

hulladékok

keletkezése KOIcr BOI5 LA

Összes

Foszfor

Összes

Nitrogén átlag

Ózonos oxidáció (O3) 0,0238 0,0319 0,0317 0,0435 0,0441 0,0400 0,0521 0,0441 0,0741 0,0213 0,0330 0,0385 0,0167 0,0476 0,0625 0,0403

Ultraibolya (UV) 0,0476 0,0213 0,0159 0,0435 0,0441 0,0400 0,0521 0,0441 0,0741 0,0213 0,0330 0,0385 0,0167 0,0238 0,0625 0,0386

Hidrogén-peroxid (H2O2) 0,0357 0,0319 0,0317 0,0290 0,0441 0,0500 0,0417 0,0441 0,0741 0,0213 0,0330 0,0385 0,0167 0,0238 0,0625 0,0385

Oxigén (O2) 0,0119 0,0106 0,0159 0,0145 0,0147 0,0500 0,0521 0,0147 0,0370 0,0213 0,0110 0,0128 0,0167 0,0238 0,0208 0,0219

Fenton folyamatok 0,0476 0,0532 0,0317 0,0435 0,0294 0,0400 0,0417 0,0588 0,0741 0,0213 0,0330 0,0385 0,0167 0,0238 0,0208 0,0383

Katalitikus hidrogén-peroxidos eljárások 0,0476 0,0532 0,0317 0,0435 0,0294 0,0300 0,0417 0,0441 0,0556 0,0638 0,0330 0,0385 0,0167 0,0238 0,0625 0,0410

Heterogén fotokatalitikus eljárások 0,0476 0,0532 0,0317 0,0435 0,0294 0,0300 0,0417 0,0441 0,0556 0,0638 0,0330 0,0385 0,0167 0,0238 0,0417 0,0396

Katalitikus nedves oxidációk 0,0476 0,0532 0,0317 0,0435 0,0294 0,0200 0,0417 0,0441 0,0556 0,0638 0,0440 0,0385 0,0167 0,0238 0,0417 0,0397

Elektrokémiai oxidáció 0,0357 0,0426 0,0317 0,0435 0,0294 0,0300 0,0313 0,0441 0,0556 0,0213 0,0330 0,0385 0,0167 0,0238 0,0417 0,0346

Szuperkritikus vizes oxidáció 0,0357 0,0426 0,0317 0,0435 0,0294 0,0300 0,0313 0,0441 0,0556 0,0213 0,0330 0,0256 0,0167 0,0238 0,0208 0,0323

Szonolízis 0,0238 0,0426 0,0317 0,0435 0,0294 0,0300 0,0208 0,0294 0,0370 0,0213 0,0330 0,0256 0,0167 0,0238 0,0208 0,0286

γ-besugárzás 0,0238 0,0319 0,0317 0,0435 0,0294 0,0300 0,0313 0,0441 0,0370 0,0213 0,0330 0,0256 0,0167 0,0238 0,0208 0,0296

Mikrohullámú eljárások 0,0238 0,0319 0,0317 0,0580 0,0441 0,0200 0,0313 0,0294 0,0370 0,0213 0,0330 0,0256 0,0167 0,0238 0,0417 0,0313

Pulzáló elektronsugár 0,0357 0,0319 0,0317 0,0145 0,0441 0,0300 0,0313 0,0294 0,0556 0,0213 0,0330 0,0256 0,0167 0,0238 0,0208 0,0297

GAC - utánkapcsolt reaktor 0,0357 0,0426 0,0476 0,0435 0,0588 0,0500 0,0417 0,0294 0,0185 0,0426 0,0440 0,0513 0,0667 0,0238 0,0208 0,0411

PAC - utóülepítő után (plusz utóülepítő) 0,0357 0,0319 0,0317 0,0725 0,0735 0,0500 0,0417 0,0294 0,0185 0,0426 0,0440 0,0385 0,0667 0,0238 0,0208 0,0414

PAC - eleveniszapos reaktorba adagolt 0,0357 0,0319 0,0476 0,0725 0,0735 0,0500 0,0521 0,0294 0,0185 0,0426 0,0440 0,0513 0,0667 0,0714 0,0417 0,0486

