Elfolyó termálvíz kezelés különböző töltetes oszlopok alkalmazásával egy nátrium-kloridos és hidrogén-karbonátos

termálvíz példáján keresztülBarabás Enikő, Rácz Gábor, Galambos Ildikó

Pannon Egyetem Mérnöki Kar, Soós Ernő Víztechnológiai Kutató-Fejlesztő Központ8800 Nagykanizsa, Üllő u. 3.

AbsztraktA Pannon-medencében a litoszféra vastagsága mintegy 10 km-rel elmarad a világátlagtól, így átlagosan csupán 24-26 km vastag, ennek köszönhetően a geotermikus gradiens értéke kb. 4,5-5°C/100 méter, így 1000 méter mélységből 55-65°C közötti hőmérsékletű víz várható. A víz, mint hordozó közeg segítségével kiaknázható a Föld belső hője, továbbá a beoldódó ásványi anyagok miatt egészségügyi, balneológiai célokra felhasználhatóvá válik. Hazánkban a termálkutak száma 1300-ra tehető, melyből mindegy 800 kút működik A működő kutak mindegy harmadát használják balneológiai célokra termálfürdőkben. A balneológiai célra felhasznált termálvizet használat után tilos visszasajtolni a felszín alatti vízadókba, de ezeket is el kell helyezni. Az adott példa esetén a használt termálvizet összetétel és hőmérséklet alapján a közcsatorna hálózatba vezethető. A tanulmány célja, hogy a használt termálvizek visszaforgatási lehetőségeivel vagy további felhasználásával kapcsolatban fogalmazzon meg új gondolatokat és javasoljon az eddig megszokottól eltérő technikákat, technológiákat, ezzel csökkentve a környezetterhelés és az ökológiai lábnyom mértékét. A bemutatott termálfürdő földrajzi elhelyezkedéséből adódóan a nátrium-kloridos és hidrogén –karbonátos hévizek csoportjába tartozik. A tanulmányban szereplő fürdő esetében az elfolyó termálvíz bizonyos fizikai, kémiai (zavarosság, keménység, pH, fajlagos vezetőképesség) paramétereit vizsgáltuk több különböző (média, dualmédia, multimédia) töltetes oszlop alkalmazása mellett. A mikrobiológiai állapotot gyorstesztekkel ellenőriztük. Elsődleges célunk a vízben oldódó komponensek megtartása mellett a zavarosság csökkentése és a mikrobiológiai stabilitás biztosítása, így az elfolyó víz tovább felhasználhatóvá vagy visszaforgathatóvá válhat.A kísérletek során különböző anyagokat alkalmaztunk, úgymint kavics, tufa, gránit, aktívszén, üveggyöngy és talk agyagásvány. A tanulmány kiinduló pontot jelenthet a használt termálvizek visszaforgatásában, így az eredmények alapján látható, hogy az egyes töltetek milyen hatékonysággal képesek egyes zavarosságot okozó komponensek leválasztására.

1. BevezetésNapjainkban a megújuló energiaforrások egyre nagyobb szerepet kapnak a növekvő energiaigények biztosítása érdekében. Hazánkban is egyre több helyen találkozhatunk nap-, szél-, víz- geotermikus-energia illetve ezek komplex hasznosításával. Hazánk geológiai hidrogeológiai adottságainak köszönhetően rendkívül gazdag felszínalatti vizekben, termálvizekben. A fenntarthatóság érdekében fontos, hogy a rendelkezésünkre álló termálvizeket ne pazarló módon használjuk fel.

1

A balneológiai célra felhasznált kutak száma az elmúlt 10-15 évben 10 %-kal nőtt, ezzel arányosan emelkedett a rétegekből kivett víz mennyisége is, de kérdéses az ilyen ütemű kitermelés fenntarthatósága. Problémát jelent még, hogy a balneológiai célra felhasznált vizeket a felszín alatti vizekbe visszasajtolni nem szabad a jelenlegi jogszabályozás szerint, ezért fontos, hogy ezeknek a vizeknek is a megfelelő környezetterheléstől mentes elhelyezéséről megfelelően gondoskodjunk. Mint ismeretes, a termálvizek sótartalma általában jelentősen eltér a befogadóétól, aminek negatív következményei lehetnek a környezetre, talajra, talajvízre nézve is.Erre jelenthet alternatívát, ha a már a kitermelés mennyiségét korlátozzuk oly módon, hogy a töltő-ürítő medencék elfolyó vizét a lehető legnagyobb mértékben visszaforgatjuk a megfelelő vízminőség megtartása mellett, illetve egyéb korszerű technológia megoldásokat dolgozunk ki.

