Természet-közeli csapadék- és szennyvízkezelési eljárások
2008/10. lapszám | Elek Edina | 55 652 |
Figylem! Ez a cikk 17 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az utóbbi években a társadalmi-gazdasági változások, a rohamosan fejlődő technológiák, az urbanizáció stb. mind magukkal hoztak olyan, eddig ismeretlen jelenségeket, megoldásra váró feladatokat, amelyek cselekvésre késztetik a XXI. század emberét. Ezek közé a feladatok közé tartozik a települések csapadékvizeinek és szennyvizeinek elvezetése, gazdaságos és környezetbarát elhelyezése. További megoldandó feladatként jelentkezett az egyre csak növekvő arányú burkolt felületek nagysága, ahol természetesen a lefolyó víz számos forrásból származó szennyezettségével, s ezen szennyezések fenntartható módú kezelésével is számolni kell.
„Általános hiba az iparilag fejlett országokban, hogy a szennyvíz problémáját a társadalomtól elválasztva oldják meg.” – olvashatjuk a VITUKI Települési vízgazdálkodás csapadékvíz-elhelyezés című kiadványában. Igaz, ugyanis a legtöbben nem foglalkoznak a lefolyóban eltűnő vízzel, a szennyvíz további sorsával. Magyarországon mindkét véglettel találkozhatunk: azokkal a budapesti lakosokkal, akiknek évtizedek óta természetes a szennyvíz elvezetése, és a másik oldalon állnak azon települések lakói, ahol még csak most, vagy még most sem sikerült a szennyvízelvezetést megoldani, rendszerét kiépíteni.
Egyre nagyobb teret nyer a világon az integrált vízgazdálkodás szemlélete, amelynek következtében fontosabbá válik a városi vízgazdálkodáshoz kapcsolódó víz- és anyagforgalom zártabbá tétele. Az ehhez szükséges feltételek közé tartoznak az Európai Uniós csatlakozásunkat követően a kötelezettségek vállalása, mint például a Víz Keretirányelvnek (VKI) és a városi szennyvizekre (a csapadékvizet beleértve) vonatkozó (91/271/EEC számú) irányelvnek való megfelelés szükségessége. A Global Water Partnership (GWP, Globális Víz Partnerség) szerint: „az integrált vízgazdálkodás olyan folyamat, amely a víz, a terület és a kapcsolatos készletek összehangolt fejlesztését és gazdálkodását teszi lehetővé, annak érdekében, hogy maximalizálja az egyenjogúság szem előtt tartásával az ebből származó gazdasági és társadalmi jólétet, anélkül, hogy a létfontosságú ökoszisztémák fenntarthatóságát megsértenék.”
Az integrálást tehát a természeti és az emberi rendszereken belül és azok között is végre kell hajtani, figyelembe véve azok tér- és időbeli változékonyságát. Az éghajlatváltozás, az egyszerre hirtelen lehulló, kiszámíthatatlan mennyiségű csapadék, a települések még megoldatlan csapadékvíz-elvezetése, a növekvő szennyezőanyag-források mind nagy terhelés okozói a befogadó számára. Az utóbbi két évtizedben megváltozott a csapadékvíz kezelésének szempontja, a „szabaduljunk meg tőle minél gyorsabban” szemlélet kezd háttérbe szorulni, ennek köszönhetően az elöntési problémák nagyobb arányban elkerülhetők. A belvárosi területeken a burkolt felületekről a csapadékvíz túlzott elvezetése következtében a csökkenő talajvíztükör miatt is célszerű volt megoldást találni a vízutánpótlásra, és lehetővé tenni a csapadék talajba való minél nagyobb mértékű beszivárgását.
Természet-közeli technológiák
A természet-közeli szennyvízkezelési eljárások megújuló energiákat hasznosítanak (napsugárzás, szélenergia, vízenergia), kialakításuknál pedig minimális mennyiségű mesterséges anyagot (HDPE fólia, beton stb.) használnak fel. A természet-közeli technológiák rendszerint terület-, a hagyományos technológiák pedig energiaigényesebbek.
A különböző rendszerek céljai hasonlók, a lebegőanyagok leülepítése, az oldott szennyező anyagok adszorbeálása a növényeken és/vagy talajszemcsék felületén, illetve a tápanyagok beépítése a biomasszába.
