Szennyvíztisztítás kulcskérdései és főbb fejlődési irányai - 2. oldal
3. Hatásfok maximálás és hulladékminimalizálás a lakossági szennyvizek eleveniszapos tisztításában
A fenti két követelmény egyidejűleg meghatározó napjaink szennyvíztisztításában, holott a kettő egyidejűleg nem érvényesülhet. Mindig az optimális megoldásra kell valamilyen kompromisszumot találni. Az optimum ugyanakkor mindig adott környezethez kötött. A szakmai ismeretek bővülésével és a környezet (szabályozás és állapot) változásával ez változó optimum. Szélsőséges példával érzékeltetve, a szennyvíztisztítás levegőbe juttatott széndioxidja technológiai hulladék, üvegházhatású gáz, amely azonban a növényzet által újrahasznosuló, „megújuló” nyersanyag is. Szükségszerűen nem lehet a foszilis (meg nem újuló) tüzelőanyagok égetésével és környezetszennyezésével egy lapon említeni. Ennek megfelelően ma azt nem is tekintik hulladéknak, vagy környezetszennyezésnek. Akkor viszont már nem biztos, hogy ugyanígy kezelik, ha a szennyvíz szerves anyagából (szennyvíziszap) előállított metán, vagy akár az iszap közvetlen égetésével kerül a légtérbe.
A szennyvíztisztítás kapcsán azonban nem csak a szerves anyag, de a nitrogéntartalom, foszfortartalom, és egyéb, nehezen bontható szerves, vagy akár nehézfém szennyezők eltávolításának, természetbe történő visszaforgatásának az optimumáról is beszélhetünk. Ezt az optimumot a fentiekhez szükséges beruházás és üzemeltetés költségigénye is szükségszerűen befolyásolja. Napjainkban lassan már a tisztított szennyvíz elhelyezése, környezetterhelési díja, vagy újrahasznosítása is hasonló meghatározó költségtényezője a szennyvíztisztításnak, miközben változatlanul hasonlóan fontos feladata a szennyvíz bakteriális fertőzésveszélyének a minimalizálása is.
A szennyvíztisztítás tehát láthatóan elengedhetetlen, ugyanakkor igen komplex feladat. A jelenlegi technológiáknál a szerves anyag tartalmának mintegy fele veszendőbe megy (alakul széndioxiddá), hogy a másik fél részt a szennyvízből a megkívánt hatásfokkal eltávolíthassák. Az egy lakos által átlagosan elfogyasztásra kerülő 2000 kcal/nap tápanyag-energiából így már csak alig több mint 400, tehát az ötöde koncentrálódik a szennyvíziszapban. Ennek csak fele nyerhető ki azután az iszaprothasztással metánként. Ez hasznosítható elektromos áram termelésére és fűtésre (1/3 : 2/3 arányban). A további iszapmaradék energiatartalma is hasznosítható ilyen célra megfelelő előkezelést (víztelenítés, szárítás) követő égetéssel. Ennél a hamumaradék elhelyezése az újabb gond. Más lehetőség a hasonló víztelenítéssel, esetleg szárítással kombinált komposztálás, amely megfelelő kihelyezési lehetőség esetén ma a leggyakrabban alkalmazott újrafelhasználási, hasznosítási megoldás. A komposztálás a ciklikusan megújuló növényzet talán leghosszabb ciklusidejű tápanyagtárolóját, a talaj termékenységének egyik meghatározó komponensét, a humuszt tudja előállítani. Sajnos napjaink értetlensége, továbbá a műtrágya-, és egyéb humusztermék-gyártók ellenérdekeltsége miatt a szennyvíziszapból előállítható komposztok hasznosítása visszaszorulóban van, s jelenleg az égetés fele látszik a gyakorlat elmozdulni (Kárpáti - Juhász, 2004).
