330 likes | 458 Views
Ács Tamás acs.tamas@vkkt.bme.hu. Környezeti kárelhárítás. IV. Talaj és talajvíz kármentesítése Technológiák. Kárelhárítás vagy kármentesítés. Környezeti kárt okozó tevékenység. Rendkívüli szennyezés. Nem rendkívüli szennyezés. kárelhárítás. kármentesítés. Balesetjellegű szennyezés
E N D
Ács Tamás acs.tamas@vkkt.bme.hu Környezeti kárelhárítás IV. Talaj és talajvíz kármentesítése Technológiák
Kárelhárítás vagy kármentesítés Környezeti kárt okozó tevékenység Rendkívüli szennyezés Nem rendkívüli szennyezés kárelhárítás kármentesítés Balesetjellegű szennyezés Pl. Vörösiszap, cianid Lassú hosszan tartó szennyezés Pl. szivárgó olajtartály, hulladéklerakók Azonnali beavatkozást igényel Pl. gipsz adagolásával semlegesítés, merülőfalak, kicsapatószerek Megfontolt körültekintő költséghatékony megoldást igényel
Kármentesítés kivizsgálás (felügyelőség) szennyezés nincs szennyezés MONITORING tényfeltárás nincs beavatkozás beavatkozás
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület és mekkora a szennyezettség kiterjedése? • a kettő nyilván összefügg (szennyezésterjedés) • milyen hatásviselőkig juthatott el? • ha eddig nem okozott kockázatot, akkor van-e még időnk? • mekkora az eltávolítandó szennyezőanyag tömege? • mekkora a szennyezett talaj/talajvíz/talajlevegő térfogata? • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték Időelőny, költség!
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték • Milyen környezeti elemeket érint és melyek szennyeződtek el? • talaj, talajvíz, talajlevegő vagy ezek kombinációja • akkor szennyezett, ha a szennyező koncentrációja > (B) Lehet akármilyen veszélyes a szennyező, nem biztos, hogy szennyezettséget okoz és ha szennyezettséget okoz, akkor sem biztos, hogy felmerül egészségügyi/környezeti kockázat!
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték A szennyezőanyag fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • milyen fázisban van jelen? • oldott • szilárd • légnemű • emulzió • molekulaszerkezet • poláros • apoláros • ionos töltés • biológiailag bontható? • hatásai • emberre • akut • krónikus • karcinogén • mutagén • teratogén • ökoszisztémára • környezetre
Kármentesítés – remediációs szempontok • A terület hidrogeológiai jellemzői • és érzékenysége • feláramlási/leáramlási/átmeneti terület • természetes védettség (vízrekesztő a felszín közelében) • mélyebb rétegek (rétegvíz) védettsége • ivóvíz célra kitermelt víz víztartójának mélysége • felszíni hidrometeorológiai viszonyok • talajtípus (szivárgáshidraulikai paraméterek) • szerves anyag tartalom • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték Lehet akármilyen veszélyes a szennyező, nem biztos, hogy szennyezettséget okoz!
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték • A terület ökoszisztémájának és a talaj mikrobiológiájának állapota • degradálódott/elpusztult az öko- • szisztéma vagy valamelyik eleme? • élőlények rezisztenciája • természetes • mikrobiológia időelőny beoltás és/vagy szaporodás/lebontás elősegítése Lehet akármilyen veszélyes a szennyező, nem biztos, hogy szennyezettséget okoz!
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték • Területhasználat (jelen és jövő), • célérték, sürgősség • területhasználat transzmisszió hatásviselő (ember, ökoszisztéma) kockázat célérték sürgősség Lehet akármilyen veszélyes a szennyező, nem biztos, hogy szennyezettséget okoz!
Kármentesítés – remediációs szempontok • Mióta szennyezett a terület? • Mekkora a szennyezettség kiterjedése? • Milyen környezeti elemeket érint? • Mely környezeti elemek szennyeződtek? • A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői • A terület hidrogeológiai jellemzői • A terület érzékenysége • A terület ökoszisztémájának állapota • A terület talajának mikrobilógiai állapota • A terület jelenlegi és jövőbeli használata • A terület jelenlegi kockázata • A beavatkozás sürgőssége • A jövőbeni használathoz tartozó célérték Lehet akármilyen veszélyes a szennyező, nem biztos, hogy szennyezettséget okoz!