A csapadékvíz lefolyásának késleltetési módszerei
A városi lefolyás csökkentésére és késleltetésére alkalmazott módszerek két csoportba sorolhatók, úgymint a keletkezés helyén történő (közmű előtti) szabályozás, illetve alvizi (közművi) szabályozás a csatornahálózat valamely pontján. Tekintsük át a keletkezés helyén történő szabályozás lehetőségeit, előnyeit. Ez a megoldás csökkenti a csatornahálózat és a szennyvíztisztító telep terhelését, továbbá lehetővé teszi az ivóvíz-felhasználás csökkentését, ezáltal beruházási és fenntartási költségcsökkentést eredményez. Számos fejlett európai országban támogatják, sőt valahol kötelezően elő is írják alkalmazását, például Belgiumban 2004 óta főleg a helyi megoldásokat helyezik előtérbe. A keletkezés helyén történő szabályozás lehet végleges elhelyezés (beszivárogtatás), illetve lefolyás-késleltetés. Feltétele a megfelelő talaj- és vízminőség, a beszivárogtatás talajvízdúsítást eredményez és a településen áthúzódó vízfolyások alap-vízhozamának fenntartásához is hozzájárul, ugyanakkor azok árvízi kockázatát csökkenti, vízminőségét javítja. Ez a megoldás új vízi élőhelyek kialakításában is szerepet játszik.
A talajvízdúsítás lehetőségei:
- Beszivárogtatás gyepes, bokros területen, ahol a víz a gyökérzet által is segítve szivárog a talajba. A talaj beszivárgási kapacitásán homok hozzáadásával segíthetünk. Tetőkről, utakról lefolyó vizek szikkasztására alkalmazzák leginkább ezt a módszert.
- Beszivárogtatás nyílt árokban, fentiekhez hasonló módon. Hatásfok-javítóként kiépíthetjük a csatornafeneket zúzott kővel, de a döntő tényező a talaj vízáteresztő képessége és a talajvízszint mélysége a terepszint alatt. Egy-egy szivárogtató árok maximum 2 hektáros vízgyűjtőt szolgál ki.
- Bioszűrő vápák: fűvel, vízinövényekkel beültetett mélyedések, melyek kiválóan alkalmasak a szennyezőanyagok kiszűrésére. Mérsékelt égövi fejlett országokban van használatuk terjedőben. Hatásmechanizmusuk hármas: a növényzet felveszi a szennyezőanyagok egy részét, kiülepedés következik be az alacsony sebesség következtében, illetve a csapadékvíz beszivárog a talajba.
- Beszivárogtató tó: a tófenéknek vízáteresztőnek kell lenni. A vízszint veszélyes méretű megemelkedését a csatornahálózatra csatlakozó vészkiömlő akadályozza meg. Lényeges a tófenék rendszeres kotrása, az üledék eltávolítása céljából.
- Felszín alatti szivárogtató tározás: nagy hézagtérfogatú anyaggal (pl. zúzott kővel) kitöltött, föld alatti tározótér. A vízzáró felületekről ide vezetik a lefolyó vizet, ahol az tározódik, majd lassan elszivárog a talajvíz felé. A tározótér utak alépítményében is kialakítható. Nagy porozitású talaj esetén a lefolyó vizek tározótér kiépítése nélkül, közvetlenül vezethetők a talajba.
- Porózus, vízáteresztő burkolat. Főleg fejlett infrastruktúrájú országokban alkalmazzák, ahol a nagy csatornasűrűség miatt a talajvíztükör lesüllyedt a városok alatt. Talajvízdúsításon kívül vízminőség-védelmi szerepe is lehet, megfelelő szerkezeti kiépítés esetén. A fagyveszély miatt gondos kiépítést igényel.
