A K+F projekt eredményei
A projekt eredménye egy olyan komplex vízkezelési technológia, amely természetes ökológiai rendszerek működésén alapul (kagylók szűrése) és energiafelhasználása minimális. Az úszó szigetre telepített rendszer mobil, alkalmas álló- és folyóvizek átmeneti vagy állandó kezelésére, illetve tisztítására.
A projekt eredményeként létrehozunk egy vízkezelő rendszer prototípust, amely ökológiai szolgáltatást nyújt az adott víztest kezelőjének, fenntartójának. Ilyen rendszerek jelenleg nincsenek a piacon, azonban alkalmazásuk mindenütt indokolt lehet, ahol kisvízfolyásokba (pl. Zagyva, Zala) nagyobb mennyiségű tisztított szennyvízáram kerül, vagy ahol az adott állóvíz (tipikusan a belterületi tavak) leromló vízminősége indokolja. A projekt során fejlesztett mobil, úszó platformokon elhelyezett biológiai tisztítóegységek (szűrő kagylóterek) biztosítják a folyamatos és energiasemleges víztisztítást, minden környezeti ártalom és kibocsátás, továbbá vegyszer felhasználása nélkül.
A tisztítási folyamat ennélfogva nem, vagy alig igényel többletenergia befektetést, amit esetleg mégis, azt kizárólagosan megújuló energiaforrásokból képes fedezni az úszómű. Hazánk számos vízfolyásában vagy állóvizében alakulnak ki ideiglenesen vagy állandósult jelleggel olyan vízminőségi helyzetek, amelyek a vizek használatát korlátozzák (pl. rekreációs célú használatokat, vízkivételeket). A kagylósziget felhasználásával ezek a problémák költséghatékony módon enyhíthetők és megszüntethetők. A kagylószigetnek ugyanakkor nem a víztisztítás az egyetlen funkciója, hanem biomonitoring lehetőséget is nyújt, illetve a vízen úszó betonplatformra különböző egyéb (oktatási, idegenforgalmi stb.) funkciók is telepíthetők, attól függően, hogy a lokális adottságok mit indokolnak. A kialakított technológia több tonna kagyló megtartására képes és ezen mennyiségű kagyló természetes folyóvizekből való gyűjtése költséges. A projekt során kifejlesztett szaporító rendszerek alkalmasak a kagylók szaporító képleteinek megjelenésének biztosítására, azonban az egyedek nevelése nagyobb helyet igényel. Ezért a projekt során elvégzett kutatási feladatok eredményeként kialakítottunk olyan térrészeket a megvalósítási helyszínen, ahol a jövőben lehetőség nyílik a piacra szánt technológiához szükséges kagylók szaporítására.
A világon alkalmazott víz- és szennyvízkezelési technológiák fejlesztésében megfigyelhető tendencia a természetközeli rendszerek, az alacsony fajlagos energiafelhasználási rendszerek és az alacsony szén-dioxid kibocsátással járó rendszerek preferált alkalmazása.
Az ökológiai rendszerek (nádas szűrőmezők) vagy a hidrogeológiai rendszerek (parti szűrésű folyamatok) egyre inkább terjedőben vannak, azonban olyan épített és mobil rendszer, amelyet a projekt során fejlesztettünk, még nem létezik. Az ökológiai alapelveken nyugvó létesítmény azon túl, hogy egyes vízfolyások és állóvizek esetében nagy szerepet tölthet be azok vízminőségének javításában és megóvásában, új utakat nyithat a nem-pontszerű szennyezőforrásokból eredő környezetterhelések szabályozásában. A prototípus egyéb funkciói (biomonitoring helyszín, bemutatótér stb.) pedig lehetővé teszik a berendezés folyamatos demonstrációját, és a környezeti nevelésben, oktatásban történő felhasználását.
A jelen projekt egy olyan új elveken működő technológia fejlesztését valósította meg, amely jelenleg nem elérhető máshol. A technológia fejlesztése során azt a célt tűztük ki, hogy egy olyan technológiát alakítsunk ki, amely a különböző fajba tartozó kagylók szűrési kapacitását használja ki és azt optimalizálja. Az alapvető gondolatot a szennyvíztisztításban már több évtizede alkalmazzák, melynek célja a baktériumok szennyezőanyag lebontó képességének intenzifikálása oly módon, hogy a lebontás szempontjából optimális körülményeket különböző technológiai elemek alkalmazásával biztosítják. A szennyvíztisztításban ezen technológiai elemek méretezési éljárását a több évtizedes tapasztalatok alapján határozták meg. A mostani K+F projekt ezen elvet felhasználva egy olyan technológia (prototípus) kialakítását valósította meg, amely a baktériumok helyett (szennyvíz) a víztisztítást a kagylók szűrési kapacitásának felhasználásával (eutróf, magas lebegőanyag tartalommal jellemezhető élővizek) valósítja meg. A kialakított prototípus a piaci alkalmazás mellett (a kialakításának és felszereltségének köszönhetően) lehetőséget biztosít a technológia további fejlesztési lehetőségeinek vizsgálatára. Mivel a kagylók víztisztító képességét ezen módon alkalmazó eljárás nem létezik, számos olyan nyitott kérdés maradt, amely vizsgálata a technológia jövőbeni fejlesztésének kulcskérdése lehet.