2. Irodalmi áttekintés2.1. Hidrogeológiai áttekintésA kutatási területünk vizsgálati területére vonatkoztatva általánosságban elmondható, hogy a jó vízadó képződmények a kainozóos miocén (pannon) és pleisztocén korú réteg összletekből kerülnek elő.Az itt fellelhető felső – pannóniai üledékek több, mint fele finom szemcséjű üledékekből áll (agyagmárga, agyag, aleurit, pélitben gazdag mélylápi mocsári agyagréteggel, lignit- szenesagyag közbetelepüléssel) derül ki a területet harántolt fúrási eredményekből, mélyfúrási geofizikai szelvényekből. A finom szemcséjű rétegek vastagsága néhány métertől – 30 méter vastagságig terjed. A finom szemcséjű üledékek mellett előfordul még kőzetlisztes, homokos frakció, valamint kavicsos réteg is. A pleisztocén rétegeket tekintve a felső-pannóniai összletektől eltérően jellemzően kavics, homok, áthalmozott lösz, löszös-agyagos rétegek váltakozása figyelhető meg, egyenként kb. 40-100 méter vastagságú rétegek.Termálvízkutatás szempontjából elsősorban fontos rétegek a felső-pannóniai kifejlődésű összletek, melyek jó vízadónak minősülnek. A Dunántúli-dombságban és környékén fellelhető paleozóos alapkőzet (kristályos pala, gneisz, amfibolit, szerpentin) alkalmas a hasadékvíz feltárására. Szintén rétegvíz előfordulások figyelhetők meg a permi homokkő konglomerátum, agyagpala előfordulásoknál. A mezozóos triász-kréta mészkövek, dolomitok szintén alkalmasak hévíztárolásra.A pannon üledékekből kb. 1300 méter mélységből feltárható hévizek hőmérséklete eléri a 70-75°C – ot [1,2].A vízadó rétegek vízminőségének megőrzése és biztosítása kiemelkedően fontos szempont a felszín alatti vizek gazdaságos hasznosítása mellett. Ennek érdekében az országot a felszín alatti vizek állapota szerint fokozottan érzékeny, érzékeny, kevésbé érzékeny kategóriákra osztották fel [3].Egyértelmű, hogy a mélységi vizek minősége jobb, mint a talajvizeké, - azok kémiai paramétereiben ingadozás alig figyelhető meg -, ugyanis sokkal kevesebb benne az antropogén hatásra bekerülő szennyezőanyag, oldott só, mikroszennyező. Ezzel szemben a talajvizek jellemzően a felszínhez közel az első vízzáró réteg fölött helyezkednek el, ezért a

2

szennyező anyagok (nehézfém, vegyszer, szénhidrogén származék, peszticid, toxikus anyagok, stb.) szinte akadály nélkül bekeveredhetnek az adott vízadó rétegbe.

2.2. A vizsgált fürdő termálfürdőjének bemutatásaTermálvíznek nevezzük a 30°C-ot elérő vagy azt meghaladó kifolyó hőmérsékletű vizeket. A hazánkban létesített termálkutak száma 1100-1500-ra tehető, jelenleg mintegy 800 termálkút üzemel. A hasznosítás módja szerint az tapasztalható hogy a balneológiai célokra felhasznált kutak száma az elmúlt 10-15 évben kb. 10%-kal nőtt. Az ivóvíz szolgáltatást biztosító kutak aránya kb. egy negyede az üzemelő kutaknak és az egyéb mezőgazdasági, ipari, kommunális, energetikai célokat ellátó kutak száma az összes üzemelő termálkutaknak közel a felét adják [2].A tanulmányban szereplő fürdő 1000 m2 vízfelülettel rendelkezik, ennek állandó vízellátását, egy hideg és egy melegvizes kút biztosítja. A hideg vizes kút talpmélysége 250 méter. Összetételét tekintve vas-, mangántalanítást követően ivóvíz fogyasztására alkalmas. A kút vizét akkreditált labor rendszeresen ellenőrzi. Naponta átlagosan 120-130 m3 vizet termelnek ki, melyet ivóvízként illetve a medencékbe hűtő és/vagy pót vízként használnak fel.A termálkút mélysége 1000 méter talphőmérséklete 49°C, míg a kifolyó víz hőmérséklete 42-43°C. Átlagosan havonta 6000 m3 termálvizet termelnek ki a rétegből.A termálvíz útja a kitermeléstől a csatornáig a következő lépcsőkből áll:

A kitermelt vizet gáztalanítják, mely gáztartalmat nem hasznosítják, csak a szabadba engedik ki.

A gáztalanított vizet egy a kút mellett található 20 m3 kapacitású puffertartályba vezetik.

