IZBÉKINÉ SZABOLCSIK Andrea1, LAKATOS Anita 2, KECZÁNNÉ ÜVEGES Andrea3, BODNÁR Ildikó 4
1tanársegéd, szabolcsikandi@eng.unideb.hu
1Környezetmérnöki Tanszék, Debreceni Egyetem
2környezetmérnök MSc-s hallgató, anita.lakatos8@gmail.com
2Környezetmérnöki Tanszék, Debreceni Egyetem
3egyetemi docens (Ph.D), auveges@eng.unideb.hu
3Környezetmérnöki Tanszék, Debreceni Egyetem
4főikolai tanár tanszékvezető (Ph.D), bodnari@eng.unideb.hu
4Környezetmérnöki Tanszék, Debreceni Egyetem
Kivonat: Jelen tanulmányban a háztartásokban keletkező mosóvizek, illetve autómosás során keletkező mosóvizek minőségi összetételének összehasonlításával foglalkoztunk. Minőségi jellemzőként összehasonlítottuk a szürkevíz minták pH értékét, vezetőképességét, zéta-potenciál értékét, biológiai oxigénigény értékét, oldott szerves anyag tartalmát, valamint zavarosságát. Vizsgáltuk továbbá a minták különböző anion és kation tartalma közötti összefüggéseket. Azon feltételezésünket, hogy a különböző szektorból (háztartás, és autómosók) származó szürkevizek minőségi összetétele szignifikánsan különbözik egymástól, a méréseink alkalmával kapott eredményekkel támasztottuk alá.
Kulcsszavak: szürkevíz, háztartási mosóvíz, autómosók mosóvizei, minősítés
Abstract: In this study, we analysed the quality composition of generated laundry water by households and car washing.We compared the pH values, conductivity, zeta potential, biological oxygen demand, dissolved organic carbon concentration and turbidity of greywater samples. In addition, we investigated the relationship between different anion and cation concentration of analysed samples. Our assumption that the quality composition of greywater samples from different sectors (households and car-wash) would be significantly different from each other was confirmed by the results obtained during our measurements.
Keywords: greywater, domestic laundry water, laundry water of car washing, qualification
1. BEVEZETÉS
Vízkészleteink korlátozottak, míg ezzel szemben a vízigényeink folyamatosan növekednek és a jövőben egyre több országban problémává válhat a megfelelő minőségű ivóvíz biztosítása. A megfelelő minőségű és mennyiségű ivóvíz biztosításának érdekében az ENSZ által 2015-ben elfogadott a Világunk átalakítása: a fenntartható fejlődés 2030-ig megvalósítandó program összesen 17 fenntartható fejlődési célt határoz meg. A fenntartható fejlesztési célok és feladatok egymásra épülnek és egymástól elválaszthatatlanok, továbbá globális jellegűek és általánosan alkalmazandók. Figyelembe veszik az eltérő nemzeti sajátosságokat, teljesítőképességet és fejlettségi szinteket, valamint tiszteletben tartják a nemzeti stratégiákat és prioritásokat. A feladatok nagyratörők és globális szintre vonatkoznak.
A célok közül a kutatásunkhoz kapcsolódóan kiemelt a 6. célkitűzés, azaz, hogy biztosítsuk a
154
fenntartható vízgazdálkodást, a vízhez és az alapvető higiéniai ellátásokhoz való hozzáférést mindenki számára.
A vízigény növekedése elsősorban a folyamatos népesség növekedésnek köszönhető, és ezáltal sajnos a szennyvíztermelés is nő. Az újrahasznosított szennyvíz megoldás lehet, mint alternatív vízforrás az édesvíz hiányából adódó problémákra, mivel vannak olyan élettevékenységeink, amelyek nem igényelnek ivóvíz minőségű vizet [1-5]. Véleményünk szerint, a fenntartható vízgazdálkodás egyik támogató eszköze lehet a körforgásos vagy körkörös vízgazdálkodás alkalmazása nemcsak háztartási, de ipari szinten is. Elképzeléseink szerint az ivóvíz használata során keletkezett szennyvizeket frakciónként kellene gyűjteni, majd tárolni, és az újrahasználattól függően kezelni. A kezelt szennyvizet tárolás után újrahasználhatjuk, illetve akár közvetlenül visszavezethetjük a háztartási vagy ipari felhasználásra is. Az újrahasználat lehet öntözés, energetikai vagy ipari felhasználás, illetve lokális felhasználás (pl. WC öblítés).
Vizsgálataink alkalmával a háztartásokban, illetve az autómosókban keletkező mosóvizek minőségét elemeztük. Azon feltételezésünkre kerestük a választ, hogy a különböző szektorból származó vizek minőségi összetétele szignifikánsan különbözik-e egymástól. A minőségi vizsgálatok jelentősége a későbbi kezelési eljárások megválasztásában és hatékonyságának ellenőrzésében meghatározó.