A csapadékvíz beszivárogtatásának követelményei
A beszivárogtatás tervezésénél a talajvízvédelmi követelményeknek eleget kell tennünk. Például a közlekedési pályákról lefolyó csapadékvíz szennyezettsége miatt a talajvíz károsodása is előfordulhat. További probléma lehet az épületalapok vizesedése, az esetleg káros mértékben megemelkedő talajvízszint miatt, illetve pinceszinti, alagsori elöntések. Eltömődés esetén a rendszer nem működik, így az érintett terület ki van téve elöntésnek. A beszivárogtatás kisebb lakóterületeken alkalmazható, ha a talajvíz-szennyezés kockázata csekély, és amennyiben a talaj szivárgási tulajdonságai megfelelők, illetve ahol a talajvíz elég mélyen van. A közművi szabályozás műtárgya általában nagy kialakítású záportározó, például a dél-pesti szennyvíztisztító telepen. Mind árvízcsökkentő, mind szennyezőanyag-eltávolítási szempontból előnyös megoldás.
Csapadék- és szennyvíztisztítási eljárások – gyökérzónás tisztítás
A képen is illusztrált gyökérzónás tisztítási rendszert nemcsak a csapadékvíz finom hordalékának és a tápanyag eltávolításának a céljából tervezték, ugyanis élőhelyet is biztosít, rekreációs lehetőséget kínál, illetve esztétikailag szép, kellemes környezetet biztosít, növelve ezáltal a környező területek értékét. Lényeges tehát a tervezésbe bevonni a közel élőket is. Másik kiemelkedő feladata a gyökérzónás tisztítási rendszernek, hogy az érkező és lefolyó csapadékvíz mennyiségét és csúcs-vízhozamát csökkentse, végül, de nem utolsó sorban az erózió (víz hatására létrejött talajpusztulás) elleni védelemben is kiemelkedő szerepet játszik. Általában 5-10 hektárnál nagyobb vízgyűjtőterületek esetén alkalmazható.
Hazai viszonyok között ezek elterjedésére van a legjobb lehetőség. E rendszerek biztosítják a legstabilabb téli működést, szaghatásuk minimális, és a föld alatti átfolyás miatt a legkisebb biológiai veszélyt jelentik. A rendszer kialakítását tekintve általában legalább két egységből áll. Egy mélyebb felvízi tározótóból, ahol legfeljebb a parti sávban található vízinövény, és egy sekélyebb alvízi vizenyős területből, ahova vízi, mocsári növényeket telepítenek. Ez a tulajdonképpeni „épített gyökérzóna” vagy makrofita zóna.
A rendszer megfelelő működéséhez el kell távolítani a csapadékvíz által szállított durva hordalékot, csak ezt követően alkalmas a rendszer a csapadékvíz fogadására. A durva hordalék eltávolítására számos módszert ismerünk, ilyenek például a szemétfogó kosárral, -ráccsal, hordalékfogókkal történő tisztítási eljárások. A gyökérzónás kezelést nemcsak csapadékvíz, de kommunális szennyvizek tisztítására is alkalmazzák. Abban az esetben, ha a (tisztított) víz befogadója a talaj, figyelembe kell venni a vonatkozó minőségi előírásokat. A ritkán lakott, csatornahálózattal nem rendelkező térségekben ugyanis lehetőség kínálkozik a tisztított víz elöntözéssel, talajvíz feltöltéssel történő újrahasznosítására.
A talajba történő, tisztított víz elszivárogtatására vonatkozó minőségi követelmények ugyanakkor megegyeznek az egyes térségekben a befogadó vízfolyásokra érvényes előírásokkal. A megfelelő technika kialakítása elengedhetetlen, a lakosok felé megfelelően zártnak kell lennie. A talajba bejuttatott víznek vagy teljes mennyiségében el kell párolognia a felszíni párolgás és a növények respirációja révén, vagy a mélyebb talajvízbe jutó részének annyira meg kell tisztulnia, ami a mesterséges talajvíz feltöltések előírásait is kielégíti.
Növényzettel támogatott szűrőrendszerek egy jó megoldást nyújthatnak a 2000 lakos-egyenértéknél kisebb terhelésű szennyvíztisztítókban alkalmazható technológiák közül. Ezek a szűrőrendszerek a korábbi egyszerű talajszűrés vagy elszivárogtatás, valamint a vizes élőhelyeken tapasztalt öntisztulás kombinációjából fejlődtek a napjainkban rohamosan terjedő mesterséges növényzetes talajszűrés eljárásává. Elsősorban mocsári növényeket lehet beültetni az ilyen rendszerekbe. Ezek a növényfajok, mint például a nád, a gyékény, kifejlesztettek egy olyan speciális szövetet, amely a gyökérzónába juttatja a levegőt, s így képesek elviselni az anaerob talajviszonyokat is. Az épített növényzetes szűrőrendszereket ma már sok országban elfogadják, sőt anyagilag is támogatják az állami hatóságok és a szakmai szövetségek.