A vizet innen a gépészeti helyiségbe vezetik, ahol a víz egy részét közvetlenül a termálmedencébe juttatják, ezzel biztosítható a víz megfelelő hőmérséklete.

A termálvíz másik részét hőcserélők segítségével 36-37°C-ra hűtik, így a hőcserélők által hasznosított hőmennyiség két medence fűtésére fordítható, a víz a termálmedencébe kerül, valamint szürkevízként történő hasznosításra fordítják.A medencékből elfolyó víz hőmérséklete megfelel a jogszabályi előírásoknak, amit a település csatorna hálózatába engednek.

2.3. Termálvíz hasznosításának, elhelyezési lehetőségének jelenlegi helyzete, környezetterhelési kérdései

A termálvíz hasznosítás során felmerülő leggyakoribb problémák a sótartalom, sóösszetétel, a hőszennyezés, a fenol-, monoaromás- (BTEX) és poliaromás- (PAH) vegyületek, a nehézfémek és a vízi ökoszisztémára gyakorolt hatásaik. A termálvizet jellemzően balneológiai vagy energetikai célokra termelik ki a mélységi zónákból [4,5].Számos problémát von maga után a balneológiai célra felhasznált termálvíz elhelyezése. Ezek közül a legjelentősebb, hogy a vizeket nem szabad a rétegbe visszasajtolni az esetleges bakteriológiai szennyeződés miatt [5,6].További problémát eredményezhet, hogy napjainkban egyre több helyen mélyítenek hévízkutató fúrásokat, ami turisztikai szempontból egyértelmű előnyöket jelent. Azonban ennek egyik következménye lehet a termálvizek túlzott mértékű kitermelése, nem biztosítva

3

ezzel elegendő időt a természetes utánpótlódásra, aminek a település, illetve a környező területek rétegvíznyomásával, nyugalmi vízszint-, terepszint süllyedésével illetve porozitás csökkenésével kapcsolatban hosszú távon sok probléma lehet. A használt vizet általában felszíni befogadóba, vagy a közcsatornába helyezik el. A csatornába folyó víz hőmérséklete – nem megfelelő hatékonyságú hőkihasználás esetén –, akár az 50–60°C-ot is elérheti. Ahhoz, hogy az elfolyó termálvíz felszíni befogadóba, vagy közcsatornába engedhető legyen, 30°C alá kell azt hűteni, ugyanis a fizikai szennyeződések közül kiemelkedő a hőszennyezés, ennek elkerülése érdekében sok esetben hűtőtavakat hoznak létre. Hűtőtó alkalmazásával megfelelő hőmérsékletű víz érhető el, ám a hűtőtó kiépítése költséges illetve nagy helyigényű. A hűtőtó alkalmas lehet továbbá a magas sótartalom csökkentésére egyéb más eredetű víz (pl. esővíz) hozzákeveredésével. A miocén korú pannon összletekből feltárt termálkutak általában jelentős szénhidrogén tartalmúak, ami további problémát okozhat, ugyanis a használt vizeket nem minden esetben kezelik elvezetés előtt, így az alifás, BTEX, PAH vegyületek toxikus, mutagén, teratogén és karcinogén hatásúak is lehetnek, ha koncentrálódnak egy – egy területen [7].A termálvizek sótartalma általában jelentősen eltér a befogadóétól. A felszíni befogadóba történő termálvíz bevezetése a vízminőségre és az ökoszisztémára is káros hatást gyakorol, mivel nagy sótartalmú, esetenként kellőképpen nem visszahűtött hévizekről van szó. Felszín alatti vizekbe kerülve akár másodlagos szikesedést is előidézhetnek, mivel a Ca2+ és Mg2+

ionokat, Na+ ionra cseréli le.

3. Anyagok és módszerekA kutatás célja, az elfolyó termálvizek zavarosságának csökkentése, az egyéb értékes ásványi anyagok megtartása mellett. Az alkalmazott művelet nem távolítja el az oldott anyagokat. A vizsgálandó vizek zavarossága 2-10 NTU közé esik, mely zavarosságot 1,0 NTU alá szükséges csökkenteni a 201/2001 (X. 25.) Kormányrendelet szerint. A Kormányrendelet ivóvizekre vonatkozik, azonban a célértékként megfogalmazott zavarosság érték betartásával az emberi fogyasztásra alkalmas vizekre vonatkozó legszigorúbb követelménynek is megfelel.A művelet során a szűrőágyban felhalmozódott anyag csökkenti a tényleges pórusméretet, ezáltal növeli a folyási ellenállást, ez a szűrési idő megnövekedését eredményezheti és a szűrési kapacitás csökken. A lerakódás fokozatosan mozog lefelé a rétegen, ami egy idő után megjelenhet a szűrletben. Ha egy homogén rétegből áll a szűrő oszlop, akkor média szűrőről beszélünk, ha különböző közeget töltenek egymásra, dual-media vagy multi-media szűrőről van szó. A töltet rétegeket képez az oszlop belsejében. Fontos megjegyezni, hogy a töltetben ne keletkezzen levegő buborék, mert az a szennyezőanyagok nem megfelelő eltávolítását eredményezheti.