PAC - utóülepítő után majd ülepítés és szűrés 0,0357 0,0319 0,0476 0,0725 0,0735 0,0500 0,0417 0,0294 0,0185 0,0426 0,0440 0,0385 0,0667 0,0238 0,0208 0,0425

Kontaktszűrés (koaguláció) 0,0476 0,0532 0,0317 0,0290 0,0735 0,0500 0,0417 0,0441 0,0185 0,0426 0,0440 0,0513 0,0667 0,0952 0,0208 0,0473

MBR rendszerek 0,0476 0,0426 0,0635 0,0435 0,0441 0,0500 0,0313 0,0294 0,0185 0,0426 0,0549 0,0256 0,0500 0,0714 0,0833 0,0466

Mikroszűrés 0,0476 0,0426 0,0635 0,0290 0,0294 0,0500 0,0417 0,0441 0,0185 0,0851 0,0549 0,0513 0,0833 0,0476 0,0417 0,0487

Ultraszűrés 0,0595 0,0426 0,0635 0,0145 0,0294 0,0500 0,0417 0,0588 0,0185 0,0638 0,0549 0,0641 0,0833 0,0476 0,0417 0,0489

Nanoszűrés 0,0595 0,0532 0,0635 0,0145 0,0147 0,0400 0,0417 0,0588 0,0185 0,0638 0,0549 0,0641 0,0833 0,0476 0,0417 0,0480

Fordított ozmózis 0,0595 0,0532 0,0635 0,0145 0,0147 0,0400 0,0417 0,0588 0,0185 0,0638 0,0549 0,0641 0,0833 0,0952 0,0625 0,0526

Kombinált eljárás O3 + Adszorpció 0,0476 0,0426 0,0635 0,0435 0,0441 0,0500 0,0417 0,0294 0,0370 0,0426 0,0549 0,0513 0,0500 0,0952 0,0625 0,0504

Mellékletek: 15/15

4.3. Melléklet: A bemutatott esettanulmányhoz tartozó súlyozott mátrix

Technológiák

Mikroszennyező

eltávolítási

hatékonysága

KOI/TOC

eltávolítási

hatékonyság

BOI5

eltávolítás

bekerülési

költség

üzemelési

költség üzembiztonság folytonosság

üzemeltetéshez

szükséges

szaktudás

keletkező egyéb

szennyezőanyagok

hulladékok

keletkezése KOIcr BOI5 LA

Összes

Foszfor

Összes

Nitrogén WI

Ózonos oxidáció (O3) 0,0032 0,0013 0,0022 0,0031 0,0031 0,0018 0,0029 0,0030 0,0025 0,0022 0,0012 0,0013 0,0005 0,0061 0,0051 0,0026

Ultraibolya (UV) 0,0064 0,0008 0,0011 0,0031 0,0031 0,0018 0,0029 0,0030 0,0025 0,0022 0,0012 0,0013 0,0005 0,0031 0,0051 0,0025

Hidrogén-peroxid (H2O2) 0,0048 0,0013 0,0022 0,0021 0,0031 0,0022 0,0023 0,0030 0,0025 0,0022 0,0012 0,0013 0,0005 0,0031 0,0051 0,0025

Oxigén (O2) 0,0016 0,0004 0,0011 0,0010 0,0010 0,0022 0,0029 0,0010 0,0012 0,0022 0,0004 0,0004 0,0005 0,0031 0,0017 0,0014

Fenton folyamatok 0,0064 0,0021 0,0022 0,0031 0,0021 0,0018 0,0023 0,0040 0,0025 0,0022 0,0012 0,0013 0,0005 0,0031 0,0017 0,0024

Katalitikus hidrogén-peroxidos eljárások 0,0064 0,0021 0,0022 0,0031 0,0021 0,0013 0,0023 0,0030 0,0019 0,0065 0,0012 0,0013 0,0005 0,0031 0,0051 0,0028

Heterogén fotokatalitikus eljárások 0,0064 0,0021 0,0022 0,0031 0,0021 0,0013 0,0023 0,0030 0,0019 0,0065 0,0012 0,0013 0,0005 0,0031 0,0034 0,0027