A természet-közeli rendszerek megtervezése előtt elengedhetetlen a következő paraméterek, ismeretek összegyűjtése, számításba vétele:
Fontos a kibocsátási határértékek ismerete, utána kell járni a területre érvényes törvényi előírásoknak, attól függően, hogy az elfolyó víz elszikkasztásra, öntözésre vagy felszíni vizekbe fog kerülni. Meg kell látogatni a lehetséges helyszíneket, és rangsorolni kell a legmegfelelőbbeket környezetvédelmi, műszaki és társadalmi szempontok alapján. Részletes helyrajzi térképek alapján számításba kell venni a terep adottságait: domborzat, ingatlanhatárok, növényzet, kutak, közművek, felszíni vizek. Talajfúrásokkal, mérőkutakkal, laborvizsgálatokkal meg kell állapítani a talaj összetételét, hidraulikus vezetőképességét, a talajvíz szintjét, összetételét és mozgásának irányát.
Mivel a szennyvíztisztítás folyamatai hőmérséklettől függenek, szükség lehet a következő adatokra: havi hőmérsékleti átlagok, csapadék, párolgás, a talajhőmérséklet 30 cm mélységben, napsugárzás. A csatornahálózat hossza hatással van a szennyezők összetételére (berothadás), a szennyvíz- és az esővízcsatorna elszigeteltségének mértéke pedig a hígulás mértékét befolyásolja. Az első gyökérzónás szennyvíztisztítókat talajtöltettel készítették. A talaj viszonylag olcsó, azonban a kis hidraulikus vezetőképessége miatt a gyökérmezők felületén gyakran alakultak ki felszíni folyások, amelyeken a szennyvíz megtisztulás nélkül csörgedezhetett át a gyökérmező tetején egészen a kifolyóig. Ennek ellenére mai napig épülnek talajmátrixszal gyökérzónás szennyvíztisztítók, Magyarországon is üzemel két (Kámon és Kacorlakon) ilyen telep, a legjobban működő telepek hazánkban. Az elosztó- és a gyűjtőzónában rendszerint durva kavicsot helyeznek el az eltömődés csökkentése céljából.
A talajba történő szennyvíz-szikkasztás feltételei
A szennyvíz tisztítása az oldómedencében, és a szikkasztóhálózatban a talajon és a talajban elhelyezett kavicsrétegen kialakult ún. biológiai hártya segítségével történik. A technológia alaplétesítményei: oldómedence, szikkasztóhálózat.
Védőtávolságok talajban történő elhelyezés esetén (minden fajta szikkasztásra vonatkozik):
- kutaktól, felszíni víztől, forrástól: 15-30 m,
- telekhatártól: 1,5-3,0 m,
- rézsűktől, bevágásoktól, az épület alapjától: 3,0-6,0 m.
A szikkasztó dréncsőhálózat 1,0-75 m3/d teljesítményig alkalmazható. A szikkasztás fő kritériumai közé tartozik a megfelelő távolság a talajvízszinttől, a megfelelő védőtávolság felszíni víztől, telekhatártól, épülettől; az, hogy a rendszer nem növelheti több éves átlagban a talajvízszintet; illetve, hogy a rendszer az előtisztított, szikkasztandó szennyvizet egyenletesen ossza szét.
A szikkasztó dréncsőhálózat tisztítási hatásfoka a dréncső alatt 1 m-rel (talajfüggő):
- BOI5: 95-99%,
- KOI: 90-95%,
- összes nitrogén: 80-85%,
- összes foszfor: 90%,
- lebegőanyag visszatartása 90%.
Tisztítási hatásfoka:
- BOI5: 90%,
- KOI: 80-85%,
- összes nitrogén: 50%,
- összes foszfor: 90%,
- lebegőanyag visszatartása 90%.
