Termálvíz membrán szűrés kísérleti fejlesztés
Magyarország legjelentősebb turisztikai attrakciói közé tartoznak világhírű gyógyvizeink, de felhasználásuk során pazarlóan bánunk velük, a fenntarthatósági szempontok gyakran nem valósulnak meg. Partnerünk projektje a nemzetgazdasági szempontból kiemelkedő jelentőségű, nemzeti kincsnek tekintendő gyógyvíz felhasználásának relatív csökkentésére irányult.
Felismerték ugyanis, hogy gyorsabb a gyógyvíz kitermelésének sebessége, mint újratermelődése. A lehullott csapadék felszín alá szivárgása, megfelelő mélységekbe való lejutása, illetve a felszín alatti közegből az ásványi anyagok vízbe való oldódása lassabb folyamat, mint a gyógyvíz felhasználása, így tehát a gyógyvízbázisban lévő vízmennyiség folyamatosan csökken. Ennek mértékét kívánta partnerünk enyhíteni azzal, hogy újra felhasználja a korábban felszínre hozott vizet. Azonban a szigorú jogszabályoknak való megfelelőség érdekében tisztítani kell a használt gyógyvizet, mégpedig a társaság feltételezései szerinti fizikai úton, mivel a vegyszerek, illetve az organizmusok maradványai ronthatják a gyógyvíz minőségét. Ezért speciális, fizikai alapokon nyugvó, a szűréstechnika témaköréhez tartozó gyógyvíztisztítási technikát kívánt kifejleszteni, illetve működtetni. A másutt már alkalmazott ultramembrán szűrést vonta kutatás-fejlesztésbe.
Bevált technikával újdonságot
Vizezett lett Nollet Abbé bora, mert a francia szerzetes a sertés húgyhólyagjába töltött italát vizes hordóban hűtötte. Így végezte el és írta le a 18. század közepén az első membránszeparációs műveletet a szentéletű ember. Több, mint egy évszázaddal később készült el az első mesterséges membrán, majd 1918-ban Zsigmondy Richárd magyar származású kémiai Nobel-díjas teremtette meg a kereskedelmi gyártás alapjait szabadalmi bejelentésével. A a második világháborút követő hidegháborús időszakban gyors fejlődésnek indult membránok és a membrántechnika a bakteriológiai fegyverek kifejlesztésével párhuzamosan. Az ultraszűrőmembrán tehát nem újdonság, gyakran használjuk víz- és szennyvízkezelésre, gyógyvizes medencék tisztítására és vízforgatására is alkalmazzák már, és mégis kutatás-fejlesztésbe (K+F) kerülhetett.
Egy kút, egy szűrő és egy projekt
Ha már létező műszaki-technológiai megoldást alkalmazunk, akkor valami másban kell megtalálnunk az újdonságtartalmat, különben nem felelünk meg a kutatás-fejlesztés (K+F) kritériumainak. A társaság a tudományos bizonytalanságokat feloldó koncepcióját három részre osztotta kísérleti fejlesztés keretében. Az első részben az ultraszűréshez, a másodikban a tisztítási ciklushoz, míg a harmadikban a visszamosás során alkalmazott technológiához, és az ekkor használatos vegyszerek mennyiségéhez és minőségéhez kapcsolódó feltételezéseiket, illetve a feltételezésekre épülő koncepciót fogalmazták meg.
Mások
A jelenleg elterjedt gyakorlat szerint a szükséges vízmennyiséget teljes egészében a természetes gyógyvízbázisból fedezik. Magyarországon ugyan alkalmaznak már szűrésen alapuló gyógyvíztisztítást, de ott egészen más kémiai összetételű folyadékról van szó, illetve jóval kevesebb megszorításnak kellett megfelelni, mert majd’ háromszoros mennyiségben tartalmazza a gyógyhatású elemeket a víz a jogszabályokban elvártakhoz képest. A partnerünk termálkútjából származó gyógyvízben pelyhek is vannak. A társaság abból indult ki, hogy ezek is tartalmaznak különböző ásványi anyagokat, illetve a felületükön lerakódhatnak, abszorbeálódhatnak olyan ionok, amelyek szintén szerepet játszanak a gyógyhatás és ásványvíz kategória megtartásában. A pelyhek mérete azonban eltérő. Az alkalmazni kívánt ultraszűrő modul membrán része teflonból készül, aminek nagy a hőtágulási együtthatója, illetve a Young-modulusa alacsonynak mondható. Ezért feltételezték, hogy változni fog a pórus geometriája és mérete, ha az átfolyó víz hőmérséklete, térfogatárama, illetve a szűrőn használt transzmembrán nyomás is változik. Tehát azt várták, hogy a névleges pórusmérettől eltérő terjedelmű anyagok is átjuthatnak a szűrőn, vagyis léteznek olyan hőmérséklet-térfogatáram-transzmembrán nyomás értékek, amelyek alkalmazásával minimálisra csökkenthető a nemkívánatos összetevők, vírusok, baktériumok, egyéb szennyező anyagok átengedése, miközben a megfelelő mennyiségű ásványi anyagok és gyógyhatást okozó anyagok áteresztésre kerülnek.