3.1. Alkalmazott anyagokAz elfolyó termálvízzel folytatott kísérletek során használat anyagok, adszorbensek a következők [8,9]:

Finom kavics (0,4-0,8 mm ø): dual-, multi-media szűrésnél használható homok helyett.

Durva kavics (2-4 mm ø): támasztórétegként

4

Tufa (0,8-2 mm ø): Laza szerkezetű magmás, vulkáni kiömlési kőzet. Rendkívül porózus anyag, ennek eredményeképpen a fajlagos felülete is nagy. A tufa sűrűsége kisebb a homokénál. A tufa szűrőtöltetet multi-media szűrőben vizsgáltuk.

Gránit őrlemény: finom kaviccsal való együttes alkalmazását vizsgáltuk. Lehetővé teszi a finom részecskék eltávolítását.

Aquasorb: Szén alapú. A kellemetlen íz-, szag-, és szerves-anyagok eltávolítását végzi. A szén bázisú adszorbensek csontból, fából, tőzegből, lignitből, barnakőszénből, fekete kőszénből, antracitból és más természetes anyagokból (kókuszhéj) készülhetnek.

Üveggyöngy (0,3 mm ø): Üveggyárakban keletkező üveghulladék anyagok felhasználásával gyártják. A felületen való megkötődés révén képes a lebegőanyagok, kolloidális szennyeződések, szerves makroszennyezők eltávolítására. Alkalmazása media szűrőként történik.

Talk: agyagásvány, nagyon finom őrlemény, közismertebb elnevezése a hintőpor.Az elfolyó termálvízzel folytatott kísérletek során több paraméter változását követtem nyomon a töltet oszlopon való átfolyás függvényében.

3.2. Alkalmazott módszer, kísérleti berendezésTöbb különböző média, dual média és multi média elrendezést alakítottunk ki. A berendezés egy 25 cm magas 2,5 cm átmérőjű műanyag csőből áll, melynek az alján egy szabályozható csap található, melynek segítségével az állandó szűrési sebesség biztosítható. Az összeállított berendezésről készült fényképek a későbbiekben lesznek láthatók. A cső alján egy (DEXMET 10PTFE10-077ST típusú) szövetet helyeztünk el, a kimosódás megakadályozása és a megfelelő támasztás céljából. A szűrőtöltet belehelyezését követően tiszta vízzel átmostuk a töltet. A víz adagolását egy kis kapacitású (6 l/h) Grundfos ALLDOS DDE típusú vegyszeradagolóval biztosítottuk. A táptartályból folyamatos mágneses keverő (Labinco típusú) üzemelése mellett adagoltuk a kiülepedés megakadályozása miatt. Az átfolyási sebességet 2-4 l/h óra között tartottuk. Mindegyik esetben 5 l elfolyó termálvizet használtunk fel a kísérletekhez. Minden sorozatból 10 mintát vettünk 0,5;1,0;1,5…4,5;5,0 literből (1. kép). A 100 cm3 vízből keménységet, a fajlagos vezetőképességet, pH-t, zavarosságot határoztunk meg. A kísérlet során minden egyes mintából három párhuzamos mérést végeztünk. A 0. minta minden esetben a kezdeti, mint referencia pontot jelenti, ez a minta a szűretlen elfolyó termálvíz paramétereit mutatja be.

3.3. Alkalmazott analitikai eljárásokAz elfolyó termálvíz megszűrt vizének zavarosságát Hach Lange 2100Q IS készülékkel határoztuk meg.A vizek keménységét komplexometriás méréssel határoztuk meg. Ehhez etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA) kelátképző ligandumra van szükség. A keménység meghatározása során 50 cm3 mintát kimértünk egy mérőlombikba, melyhez 2 cm3 ammónia puffert, majd egy kevés eriokrómfekete T fémindikátor adtunk.A szűrt elfolyó termálvíz pH és a fajlagos vezetőképesség meghatározása JENWAY 3540 pH & conductivity meter típusú készülékkel történt.

5

A termálvíz mikrobiológiai állapotát gyorstesztekkel (ATP (adenozin-trifoszfát)- Aquasnap (free-total) és dipslide- Mikrocount combi) ellenőriztük két alkalommal.