Kiemelt (dombos) szikkasztás
A kiemelt vagy dombos rendszerek alkalmazása a következő esetekben ajánlott:
- magas talajvíz szintű területeken,
- olyan helyeken, ahol az alsó kőzet nagyon porózus, és a hagyományos rendszerek nem alkalmazhatók,
- ahol a lejtés kisebb, mint 12%,
- ahol a talaj vízáteresztő képessége kicsi.
A szennyvíz tisztításához, elszivárogtatásához szükséges eszközök
A (drén)csőidom
A szikkasztó dréncsőhálózatot lakóházaknál, társas üdülőknél, kisebb épületcsoportoknál egyszerű és bővített oldóaknából/-medencéből kikerülő, mechanikailag és biológiailag tisztított szennyvíz talajba juttatására létesítik, ahol a talaj lebontó képességének felhasználásával továbbtisztul.
A tipikus talajabszorpciós rendszer - melyet általánosan elhelyező mezőnek vagy szikkasztó területnek nevezünk - viszonylag kis mélységű (0,6-1,2 m), porózus anyaggal (általában kaviccsal) töltött, egymáshoz közel kialakított árkok sorozatából áll. Ebben az árokban van elhelyezve a dréncső, amely biztosítja az egyenletes terhelést. A bevezetés felszín feletti és föld alatti (drén)csőidomokkal, valamint keresztirányú árkokkal valósulhat meg. A felszín feletti, csőidomokból épített befolyók a legegyszerűbben átalakíthatók és karbantarthatók, használatuk azonban csak fagymentes területeken javallott. A beömlő nyílás környezetébe nagyméretű köveket helyezve biztosítható a gyors elszivárgás, így megakadályozható a felszíni folyások kialakulása és az algák elszaporodása. A kimenet, kivezetés is csőrendszerrel és vízszintszabályzóval megoldott folyamat. Ajánlott minél nagyobb átmérőjű PVC csövet használni, hogy elkerülhetők legyenek a dugulások.
Szikkasztó alagút
Magánházak és falusi építmények részére tervezett csapadékelvezető alagút tartósan biztosítja a jó elszivárogtatást. Az optimális elszivárogtatás érdekében a szikkasztórendszer alsó síkjának a talajvíz szintjénél legalább 1 méterrel magasabban kell lennie.
Költségek
A gyökértéri szennyvíztisztítást általában költségtakarékos megoldásként szokták számításba venni. Általánosságban elmondható, hogy mind az építési, mind az üzemeltetési költségei alacsonyabbak az eleveniszapos szennyvíztisztítás árainál. A költségek különböző pályázatok és állami támogatások igénybevételével mérsékelhetők. Továbbá kis településeken a lakosok közmunkával is hatékonyan részt tudnak vállalni a szennyvíztelep kiépítésében, hiszen a munkálatoknál sokszor van szükség (földmunka, ültetés) szakképzetlen munkaerőre is.
Alkalmazási területük elsősorban:
- a kis- és közepes, általában csatornahálózattal rendelkező települések (esetleg szállított települési folyékony hulladékok kezelése esetén),
- élelmiszeripari és állattartásból származó szennyvizek esetén,
- a kevésbé érzékeny felszíni és felszín alatti vizek területei,
- megfelelő gondosság és szakszerűség esetén az érzékeny vizek területei is.
Előnyük:
- az egyszerű műszaki kialakítás, kevés gépi berendezés, kis energiafogyasztás,
- a megépítésük és üzemeltetésük nem igényel magas szintű szaktudást,
- a beruházási költség alacsony, a mesterséges szennyvíztisztításhoz viszonyítva 40-60%,
- az üzemeltetési és fenntartási költség alacsony, a mesterséges szennyvíztisztításhoz viszonyítva 20-30%,
- a szennyezőanyag-eltávolítási képességük sok esetben hatásosabb és stabilabb a mesterséges tisztításhoz viszonyítva, ezért a mesterséges tisztítást követően utótisztításra, „fényesítésre” alkalmasak, és ily módon a befogadóként szolgáló érzékeny felszíni és felszín alatti vizek, valamint a talaj védelme jobban biztosítható. A vizek helyben tartását biztosítják, az aszályos vidékeken öntözővízként és jelentős klímajavító hatással szolgálnak.