2. ANYAG ÉS MÓDSZER
A szürkevíz minősítések alkalmával Debrecenben található 5 különböző autómosóban keletkező mosóvizet elemeztünk 5 alkalommal, és 30 különböző háztartásban a mosás során keletkező szürkevizet vizsgáltuk. A méréseink alkalmával meghatároztuk a vizek pH értékét (SenTix 41 kombinált elekróda), vezetőképesség és zéta-potenciál értékét (Zetasizer Nano Z), zavarosságát (TURB 555-IR), biológiai oxigénigényét (OxiTOP IS 12), oldott szerves szén tartalmát (Shimadzu TOC-VCPN). Továbbá DIONEX ICS 3000 duál ionkromatográf segítségével meghatároztuk a minták fluorid-, klorid-, nitrit-, nitrát-, szulfát-, foszfát-, lítium-, nátrium-, ammónium-, kálium-, kalcium-, és magnézium- ion tartalmát. A szemléletesebb összehasonlítás érdekében vizsgáltuk az ivóvízminták minőségét is (mivel a keletkezett szürkevizeknek az alapja az ivóvíz). A kapott eredményeket Microsoft Excel (2017), és IBM SPSS program segítségével elemeztük.
3. EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
A vízminták elsődleges minősítő paramétere a pH érték. A vizsgált mintatípusok kapcsán megállapíthattuk, hogy az ivóvizek átlagos pH értéke 7,43±0,37; a háztartási mosó vizeké 8,42±1,09; az autómosás során keletkező szürkevizeké pedig 7,64±0,78. Ebből arra következtethetünk, hogy a háztartási mosóvizek terheltebbek. Feltételezésünk szerint a magas és eltérő detergens tartalom okozza a jelentős pH különbséget a két mosóvíz esetében. A magasabb detergens tatalomra utalhat továbbá az abszolút értékben magasabb zéta-potenciál érték is, mert a detergensek, tenzidek mennyisége ezt jelentősen befolyásolja [3]. Az 1. ábrán a zéta-potenciál értékeket vetettük össze a zavarosság értékekkel, mivel a zéta-potenciál érték a vízben lévő kolloid részecskék felületi potenciál értékéről, a zavarosság pedig az oldhatatlan komponensek mennyiségéről ad felvilágosítást [3].
A zéta-potenciál értékek, és a zavarosság értékek korreláltatásával (1. ábra) megállapíthatjuk, hogy a mosásból származó szürkevizek minősége szignifikánsan eltér az ivóvizek minőségétől, ill. a háztartásból és az autómosásából származó szennyvizek ezen két paraméter esetében is különálló minőségi csoportot alkotnak, amelyekben az autómosás
155
alkalmával keletkezett szennyvíz kevésbé terhelt frakcióként mutatkozik. Erre utal esetükben az alacsonyabb zavarosság és a 0 mV értékhez közelebb található zéta-potenciál érték is.
A szennyvizek vizsgálata során a szervesanyag tartalom mennyiségének a vizsgálata is releváns. Az ivóvíz, és a szürkevíz mintáknál meghatároztuk a biológiailag bontható szerves anyagtartalmat (BOI5), és az oldott formában lévő szervesanyag tartalmat (DOC) is, a kapott eredményeket pedig a 2. ábra szemlélteti.
1. ábra. Zéta-potenciál és zavarosság értékek 2. ábra. A BOI5 és DOC értékek A szervesanyag tartalom (2. ábra) kapcsán is megállapíthatjuk, hogy a háztartási, ill. az autómosásból származó szürkevizek külön csoportot alkotnak. A 2. ábrán látható, hogy a háztartási mosó vizek nagyobb mennyiségben tartalmaznak biológiailag bontható, illetve oldott szerves anyagokat, mint a másik típusú mosóvizek. Továbbá ionkromatográfiásan meghatároztuk a minták különböző anion és kation koncentrációit, a kapott eredményeket pedig az 1. táblázatban foglaltuk össze.