4.Kísérleti rész, eredmények értékelése4.1. Termálvíz kezelése multimédia szűrő alkalmazásávalAz első kísérlet során a sztenderd multimédia szűrést modelleztük laborméretben. Az iparban használt anyagokat és azok mennyiségét arányosítva határoztuk meg a saját kísérletünknek megfelelően [10]. A szűrőoszlopban alkalmazott töltetek és azok mennyiségi eloszlása a következőképpen alakult (1. táblázat).

1. táblázat 1. minta szűrőtöltet elrendezése

Töltet anyaga Töltet magassága [mm]

0,8-2 mm átmérőjű tufa 45

0,4-0,8 mm átmérőjű kavics 85

2-4 mm átmérőjű kavics 20

1. kép Multimedia szűrő oszlop

A két féle átmérőjű kavics és tufa (1. kép) beletöltését követően tiszta vízzel átmostuk a töltetet, hogy az esetleges szennyeződések ne hamisítsák meg a kísérletet. A kísérlet eredményeképpen látható, hogy az idő előrehaladtával látható, hogy a szűrlet keménysége lecsökkent 4,75 nk°-ról 4,18 nk°-ra. Ez valószínűleg a tufa jelenlétével magyarázható, mivel a vízben található kalcium és magnézium ionokat hatékonyan köti meg. A fajlagos vezetőképesség és a pH esetében a vártaknak megfelelően csak kismértékű változást tapasztaltunk, ez megfelel azon elvárásunknak, hogy a víz oldott sótartalma változatlan maradjon, ugyanakkor a zavarosság (3 párhuzamos mérésből) csökkenjen minél nagyobb mértékben (1. ábra).

6

0. minta

1. minta

2. minta

3. minta

4. minta

5. minta

6. minta

7. minta

8. minta

9. minta

10. minta

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

3.803.904.004.104.204.304.404.504.604.704.80

Zavarosság 1 [NTU] Zavarosság 2 [NTU]Zavarosság 3 [NTU] nk°Zavarosság átlaga Linear (Zavarosság átlaga)

Zav

aros

ság

[NT

U]

Ném

et k

emén

ység

[nk°

]

1. ábra A multimedia szűrővel folytatott kísérletek (1. kísérleti sor) eredményei a zavarosság [NTU] és keménység [nk°] vonatkozásában

4.2. Termálvíz kezelése gránit őrlemény alkalmazásávalA második kísérlet során a gránit őrlemény hatékonyságát vizsgáltuk dual média szűrő segítségével. A szűrőoszlopban alkalmazott töltetek és azok mennyiségi eloszlása a következőképpen alakult (2. táblázat, 2. kép).

2. táblázat 2. minta (dualmedia) szűrőtöltet elrendezése

A berendezés az előzőekben leírtakhoz hasonlóan épült fel.

2. kép Dualmedia oszlop (kavics-gránit) felépítése

7

0. minta

1. minta

2. minta

3. minta

4. minta

5. minta

6. minta

7. minta

8. minta

9. minta

10. minta

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

3.80

4.00

4.20

4.40

4.60

4.80

Zavarosság 1 [NTU] Zavarosság 2 [NTU]Zavarosság 3 [NTU] Keménység [nk°]Zavarosság átlaga Linear (Zavarosság átlaga)

Zav

aros

ság

[NT

U]

Ném

et k

emén

ység

[nk°

]

2. ábra A dualmedia szűrővel folytatott kísérletek eredményei a zavarosság [NTU] és keménység [nk°] vonatkozásában

A kísérlet során azt tapasztaltuk hogy a dual média szűrő nincs hatással a keménységre, annak értéke állandó maradt a kísérlet során végig. A fajlagos vezetőképesség illetve a pH értékeiben sem tapasztaltam kiugró eltéréseket. A zavarosság tekintetében hasonló hatékonyságot tapasztaltunk, gránit őrlemény alkalmazása során az elfolyó termálvízkezelésben, mint az előző kísérletben bemutatott példában (2. ábra).

4.3. Termálvíz kezelése aktívszén alkalmazásávalA harmadik kísérlet során az aktívszén hatékonyságát vizsgáltuk média szűrő segítségével. A szűrőoszlopban alkalmazott aktívszén szűrőtöltet felépítése a következő (3. táblázat, 3. kép).

3. táblázat 3. minta szűrőtöltet elrendezése

Töltet anyaga Töltet magassága [mm]

aktívszén (Aquasorb) 150

A berendezés az előzőekben leírtakhoz hasonlóan épült fel.

