Transcript 2013 Nov 22 EA 7 kárelhárítás a felszíni vizekben

Környezeti Kárelhárítás
Építő B.Sc. - BMEEOVKASH2
Környezeti kárelhárítás rendkívüli
szennyezések esetén - technológiák
Előadó: Jolánkai Zsolt
Vízben oldott szennyeződések elleni
védekezés
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
2
Vízkormányzás
Ha van lehetőség vízvisszatartásra, vagy átvezetésre
Példa: Tiszai cianid szennyezésnél a tisza tóba kimenekült halakat elzárták a cianid
hullám elől.
Lehetőségek:
• Betározás
• Átvezetés
• Higítás
Betározás esetén a szennyezőt visszatartják egy tározótérben, ahol vagy a természetes
koncentrációcsökkenési folyamatokat lehet kihasználni, vagy mesterséges
beavatkozásokkal, pl. vegyszer adagolással, lefölözéssel lehet javítani a helyzeten és
ezzel védeni a tározó alatti víztestet.
Végleges betározás
Szétöntözés (növényi szervezetekkel vetetik fel a szennyezőt)
Párologtatás
Szikkasztás
Vegyszeres kezelés
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
3
Vízkormányzás
Átvezetés esetén a szennyezőhullámot egy másik víztestbe vezetik el, amely kevésbé
érzékeny a káros hatásokra.
Másik befogadóba
Másik vízgyűjtőbe
Higítás esetén a káros koncentrációt lehet lecsökkenteni már elfogadható mértékűre,
higítóvíz hozzáengedésével
• Vízpótlás tározóból
• Más befogadóba történő átvezetés esetén is hígulás történhet
Csak akkor alkalmazható, ha erre fel van készülve a kezelő szervezet, tehát megfelelő
műtárgyak rendelkezésre állnak, illetve a vízfelhasználás illetve a területen található
vízfolyások érzékenysége fel van térképezve. Területi vízkárelhárítási tervekben
szerepelnie kell. A tervek alapján lehet megtenni a szükséges beruházásokat (tározók
kapacitás növelése, építése, zsilipek, szivornyák építése).
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
4
Vésztározás a Tisza töltés és
A vasútvonal közti erdős területen
Medertározás három kis csatornán
A zsilipek lezárásával
Vésztározás a szántón
Ideiglenes szivattyúállás
Körülsáncolás
Higítóvíz a Nagykunsági öntöző csatornából
És vésztározás a szántón
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai
Zsolt
5
Védekezés levegőztetéssel
Oxigén bejuttatása a víztérbe – szennyvíztisztításban alkalmazott technológia
mintájára.
Biológiailag bontható szerves anyagok lebontását elősegítendő
Vízben oldott gázok eltávolítására
• Porlasztás
• Permetezés
• Csörgedeztetés
• Légbefúvás
Elterjedt megoldások
• Meglévő műtárgyak üzemeltetése levegőztetésre (zsilipeknél fokozott leeresztés,
táblák kinyitása, vízerőtelep üzembe helyezése)
• Bukógátak beépítése (homokzsákból, terméskőből, kővel töltött dróthengerből,
rőzsekolbászból, alvízi oldalon kőszórás segíti az O2 bevitelt)
• Szivattyúzás (Szabad vízsugár nagy felületen érintkezik levegővel, porlasztótárcsát
is lehet alkalmazni)
• Levegőztető berendezések (felszíni levegőztetős, légbefúvásos. Úszós kivitelü
legyen, gépkocsival szállítható legyen, energiaellátása biztosítható legyen)
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
6
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai
Zsolt
7
Védekezés kémiai kezeléssel
Leggyakoribb a pH szabályozása  élőlények semleges közeli pH-n érzik jól magukat
Természetes vizek pH-ja Magyarországon enyhén lúgos 7-8 között, valamivel 8 felett
van. Balatoné: 8.3-8.4.
A pH megváltozása maga után vonhatja egyéb szennyezőanyagok mérgező hatásának
megváltozását is, pl. Ammónia.
Hazai gyakorlatban elterjedt módszerek:
Savas szennyezőanyag közönbösítésének lépései
• Betározás
• Mészoltás (mész-víz tömegarány 1:3)
• Mésztej adagolás
• Elkeverés
• pH ellenörzés (8 alatt kell maradjon)
• Betározott víz leeresztése (vékony sugárban, elkeveredést biztosítva)
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
8
Védekezés kémiai kezeléssel
pH szab folytatása:
Lúgos szennyezőanyag közönbösítésének lépései
pH 9 felett van szükség beavatkozásra. Kénsav, vagy sósav használható 10 %-os
koncentrációban. Ecetsavat is használhatnak (Vörösiszap kat.).