Az elvégzett feladatok
A projekt ideje alatt azon kérdéseket vizsgáltuk és elemeztük, amelyek az üzemi léptékű kialakítás szempontjából kritikusak voltak.
- Elemeztük az eltérő kagylófajok víztisztító képességét a különböző szennyezőanyagok szempontjából.
- Vizsgáltuk a különböző fajok tolerancia szintjeit.
- Részletesen vizsgáltuk a kagylók ürülékének tulajdonságait annak érdekében, hogy azok leválasztását megvalósítsuk.
- Értékeltük a kiválasztott technológiai elemek alkalmasságát (szivattyúk, keverők, kagylótartó egységek stb.).
A projekt során tehát azon kérdésekre fókuszáltunk, melyek egy laboratóriumi léptékű technológiai kialakítástól egy üzemi léptékű technológiai kialakítását teszi lehetővé. A projekt eredményeként kialakítottuk azokat a számítási módszereket, melyek egy szennyezett víztest tisztításához szükséges technológia méretezését lehetővé teszik. A jövőben azon kérdések vizsgálatára kell kiemelt hangsúly fordítani, amelyek a technológia hatékonyságát és stabilitását javítják. A kialakított prototípus ezen elemzéseket a kialakításának és felszereltségének köszönhetően lehetővé teszi.
A víztisztító technológia méretezési eljárásának fejlesztése mellett a technológia elhelyezését biztosító úszóbeton testek továbbfejlesztését is megvalósítottuk. A helyszín speciális tulajdonságai miatt olyan betonelemek fejlesztésére volt szükség, melyek közúton szállíthatók és korlátlan méretben összeszerelhetők, majd a szerelést követően egy stabil úszótestet alkotnak. Ezen elemek méretezési, tervezési eljárását is kidolgoztuk.
Összefoglalás
A kutatás-fejlesztési projekt egy jelenleg nem alkalmazott víztisztítási technológia fejlesztését tűzte ki célul. A projekt több éves időtartama alatt a technológia fejlesztését a laboratóriumi léptékű vizsgálatok indították, melyek eredményei alapján kialakításra kerültek az első vizsgáló egységek. Ezen egységek lehetőséget biztosítottak a különböző kagylófajok hatékonyságának vizsgálatára jól szabályozható környezetben. Az eredmények alapján elvégeztük a technológiai léptéknövelés következő lépéseként szolgáló félüzemi vizsgálatokat. A félüzemi vizsgálatok célja az üzemi léptékű technológia tervezési alapjainak vizsgálata volt. Vagyis a félüzemi léptékű kialakításnak lehetővé kellett tenni a technológiába tervezett elemek hatékonyságának vizsgálatát. A technológiai elemek vizsgálati eredményeit összevetettük a kagylók tulajdonságaival, és meghatároztuk a szükséges módosításokat annak érdekében, hogy a prototípus kialakítását optimalizálni lehessen. A prototípusba tervezett elemeket és gépészeti berendezéseket a félüzemi rendszer alkalmazásával egyesével megvizsgáltuk és meghatároztuk a szükséges fejlesztéseket. A vizsgálatokat követően elvégeztük a prototípus terveinek módosítását. A laboratóriumi és félüzemi vizsgálati eredményeket felhasználva a projekt eredményeként kialakításra került a kagylók vízszűrését felhasználó víztisztítási technológia prototípusa. A prototípus kialakításakor alapvető szempont volt, hogy - mind gépészeti, mind pedig irányítástechnikai szempontból - olyan felszereltséggel rendelkezzen, ami lehetővé teszi az üzemi léptékű kialakítás hatékony üzemeltetési paramétereinek vizsgálatát, a technológia optimalizálását. Összefoglalóan megállapítható, hogy a projekt eredményeként üzemi léptékben, különböző tulajdonsággal rendelkező víztestek tisztítására alkalmas technológia megvalósult.