Más kérdés, hogy a szennyvíz tisztítása kapcsán a növényi tápanyagoknak, a nitrogénnek és foszfornak az eltávolítása, vagy újrahasznosítása is igen rossz hatásfokú. Az ammónium nitrogént ma az ismert lehetőségek közül csak a drágább (oxigén és szerves anyag igényesebb) úton lehet a gyakorlatban eltávolítani. Így kerül még elvileg is annak mintegy 80-90 %-a a levegőbe nitrogénként, s csupán a maradék a komposztba, az esetleges mezőgazdasági hasznosításra. A nitrogéneltávolítás legfőbb problémája a jelenlegi technológiáknál a biológiai ammónium oxidáció (átalakítás) hőmérsékletérzékenysége. Emiatt a kisebb hazai telepeknél a téli időszakban (elviselhető költségigénnyel) csak részleges ammóniumoxidáció lehetséges. A melegebb éghajlatú országokat ez a téli probléma nem terheli. Nyilvánvaló, hogy a biológiai tisztítás rendkívüli túlméretezése mellett a szennyvíz melegítése is megoldás lehetne. Energiaínséges korunkban azonban az utóbbi kizárható.
A foszfor esetében a lehetőségek jobbak, hiszen az akkumulációját végző mikroorganizmusok nem érzékenyek különösebben a vízhőmérsékletre, illetőleg a foszfor kémiailag is olcsón eltávolítható a szennyvízből (Pásztor et al., 2004). Sajnos a vassal, alumíniummal kicsapott foszfát a növények számára nehezen hozzáférhető. Ez azonban kisebb baj, mint a tisztított vízben a foszfor okozta eutrofizáció, s annak a káros következményei.
A szennyvíztisztításnál a felsorolt okok miatt a közeljövőben bizonyára ki fognak fejlődni olyan technológiák, melyek az ammónium oxidációját nagyobb térfogati kapacitással is biztosítják. Lehetnek ezek több iszapkörös, vagy új biológiai utakat használó megoldások is. Az is könnyen kiderülhet, hogy éppen az utóbbiak olyan változata lesz a nyerő, amely a szennyvizek tudatos koncentrálásával (szeparáció), s a „fekete vizek” hőmérsékletének a megemelésével, azok szimultán átalakításait egyetlen medencében, vagy reaktortérben biztosítva tudja mind a szennyezőanyag eltávolítást, mind fölösiszap csaknem teljes biológiai, széndioxiddá történő oxidációját megvalósítani. Ez az iszapfeldolgozás költségeinek a csökkentésével igen kedvezően alakíthatja az üzemeltetési költségeket. Kérdés persze, hogy a speciális reaktorkialakítás, levegőztetés, fázisszétválasztás milyen többletberuházást igényel. Az ilyen megoldás egyébként a jelenlegi ismeretek szerint valószínűsíthetően nagy iszapkoncentrációt alkalmazó biofilmes, vagy hibrid rendszer lehet. A fajlagosan kevesebb víz előmelegítése az optimális 30-35 oC körüli hőmérsékletre így akár a saját energiatartalomból is megoldható. A beruházás oldalán azonban a jelenlegi költségigénynek lényegesen csökkenni kell a gyakorlati alkalmazáshoz (Kárpáti et al, 2004).
A nagyobb szennyvíztisztítók ilyen értelmű technológiaváltását elképzelhetően az iszap feldolgozási költségeinek az emelkedése fogja felgyorsítani. Azoknál azonban előbb várható egy technológiai fejlesztés az iszapfeldolgozás vonalán ezt megelőzően, s talán éppen az iszapégetés irányában. Az iszapszállítás költségének a növekedése a helyi megoldásokat sürgeti, ami vagy a komposztálás, majd újrahasznosítás, vagy ugyanaz iszapégetéssel. Az energia termelése mellett azonban annak a hasznosítását is megfelelően ki kell építeni, ami növényi tápanyag visszaforgatásához hasonlóan más érdekeket sérthet. A jövő hosszú távon mégis valószínűleg ennek a megújuló energiának a hasznosítását ígéri, amit persze helyes környezetpolitikával központilag kell támogatni. A mindenkori optimum kialakításának ugyanis az is elengedhetetlen része, mint napjainkban éppen a szennyvízcsatornázás és szennyvíztisztító építés támogatásáé.