3. kép Aktívszénnel folytatott kísérlet a teljes technológia bemutatásával

8

0. minta

1. minta

2. minta

3. minta

4. minta

5. minta

6. minta

7. minta

8. minta

9. minta

10. minta

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

3.60

3.80

4.00

4.20

4.40

4.60

4.80

Zavarosság 1 [NTU] Zavarosság 2 [NTU]Zavarosság 3 [NTU] Keménység [nk°]Zavarosság átlaga Linear (Zavarosság átlaga)

Zav

aros

ság

[NT

U]

Ném

et k

emén

ység

[nk°

]

3. ábra Az aktívszén média szűrővel folytatott kísérletek eredményei a zavarosság [NTU] és keménység [nk°] vonatkozásában

Az aktívszénnel folytatott kísérlet során a 3. mintavételtől állandó értékeket mutatott, addig csekély mértékű keménység-csökkenést tapasztaltunk. A fajlagos vezetőképesség illetve a pH értékeiben ebben az esetben sem tapasztaltunk kiugró eltéréseket. A zavarosság tekintetében megállapítható, hogy a kísérlet folyamán a zavarosság csökkent, elmondható, tehát hogy az aktívszén alkalmazása nem megfelelő a zavarosság csökkentésére (3. ábra).

4.4. Termálvíz kezelése üveggyöngy alkalmazásávalA negyedik kísérlet esetén az üveggyöngy hatékonyságának vizsgálatára került sor. A szűrőoszlopba (az aktívszén vizsgálathoz hasonlóan), csak üveggyöngy került betöltésre, ennek felépítését mutatja a következő táblázat (4. táblázat, 4. kép).

4. táblázat 4. minta szűrőtöltet elrendezése

Töltet anyaga Töltet magassága [mm]Üveggyöngy (Velox-Spheriglass) 0,3 mm

átmérőjű150

A berendezés az előzőekben leírtakhoz hasonlóan épült fel.

4. kép Az üveggyönggyel feltöltött szűrőoszlop

9

0. minta

1. minta

2. minta

3. minta

4. minta

5. minta

6. minta

7. minta

8. minta

9. minta

10. minta

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80

3.60

3.80

4.00

4.20

4.40

4.60

4.80

Zavarosság 1 [NTU] Zavarosság 2 [NTU]Zavarosság 3 [NTU] Keménység [nk°]Zavarosság átlaga Linear (Zavarosság átlaga)

Zav

aros

ság

[NT

U]

Ném

et k

emén

ység

[nkk

°]

4. ábra Az üveggyönggyel folytatott kísérletek eredményei a zavarosság [NTU]és keménység [nk°] vonatkozásában

Az üveggyöngy töltet alkalmazásával keménység a kezdeti 4,75 nk° értékről 4,09 nk° értékre csökkent, és ez a kísérlet előrehaladásával nem változott. E mellett a fajlagos vezetőképesség és a pH értékek változása is minimális a szűrletben.Jól látható, hogy az első mintavételtől nagyon kicsi zavarosság volt elérhető az üveggyöngy alkalmazásával, köszönhetően a kiváló adszorpciós képességének. Az üveggyöngy tölteten átszűrt víz zavarossága 0,2 NTU körül volt (4. ábra).

4.5. Termálvíz kezelése multimédia szűrő és a szűrést segítő agyagásvány alkalmazásávalEzen kísérleti sorozatban Elfaki, H. et al. [11] 2014-ben végzett kísérletét vettük alapul. Az ott felhasznált szűrőtölteteket a mi berendezésünkhöz arányosítva használtuk fel a kísérlet során és a kezelendő vízmennyiséghez került bekeverésre a talk por. A kísérlet során Ph. Eur. minőségű talkport ún. hintőport használtunk. A hozzáadott talk mennyisége 112,5 mg/5 liter volt. A szűrőoszlopban alkalmazott töltetek az irodalom alapján aktívszén és két féle kavics volt, azok mennyiségi eloszlása a következőképpen alakult (5. táblázat, 5. kép).

5. táblázat 5. minta szűrőtöltet elrendezése

Töltet anyaga Töltet magassága [mm]

aktívszén (Aquasorb) 45

0,4-0,8 mm átmérőjű kavics 120

2-4 mm átmérőjű kavics 15

A berendezés az előzőektől annyiban tér el, hogy a töltetoszlop magassága ebben az esetben 160 mm volt.