Remediáció – remediációs szempontok • Mely technológiák alkalmasak? • Az alkalmas technológiák összehasonlító vizsgálata: • elérhetőség, • költség-haszon elemzés • A reális alternatívák értékelése, kipróbálása • A választott technológia alkalmazása • Technológia monitoring • Utómonitoring
Szennyezők – szerves anyagok a közegben Szennyezőanyag helye (közeg) kapcsolata a közeggel halmaz- állapota • talajlevegő • talajvíz • talajszemcse elkeveredve • gáz oldva megkötődve • talajvíz • talajnedvesség • talaj oldva, úszva • folyékony folyadékfilm • mátrixba • (pl. humusz) • talajszemcse kötve (kül. erőkkel) • szilárd keveredve, megkötődve
Szennyezők – szerves anyagok biodegradációja • szerves anyag biológiai bontása • mikroorganizmusok végzik • metabolizmus – a szerves anyagból energiát nyernek • kometabolizmus – szerves anyagból nem nyernek energiát • a folyamat végén a szerves anyagból CO2 és víz lesz • hatékonysága függ: • vegyi anyag szerkezetétől, összetételétől, hozzáférhetőségétől • mikrobaközösség kvantitatív és kvalitatív jellemzőitől • környezeti tényezőktől (hőm., tápanyag, pH, oxigén, stb.)
Kármentesítés – módszerek csoportosítása • Módszer jellege: • izoláció • immobilizáció • mobilizáció • Környezeti elem: • talaj • talajvíz • talajlevegő • Remediáció helye: • in-situ • ex-situ • Alapfolyamat: • fizikai-kémiai • biológiai • termikus • Technológia: • monitoring igénye • megengedhető terület • használat • környezeti kockázat
Kármentesítés – helye szerint • ex-situ • talaj/talajvíz kitermelése, majd tisztítása • on-site: a kitermelt talaj/talajvíz a helyszínen, elszállítás nélkül kerül tisztításra, majd visszahelyezésre • off-site: a szennyezett talaj/(talajvíz) elszállítás után kerül tisztításra, utána visszaszállítják és visszahelyezik • kis kiterjedésű szennyezettség esetén (különben aránytalanul drága lehet) • ha vízbázist veszélyeztet a szennyezés • a kitermelt talaj veszélyes hulladéknak minősül
Kármentesítés – helye szerint • in-situ • helyszíni tisztítás: talaj/talajvíz természetes helyén történő tisztítása ; • nagy kiterjedésű szennyezettség esetén ; • bizonyos esetben (mélyebb rétegek remediációja) a felszín használható (nincs munkagödör); • fajlagosan olcsóbb , mint az ex-situ eljárások; • általában hosszabb időt igényelnek, mint az ex-situ eljárások; • visszamaradó szennyezők mennyisége általában nagyobb, mint az ex-situ eljárásoknál
Kármentesítés – módszer jellege szerint • szennyezőanyag izolálása, immobilizálása • célja a szennyezőanyag terjedésének megakadályozása vagy a terjedési útvonal módosítása • ne érjen el vízbázist, élővizet, ökoszisztémát • ne okozzon kockázatot a hatásviselőknél • szennyezőanyag mobilizálása • gáz/gőz/folyadék kitermelése és kezelése • szennyező más fázisba vitele • gáz/gőz kihajtása talajból/talajvízből • szorbeált fázisból folyadék/gáz/gőz/biológia • ált.: biodegradáció fizikai- fizikai-kémiai- biológiai módszer
Kármentesítés – módszer szennyező és közeg típusa szerint
Kármentesítés – izoláció • Résfal: link1, link2 • célja: vízzáró (áthatolhatatlan) fal a szennyező útjában • mély (max. 30 m), keskeny (max. 2 m) fal • ha • víznél nehezebb a szennyező min. 1 m mélyen beköt a vízzáró rétegbe alul sem tud átjutni a szennyező • vízen úszó szennyező függő résfal • anyaga: általában bentonit (agyagásvány) + talaj + víz + cement, vagyis nem beton v. vasbeton (mert nem teherviselő) • nagy hatékonyságú lehet, de drága és nagy volumenű építés • egyes szennyezők roncsolhatják az anyagát (savak, lúgok)
Kármentesítés – immobilizáció • Hidraulikus gát: link • célja: szennyezőanyag kitermelése vagy helyben tartása • ált. talajvíz kitermelés • kúttal vagy drénnel • kitermelés után tisztítás és befogadóba vezetés • lehet pozitív kút is szennyező helyben tartása • közeg nem tisztul (kivéve, ha a szennyező bontható vagy átalakul) • folyamatos vízforrásra van szükség • alkalmazásához az áramlási rendszer ismerete szükséges • szennyező oldhatóságának növelésével hatékonyabb • hátrányai: • költséges (pénz, idő) • kis K-jú talajnál (< 10-7 m/s), jól adszorbeálódó anyagoknál nem alkalmazható