Katalitikus nedves oxidációk 0,0064 0,0021 0,0022 0,0031 0,0021 0,0009 0,0023 0,0030 0,0019 0,0065 0,0016 0,0013 0,0005 0,0031 0,0034 0,0027

Elektrokémiai oxidáció 0,0048 0,0017 0,0022 0,0031 0,0021 0,0013 0,0017 0,0030 0,0019 0,0022 0,0012 0,0013 0,0005 0,0031 0,0034 0,0022

Szuperkritikus vizes oxidáció 0,0048 0,0017 0,0022 0,0031 0,0021 0,0013 0,0017 0,0030 0,0019 0,0022 0,0012 0,0009 0,0005 0,0031 0,0017 0,0021

Szonolízis 0,0032 0,0017 0,0022 0,0031 0,0021 0,0013 0,0012 0,0020 0,0012 0,0022 0,0012 0,0009 0,0005 0,0031 0,0017 0,0018

γ-besugárzás 0,0032 0,0013 0,0022 0,0031 0,0021 0,0013 0,0017 0,0030 0,0012 0,0022 0,0012 0,0009 0,0005 0,0031 0,0017 0,0019

Mikrohullámú eljárások 0,0032 0,0013 0,0022 0,0041 0,0031 0,0009 0,0017 0,0020 0,0012 0,0022 0,0012 0,0009 0,0005 0,0031 0,0034 0,0021

Pulzáló elektronsugár 0,0048 0,0013 0,0022 0,0010 0,0031 0,0013 0,0017 0,0020 0,0019 0,0022 0,0012 0,0009 0,0005 0,0031 0,0017 0,0019

GAC - utánkapcsolt reaktor 0,0048 0,0017 0,0032 0,0031 0,0042 0,0022 0,0023 0,0020 0,0006 0,0043 0,0016 0,0018 0,0020 0,0031 0,0017 0,0026

PAC - utóülepítő után (plusz utóülepítő) 0,0048 0,0013 0,0022 0,0051 0,0052 0,0022 0,0023 0,0020 0,0006 0,0043 0,0016 0,0013 0,0020 0,0031 0,0017 0,0027

PAC - eleveniszapos reaktorba adagolt 0,0048 0,0013 0,0032 0,0051 0,0052 0,0022 0,0029 0,0020 0,0006 0,0043 0,0016 0,0018 0,0020 0,0092 0,0034 0,0033

PAC - utóülepítő után majd ülepítés és szűrés 0,0048 0,0013 0,0032 0,0051 0,0052 0,0022 0,0023 0,0020 0,0006 0,0043 0,0016 0,0013 0,0020 0,0031 0,0017 0,0027

Kontaktszűrés (koaguláció) 0,0064 0,0021 0,0022 0,0021 0,0052 0,0022 0,0023 0,0030 0,0006 0,0043 0,0016 0,0018 0,0020 0,0122 0,0017 0,0033

MBR rendszerek 0,0064 0,0017 0,0043 0,0031 0,0031 0,0022 0,0017 0,0020 0,0006 0,0043 0,0020 0,0009 0,0015 0,0092 0,0068 0,0033

Mikroszűrés 0,0064 0,0017 0,0043 0,0021 0,0021 0,0022 0,0023 0,0030 0,0006 0,0087 0,0020 0,0018 0,0025 0,0061 0,0034 0,0033

Ultraszűrés 0,0080 0,0017 0,0043 0,0010 0,0021 0,0022 0,0023 0,0040 0,0006 0,0065 0,0020 0,0022 0,0025 0,0061 0,0034 0,0033

Nanoszűrés 0,0080 0,0021 0,0043 0,0010 0,0010 0,0018 0,0023 0,0040 0,0006 0,0065 0,0020 0,0022 0,0025 0,0061 0,0034 0,0032

Fordított ozmózis 0,0080 0,0021 0,0043 0,0010 0,0010 0,0018 0,0023 0,0040 0,0006 0,0065 0,0020 0,0022 0,0025 0,0122 0,0051 0,0037

Kombinált eljárás O3 + Adszorpció 0,0064 0,0017 0,0043 0,0031 0,0031 0,0022 0,0023 0,0020 0,0012 0,0043 0,0020 0,0018 0,0015 0,0122 0,0051 0,0036