Tudományos bizonytalanságok
Kérdéses volt tehát, hogy milyen átmérőjű membránszűrőt kellene alkalmazniuk ahhoz, hogy a használt hévíz 20-40 százalékát visszaforgathassák a medencébe friss vízzel keverve, de a gyógyhatás megmaradjon. Rendeletekkel és jogszabályokkal pontosan megszabott közegészségügyi feltételeket és vízminőséget kell biztosítaniuk a közfürdők üzemeltetőinek. Tisztítás után is teljesíteni kell az ivóvíz minőségi követelményeiről szóló kormányrendeletben meghatározott mikrobiológiai vízminőségi jellemzőket, valamint bakteriológiai szempontból a vonatkozó szabványban megszabott elvárásokat.
Partnerünk a környezetterhelést, illetve a gazdaságosságot is szem előtt tartva, a projekt további célkitűzései közé sorolta a speciális szűrési eljárás működési ciklusának lehető leghosszabbra nyújtását. További célja volt, hogy rögzítse a vízminőségi jellemzők azon körét és azok releváns értékeit, amelyekre alapozva megállapítható, hogy a szűrőberendezés a kezdeti eltömődés állapotában van-e. Feltérképezték a speciális mérőeszközök körét, amelyek alkalmasak a meghatározott vízminőségi paraméterek megfelelő pontosságú ellenőrzésére, és ezt integrálták a szűrőberendezésbe. Vagyis pH mérőt, elektromos vezetőképesség mérőt, redoxpotenciál mérőt és zavarosság mérőt építettek a monitoring rendszerbe. A projekt végeredményeként kialakítottak egy olyan folyamatellenőrzési rendszert, amely képes automatizált beavatkozásokra, illetve automatikus jelzéseket ad, amennyiben a szűrőberendezés eltömődését és/vagy nem megfelelő működését érzékeli az üzemeltetés során. Mindemellett meghatározták a speciális szűrő tisztításához szükséges vegyszerek felhasználását, adaptálva azokat a helyi speciális gyógyvízre, illetve annak használtsági, szennyezettségi fokára. Definiálták a receptúrát, a receptúrában alkalmazott vegyszerek mennyiségi, minőségi és tisztasági tulajdonságait, valamint ezek alkalmazási technológiáját is. Nyilvánvaló tehát a projekt újdonságtartalma több ponton.
Kísérletek a fürdőben
Mindenekelőtt a jogszabályi megfelelőség biztosítsa érdekében a kialakításra kerülő medence építéséhez szükséges engedélyeket szerezték be, illetve az ultraszűrő- és monitoring rendszer részletes kiviteli terve is ebben a munkaszakaszban készült el. Ezután kialakították a kísérleti helyszínt, vagyis az új medencét, kiépítették a víz tisztításáért felelős ultraszűrő rendszert és az abba integrált folyamatellenőrző berendezéseket, valamint az azok működését támogató egyéb egységek is ekkor épültek meg. Gyógyvízbevezetési és elvezetési, illetve tereprendezési műveleteket hajtottak végre, és a gépház kialakítása is megtörtént.
Elkezdődhettek a bizonytalanságokat feloldó vizsgálatok, kísérletek. Elvégezték az akkreditált mintavételeket, ezek elemanalitikai és mikrobiológiai vizsgálatokon estek át, megállapították az ásványi anyagok koncentrációját, különös hangsúlyt fektetve a pelyhekhez kötődő elemek összetételének definiálására. A tisztításnál alkalmazásra kerülő vegyszerek mennyisége, minősége, töménysége és analitikai tisztasága is ebben a munkaszakaszban került meghatározásra.
A mérési eredmények és a berendezés működési mutatószámai közötti kapcsolat feltárása után levonták a következtetéseket, és rögzítették a megfelelő üzemeltetési működési attribútumokat, mint transzmembrán nyomás, vízhőmérséklet, térfogatáram, valamint az optimális ciklushosszt is. Itt határozták meg a folyamatellenőrző rendszert alkotó mérőberendezések által szolgáltatott mérési eredmények azon értékeit, amelyeket végül határértéknek tekintenek, és definiálták azokat a reakciókat, jelzéseket és beavatkozásokat, amelyeket a monitoring rendszer a határértékek elérése esetén ad. Ebben a munkaszakaszban történt meg azoknak a beavatkozásoknak a pontos leírása, illetve kialakítása is, amennyiben a rendszer beavatkozik.
Az eredmények alapján a technológiát még módosították, majd sor került a próbaüzemre. Újabb ellenőrző teszteket követően a technológia véglegesítése és engedélyeztetése következett. Egy megyei tisztifőorvostól kért partnerünk állásfoglalást, hogy a gyógyhatás továbbra is fennáll-e, az ásványvíz kategória érvényességét pedig az akkreditált laboratóriumból származó mérési jegyzőkönyvekkel bizonyították. Ezekkel a dokumentumokkal tudja igazolni a társaság, hogy az ultraszűrő rendszer az elvárásoknak megfelelően működik. Ebben a munkaszakaszban zárult le a kutatás-fejlesztési (K+F) munkaprogram.
A társaság a projekt minősítés iránti kérelmét a Glósz és Társa Kft. segítségével nyújtotta be az SZTNH-hoz (Szellemi Termékek Nemzeti Hivatala). A hivatalosan is kísérleti fejlesztésnek minősített innováció után partnerünk élhetett a K+F kedvezményekkel. Így az adókedvezmények és egyéb pénzügyi előnyök felhasználásával csökkenteni tudta a megvalósítás pénzügyi terheit és kockázatát, növelni a beruházás megtérülését.
HÍRLEVÉL | 