10

1. kép Multimedia szűrőtöltet felépítése a kísérlet indulásakor (bal oldal), középen a működés közben, jobb oldalon a talk kiülepedést bemutatva(nagyítva)

0. minta

1. minta

2. minta

3. minta

4. minta

5. minta

6. minta

7. minta

8. minta

9. minta

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.60

3.80

4.00

4.20

4.40

4.60

4.80

5.00

5. Kísérlet multimédia szűrővel + talk agyagásvánnyal

Zavarosság 1 [NTU] Zavarosság 2 [NTU]Zavarosság 3 [NTU] Keménység [nk°]Zavarosság átlaga Linear (Zavarosság átlaga)

Zava

ross

ág [N

TU]

Ném

et k

emén

ység

[nk°

]

5. ábra A multimedia + talk szűrővel folytatott kísérletek eredményei a zavarosság [NTU] és keménység [nk°] vonatkozásában

A keménység, fajlagos vezetőképesség, pH értékekben nem tapasztaltunk eltérést, közel állandóak voltak. A zavarosság tekintetében az elvártaktól eltérően sokkal nagyobb, 1 NTU körüli értékeket kaptunk, (5. ábra), ennek oka valószínűleg, hogy a szűrőtöltet idő előtt telítődött és a talkpor a szűrletben megjelent.

4.6. Analitikai és mikrobiológiai vizsgálatok eredményeiA termálvíz mikrobiológiai állapotát gyorstesztekkel (ATP (adenozin-trifoszfát)- Aquasnap (free-total) és dipslide- Mikrocount combi) ellenőriztük két alkalommal. Az első mintavételre az elfolyó termálvíz keletkezésének időpontjában került sor, a második mintavételre 6 nappal később. Az eredményekből kiderül, hogy az eltelt 6 nap alatt tovább szaporodtak a

11

termálvízben található mikroorganizmusok, azonban az adott idő alatt egy részük elpusztult (6. táblázat).6. táblázat Mikrobilógiai aktivitás mérése ATP tesztekkel (2016.04.01 illetve, 2016.04.06.)

Kivétel ez alól az úszómedence vize, amiben kezdetben 212 biológiai eredetű szennyeződés volt, aminek száma 6 nappal később a negyedére csökkent, de az élő szervezetek száma nőtt a kezdeti értékhez képest. Ez magyarázható azzal, hogy a víz klór tartalma elfogyott ezért szabadon szaporodhattak az élő szervezetek. A másik módszer a dipslide Mikrocount combi vizsgálata volt. Ezzel a gyorsteszttel a vízben található gombák és baktériumok számát tudjuk megbecsülni.Az eredmények a következő képeken és az összefoglaló táblázatban kerülnek bemutatásra, a gyártó által biztosított kiértékelő ábrája (7. kép) alapján meghatározhatóvá válik az egyes tesztek telepszáma. A meghatározáshoz szükséges adatok a forgalmazó honlapjáról letölthetők [12].

7. kép A baktériumok és gombák mennyiségi meghatározására szolgáló táblázat

12

8. kép A befolyó víz, úszómedence, illetve az elfolyó víz dipslide vizsgálat (baktérium bal oldali kép, gomba jobb oldali kép) eredményei (2016.04.01.)

9. kép A befolyó víz, úszómedence, illetve az elfolyó víz dipslide vizsgálat (baktérium bal oldali kép, gomba jobb oldali kép) eredményei (2016.04.06.)

A fenti két képen (8-9. kép) láthatók a mintavételt követő leoltások eredményei, amiből egyértelműen látszik és kiderül, hogy a mintavétel színhelyéül választott fürdő egyik mintavételi pontján sem találtunk gombatelepeket a vízben. Ezek a 8.-, és a 9. képek jobb oldalán látható 3-3 dipslide. Az idő elteltével elfolyó víz kivételével a baktérium telepszámainak tekintetében növekedés volt megfigyelhető a mintázott vizekben. A mintavételt követő első illetve második leoltás eredményeit a (7. táblázat) foglalja össze és mutatja be.

13

7. táblázat A vízben található baktériumok és gombák mennyiségi meghatározása

A teszteket a vizek beérkezését követő 24 órában el kell végezni, ez látható, hogy mind a három mintavételi pont esetében megtörtént, azonban a későbbi megismételt tesztekkel kívántuk ellenőrizni, hogy a biológiai aktivitás leáll-e vagy folytatódik. Az ATP és dipslide tesztekből egyértelműen kiderül, hogy a biológiai aktivitás a szobahőmérsékleten történő tárolás során megmaradt, a mikroorganizmusok további szaporodása eredményeképpen három nagyságrenddel nőtt azok telepszáma.