Kármentesítés – immobilizáció • Fitostabilizáció: link • célja: szennyezőanyag helyben való megkötése, növények segítségével (védelem a kimosódás ellen) • szennyezőanyagok: • nehézfémek: felveszi, de nem hasznosítja • szerves szennyezők: felveszi és v. hasznosítja v. nem • növények: • intenzíven párologtató növényfajok • mély gyökérzetű fák • erős gyökérzetű fűfélék • sűrű gyökérzetű fajok • tartós védelem vagy ezek kombinációja
Kármentesítés – immobilizáció • Talajszilárdítás: link1, link2 • célja: szennyezőanyag helyben való megkötése • módszerei: fizikai (megkötés) és/vagy kémiai (stabilizálás) • lehet átmeneti technológia (további beavatkozás követi) vagy végleges • a szilárdított talajon a jövőbeni területhasználat korlátozott • Pl: MIP (mixed-in-place) • fizikai-kémiai • kötőanyag fúrón keresztül a talaj hézagaiba (Vka=Vp) • eredménye: fúró mögött: szilárd talaj (cölöp) • kötőanyag lehet: mész, cement, granulált kohósalak
Kármentesítés – immobilizáció • Talajszilárdítás: link1, link2 • célja: szennyezőanyag helyben való megkötése • szennyezők: nehézfémek, peszticidek, radioaktív anyagok • vitrifikáció: • elektromos áram hatására a talaj megolvad (1200 C) • szervetlen szennyezők immobilizálódnak • szerves szennyezők átalakulnak, lebomlanak(pirolízis) • eredmény: kémiailag stabil, üvegszerű képződmény • gázok/gőzök/egyéb égéstermékek felfogása és kezelése
Kármentesítés – módszer szennyező és közeg típusa szerint
Kármentesítés – mobilizáció • Talajmosatás: link1 • célja: szennyezőanyag mobilizálása, kinyerése, kezelése • leginkább szorbeálódott szennyezők esetén • módszer: • víz (és adalékok – sav, lúg, detergens) bejuttatása a talajba • szennyezés kioldása • szennyezett víz kitermelése • szennyezett víz kezelése reaktorban (szilárdból folyadék) • recirkuláció: kezelt víz visszajuttatása • cél lehet a talajvízszint megemelése is, ezzel elősegítve a szennyező talajból történő kimosódását • alkalmazható, ha a talajvíz amúgy is szennyezett, különben gondoskodni kell a továbbterjedés megakadályozásáról (hidraulikus gátak, résfalak)
Kármentesítés – mobilizáció • Bioventilláció: link1 • célja: szennyezőanyag biodegradációjának elősegítése • a biodegradáció limitáló tényezője gyakran az oxigén • oxigén bejuttatása (csak amennyi a biológiának kell) • aerob úton bontható szennyezők bontása • szerves szennyezőknél használják (üzemanyagok) • az illékony komponensek is eltávolításra kerülnek
Kármentesítés – mobilizáció • Sztrippelés: link1 • célja: szennyezőanyag kigőzölése, kihajtása a közegből • szerves szennyezőknél alkalmazzák • ex-situ: • kiszivattyúzott víz sztrippelő toronyba vagy tartályba • levegőztetés (diffúz, tálcás v. esőztető) – meleg levegő v. gőz is • tartózkodási idő növelése terelőlemezekkel, töltetekkel • toronynál a szennyezett víz felül fúvókákon keresztül az alulról áramoltatott levegővel szemben • in-situ: • két szűrőjű vákuumkút, aminek vizébe levegőt injektálnak • talajvíz a két szűrő között • tisztított víz a felső szűrőn vissza a talajba • kihajtott illékony szennyezők kiszívása és kezelése
Kármentesítés – mobilizáció • Bioremediáció: • célja: biodegradáció • szerves szennyezőknél alkalmazzák • in-situ: • vizes oldatot injektálnak a talajba/talajvízbe • biológiai aktivitás fokozása • meglevő mikrobák / beoltás • aerob körülmények: szennyezőből CO2 és víz • anaerob körülmények között szennyezőből: CH4, CO2 • probléma: • mélyebb rétegekbe kerülhet a szennyező • talaj szerkezete fontos kérdés • hőmérséklet
Kármentesítés – mobilizáció • Bioreaktor: • célja: biodegradáció • szerves szennyezőknél alkalmazzák • ex-situ: • bioreaktorban történik a tisztítás • két típusa van: • szuszpendált rendszer: • Pl.: eleveniszapos, sorba kapcsolt reaktorok • szennyezett víz levegőztetett medencébe kerül és elkeveredik a mikrobákkal • eredmény: CO2, víz, baktériumtömeg • közvetítő rendszer: • baktériumtömeg hordozóanyagon