1. táblázat. A vizsgált minták különböző anion és kation átlag koncentrációi
Mérték-egység
Ivóvizek Háztartási mosóvizek
Autómosók vizei
Fluorid-ion mg/l 0,0778± 0,03 0,253± 0,117 3,980± 4,76
Klorid-ion mg/l 8,19± 5,81 76,11± 121 48,40± 19,83
Nitrit-ion mg/l 0,138± 0,06 1,09± 0,75 0,790± 1,22
Bromid-ion mg/l 0,0309± 0,008 6,296± 4,84 0,469± 0,597
Nitrát-ion mg/l 4,60± 2,41 4,352± 1,17 4,328± 5,19
Foszfát-ion mg/l 0,245± 0,10 7,855± 4,08 17,57± 61,35
Szulfát-ion mg/l 8,56± 8,52 432,6± 856,18 16,08± 20,39
Nátrium-ion mg/l 26,08± 7,55 536,2± 645,6 89,80± 35,39
Ammónium-ion mg/l 0,501± 0,296 15,65± 10,99 2,680± 1,33
Kálium-ion mg/l 2,511± 2,204 15,39± 9,00 6,308± 3,761
Kalcium-ion mg/l 73,25± 12,28 73,75± 25,91 57,63± 22,16
Magnézium-ion mg/l 16,98± 3,29 21,09± 10,05 11,04± 3,42
Az 1. táblázat adatait elemezve elmondhatjuk, hogy a mosásból származó szürkevizek nagyobb mennyiségben tartalmaznak oldott ionokat, melyet a magasabb vezetőképesség értékek is alátámasztanak, mivel a vezetőképesség érték az oldatban lévő ionkoncentrációval arányos. Az ivóvizek átlag vezetőképesség értéke 0,528±0,048 mS/cm, a háztartási mosóvizeké 2,096±2,14 mS/cm, az autómosásból származó szürkevizeké pedig 1,14±0,160 mS/cm. A háztartási mosóvizek, és az autómosók mosóvizeinek különböző ion koncentrációit varianciaanalízis segítségével is elemeztük. A kapott eredmények kapcsán szignifikáns különbség (p <0,05) az alábbi ionok esetében figyelhető meg a vizsgált két szürkevízminta típusnál: fluorid-, bromid-, szulfát-bromid-, nátrium-bromid-, ammónium-bromid-, kálium-bromid-, kalcium- és magnézium-ion.
156
4. ÖSSZEFOGLALÁS
Kutatásunk során a háztartásokban, ill. az autómosókban keletkező mosóvizek minőségi összehasonlítását végeztük el és kontrollként használva az ivóvizek minőségi adatait, mivel ezen vizek alapja az ivóvíz, így következtetni lehet arra, hogy mely szektor terhelte nagyobb mértékben az ivóvizet különféle szennyezőanyaggal. Főbb következtetéseink az alábbiak:
- Autómosók vizeinek pH értékei a kontrollhoz képest kisebb mértékben emelkedtek, mint a háztartási mosásból származó szennyvizeké.
- Zavarosság értékek tekintetében megállapítottuk, hogy a háztartási mosásból származó szennyvizek, akár 60%-kal több oldhatatlan komponenst tartalmazhatnak.
- A háztartási mosóvizek nagyobb mennyiségben tartalmaznak különböző detergenseket, melyet a magasabb szerves anyag és alacsonyabb zéta-potenciál értékekkel tudjuk alátámasztani.
- A háztartási mosóvizek, és az autómosók mosóvizeinek különböző ion koncentrációinak összehasonlítása alkalmával szignifikáns különbséget állapíthatunk meg, melyek a különböző típusú detergenseknek, illetve egyéb szennyeződéseknek köszönhetőek.
Azon feltételezésünket, hogy a különböző szektorból (háztartás, és autómosók) származó szürkevizek minőségi összetétele szignifikánsan különbözik egymástól a méréseink alkalmával kapott eredményekkel alátámasztottuk. A kapott eredmények tükrében megállapíthatjuk, hogy a háztartási mosásból származó szürkevizek terheltebbek, mint az autómosásból származó szennyvizek. Az újrahasználat érdekében a mérési adatok alapján az autómosókból származó szürkevizek esetében egy egyszerűbb, kevésbé komplex kezelés is eredményes lehet.
5. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
A publikáció és előadás elkészítését az EFOP-3.6.1-16-2016-00022 számú projekt támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.
6. FELHASZNÁLT IRODALOM
[1] GHAITIDAK, D., YADAV, K. D.: Characteristics and treatment of greywater – A review. Environmental Science and Pollution Research, 20 (5), 2795-2809, 2013., DOI:
https://doi.org/10.1007/s11356-013-1533-0
[2] GHISI, E., TAVARES, D. da F., ROCHA, V. L.: Rainwater harvesting in petrol stations in Brasília: Potential for potable water saving and investment feasibility analysis. Resources, Conservation and Recycling, 54 (2), 79-85, 2009., DOI:
https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2009.06.010
[3] LAKATOS, A.: Autómosókban keletkező mosóvizek tisztítása kémiai és biológiai eljárásokkal, diplomaterv, Debreceni Egyetem, 2019., p. 63., Témavezető: Keczánné Dr. Üveges Andrea
[4] PIDOU, M., MEMON, F. A., STEPHENSON, T., JEFFERSON B.: Greywater recycling:A review treatment options and applications. Proceedings of the Institution of Civil Engineers Engineering Sustainability, 160., 119-131., 2007.
[5] ZLINSZKY, J., BALOGH, D. (editors): Világunk átalakítása. Pázmány Press, Budapest, 2016., ISBN: 978-963-308-279-9
157