ÖsszefoglalásAz ország területének nagy részén találhatóak hévíz források. Hazánkban jelenleg 195 elismert ásványvíz, 220 elismert gyógyvíz, 70 gyógyfürdő, 13 gyógyhely, 1 mofetta található. A csurgalék termálvizek jelentős hányadát képezik a balneológiai célra felhasznált vizek mennyisége. A termálvíz kivétel csökkentésére a fenntarthatóság érdekében előrelépést jelentene a termálvizek, illetve esetlegesen a gyógyvizek visszaforgathatósága, azonban ezeket a vizeket az esetleges bakteriológiai szennyeződésből adódóan tilos visszasajtolni. A tanulmányban egy termálfürdő elfolyó termálvizét és annak visszaforgatási lehetőségeit vizsgáltuk. A fürdő termálvize a nátrium-kloridos és hidrogén-karbonátos hévizek csoportjába tartozik. A helyszíni bejárás során vízmintát vettünk a befolyó-, elfolyó-, illetve a medence vizéből, továbbá az elfolyó vízzel végeztünk kísérleteket. Az elfolyó termálvíz bizonyos fizikai, kémiai paramétereit vizsgáltuk több különböző (média, dualmédia, multimédia) töltetes oszlopok alkalmazása mellett. Célunk volt, hogy a víz eredeti összetétele ne változzon meg, csak a szennyeződések kiszűrése történjen meg illetve a zavarosságot okozó lebegőanyagokat távolítsuk el hatékony módon, ezt zavarosság, keménység, pH, fajlagos vezetőképesség illetve mikrobilógiai aktivitás– gomba, baktérium- meghatározásra alkalmas ATP, dipslide gyorstesztekkel ellenőriztük.A minta előkészítést követően öt kísérleti sort végeztünk az elfolyó termálvízzel, amelyhez különböző töltet anyagokat használtunk fel, úgymint kavics, tufa, gránit, aktívszén, üveggyöngy, talk, illetve ezek kombinációja. A kísérletekből kiderült, hogy a multimédia-, gránit őrleménnyel-, illetve az aktívszénnel folytatott kísérletek során közel azonos eredményeket kaptunk. A vezetőképesség és a pH értékek nem mutattak jelentős változást, míg a zavarosság körülbelül 0,5 NTU-ra csökkent. Az utolsó kísérlet során a multimedia szűrőtöltethez talk agyagásványt adagoltunk, azonban a zavarosságot nem csökkentette le olyan mértékben, mint az első három kísérlet tette. Ez a megoldás nem tűnt jónak, az elfolyó termálvíz kezelésére vonatkozóan.

14

A 4. kísérlet során üveggyöngy töltetet alkalmaztunk szűrésre, ez mutatkozott a leghatékonyabbnak a zavarosságot okozó szennyezőanyagok eltávolítására. A töltet nem változtatta meg a víz pH-ját, vezetőképességét és keménységét jelentős mértékben, csak a zavarosságot csökkentette le hatékony módon 0,2 NTU körüli értékre. Az elvégzett kísérletek során a víz eredeti összetétele nem változott meg, ezt bizonyítják a mért fajlagos vezetőképesség, pH értékek, azonban a vártaknak megfelelően sikerült csökkenteni a víz zavarosságát, így a vízvisszaforgatás lehetővé válhat.

Irodalomjegyzék[1] Franyó F. (1989) A zalai vízkutató fúrások földtani-vízföldtani értékelése, MÁFI évi jelentése az 1989. évről, 87-96.[2] Lorberer, Á., (2003): Hydrogeological characteristics of thermal water bearing Plio-Pleistocene basin sediments in Hungary. European Geothermal Conference 2003. Szeged, Hungary: International Geothermal Asssociation.MOL, 1995: Map of selected areas by MOL.[3] Kiss ZL., Szép A,. Kertész S., Hodur C., Laszlo Z. (2013): Treatment of waste thermal waters by ozonation and nanofiltration, Water science and technology 1272-1279.[4] 219/2004 (VII.24.) Korm. rendelet[5] Laszlo Z., Hodur C., (2007) Purification of thermal water by membrane separation and ozonation, Desalination 333-340.[6] Dr. Szilágyi F, Clement A. (2010) Gondolatok a használt hévizek felszíni befogadóba történő elhelyezéséről, Földhő Hírlevél 01/2010. 1-13.[7] Hancz G. (2008): Adverse environmental impacts of thermal water utilization (kézirat)[8] http://www.casfiltration.com/?page_id=2[9] http://www.gewater.com/handbook/ext_treatment/ch_6_filteration.jsp[10] Puretec Multi-Media Filtration[11] H. Elfaki, A. Hawari, C. Mulligan (2014) Enhancement of multi-media filter performance using talc as a new filter aid material: Mechanistic study, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 24 (2015) 71–78[12] http://www.oilfield-biocides.com/oilfield-biocides/Microorganisms/Monitoring.php

15