Hátrányuk:
- a viszonylag nagy helyigény (kb. 5000 lakos-egyenérték esetén 10-12 hektár),
- a környezetvédelmi és műszaki tervezés a „mesterséges szennyvíztisztítás”- tól eltérő szakértelmet is igényel,
- érzékeny területeken és magas talajvízállásnál, illetve egyes talajtípusoknál korlátozottan alkalmazhatók.
A szennyvíztelep gépészeti elemeit rendszeresen ellenőrizni és karbantartani kell. Az előülepítőkből rendszeresen el kell távolítani a leülepedett szennyvíziszapot, az utótisztító tavak és lagúnák eliszaposodását időnkénti kotrással meg lehet előzni. Az eldugult dréncsöveket mosatással lehet meg tisztítani. A gyökérmező környékét rendben kell tartani, rendszeresen kell füvet nyírni, gereblyézni.
A kellemetlen szaghatások a szennyvíztisztítás velejárói, azonban a szaghatás lényegesen csökkenthető, ha a szennyvizet igyekszünk mindig a felszín alatt áramoltatni. A legfontosabb azonban az, hogy a telepet néhány száz méter távolságra helyezzük el a veszélyeztetett lakosságtól. A szúnyogok és egyéb kellemetlen rovarok megjelenése is problémát jelenthet a gyökérzónás szennyvíztelepeken. A gyökérmezős szennyvíztelepet ajánlott kerítéssel elkeríteni.
Németországban és más fejlett országokban is - főként a tavas eljárásokat - elterjedten alkalmazzák a technológiát. Magyarországon az alföldi települések általában kisvízhozamú erecskék és csatornák hálózatában helyezkednek el, ahol nem áll rendelkezésre a felszíni vízbefogadók további öntisztulási képessége, ezeken a területeken a természetes szennyvíztisztítási módoknak, illetve a talajon történő szennyvízelhelyezésnek sajnos nincs alternatívája.
Hazánkban egyre több helyen alkalmazzák a tavas tisztítást, a nyárfaültetvényes, valamint a szántóföldi öntözést, többségében a nyárfásat kommunális szennyvíz tisztítására is, számuk emelkedik ugyan, de nem a települések, hanem az élelmiszeripar és az állattartás területén.
| Tereplejtés | Szikkasztás lehetősége |
| 2%-nál kisebb | nagyon kedvező |
| 2-8% | kedvező |
| 8-15% | kevésbé kedvező |
| 15%-nál nagyobb | kizárt |
| Áteresztő réteg, repedezett kőzet mélysége | Szikkasztás lehetősége |
| 1 méternél kisebb | kizárt |
| 2 méter vagy ennél nagyobb | nagyon kedvező |
| 1,5-2 méter | kedvező |
| 1-1,5 méter | kevésbé kedvező |
| Vízzáró réteg mélysége | Szikkasztás lehetősége |
| 1 méteren belül | kizárt |
| 2,5 méter | nagyon kedvező |
| 1,5-2,5 méter | kedvező |
| 1-1,5 méter | kevésbé kedvező |
| Talajvízszint mélysége | Szikkasztás lehetősége |
| 1 méteren belül | kizárt |
| 1-1,5 méter | kevésbé kedvező |
| 1,5-3 méter | kedvező |
| 3 méter vagy ennél nagyobb | nagyon kedvező |
| Vízáteresztő képesség | Szikkasztás lehetősége |
| 15 mm/h-nál kisebb | kizárt |
| 15-30 mm/h | átlagos minősítésű |
| 30 mm/h felett | Rendkívül kedvező |
| 1 m 3 napi szennyvízmennyiséghez szükséges szikkasztó felület nagysága: | |
| Szikkasztási együttható min/cm | 1 m 3 szennyvízmennyiséghez szükséges szikkasztó felület m 2 |
| 1-ig | 14-15 |
| 1-2-ig | 16-17 |
| 2-4-ig | 18-26 |
| 4 felett | Lehetőleg kerülni kell! |
Összegzés
Magyarország településeinek több mint háromnegyede kistelepülés, sok gondot okoz a csapadék- és szennyvíz elvezetésének, tisztításának megoldása. Éppen ezért ajánlatos a fent említett természetközeli technológiák alkalmazása, támogatásokkal való elősegítése az érintett területeken. Egyszerű, költségcsökkentő megoldások, azonban ne felejtsük el, hogy szakszerű tervezést, karbantartást igényelnek.