• Betározás
• Sav adagolás (elkeveredést biztosítva, vagy nagy felületen)
• Elkeverés
• pH ellenörzés (6.5 felett kell maradjon)
• Betározott víz leeresztése (vékony sugárban, elkeveredést biztosítva)
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
9
Védekezés kémiai kezeléssel
pH szab folytatása:
Ammónia eltávolítása.
A szabad ammónia veszélyes, mert már 0.5 mg/l konc.-ban halpusztulást okoz. Az
ammónia az ammónium ionokkal tart egyensúlyt a pH függvényében. A pH 7 fölé
emelkedésekor ammónia gáz szabadul fel, ami kilevegőztethető.
• Betározás
• pH beállítás az előzőek szerint
• Levegőztetés
• Kilevegőztetett víztömeg visszavezetése
• pH ellenőrzés a befogadóban
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
10
Védekezés kémiai kezeléssel
Egyéb kémiai beavatkozások
Vas eltávolítása
• Betározás
• Oxidálószerek adagolása
• Ülepítés
Foszfor eltávolítása
• Betározás
• pH szabályozása
• Aluminium vagy vassók adagolása
• ülepítés
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
11
Egyéb technológiai eljárások
Vízbe került szennyezőanyagok nem mindig fejtik ki azonnal a hatásukat.
Felhalmozódó szerves anyag az üledékben például szintén okozhat komoly károkat, ha
a környezeti tényezők megváltoznak. A növényzet elburjánzása is ehhez fogható
folyamatok következménye.
Védekezési gyakorlat:
• üledék kotrása
Ha felhalmozódott rothadó szervesanyag van az üledékben, vagy feldúsult
nehézfém szennyezés. A kotrás hatására átmenetileg vízminőség romlás és
halpusztulás is bekövetkezhet. Célszerű lezárni a víztestet, ha lehet.
• Vizinövények eltávolítása
Akkor szaporodik el a növényzet (békalencse, békatutaj, rucaköröm), ha magas a
növényi tápanyag koncentráció a víztestben. Úszó növényzetet pl gerebekkel is el lehet
távolítani, ha állandó gondot okoz. Pl. Nyugati övcsatorna a Balatonnál.
• Elpusztult halak lehalászása
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
12
Víz felszínén úszó szennyezőanyagok
eltávolítása
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
13
Olajszennyezések elleni védekezés
Olaj viselkedése a vízben
Lejátszódó folyamatok:
• Szétterülés: Gyorsan szétterül, míg el nem éri a néhány mikronos vastagságot, azaz
kis mennyiség is hatalmas területet képes befedni.
• Beoldódás: Sok összetevője képes beoldódni a vízbe, melyek károsak a vízi
élővilágra. Könnyű, aromás szénhidrogének (BTEX) oldódnak a legjobban.
• Diszperzió: a hullámzás hatására diszpergálódik, felaprítódik, a kisebb cseppek
szuszpenzióban maradnak, a nagyobbak újból a felszínre emelkednek. A fajlagos
felület növekszik, felgyorsulnak a lebontási folymatok.
• Kiülepedés: Leginkább azért következik be, mert a vízben lévő szilárd részecskék
hozzátapadnak az olajhoz, ezáltal a víznél nehezebb anyag keletkezik. A
mederfenékre süllyedve elzárja a biológiailag aktív szervezeteket az oxigéntől, így
az üledékben a lebontási folyamatok kerülnek túlsúlyba. Ennek
következményeként a szerves anyagokból ammónia, metán, kén hidrogén és egyéb
mérgező vegyületek keletkeznek.
• Párolgás: Ennek sebessége a komponensek gőznyomásától függ. A petróleum,
kerozin és dízelolaj gyorsan elpárologhatnak. A szél erősíti a párolgást.
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
14
Olajszennyezések elleni védekezés
•
•
•
Emulzifikáció: A két folyadékfázis keveredésének következménye, egy része víz az
olajban emulzió, míg a másik része olaj a vízben emulzióként értelmezhető.
Nyersolaj vízbe kerülésekor a vízcseppek szuszpendálódnak az olajban, ekkor egy
nagyon perzisztens anyag jön létre, amit olaj göbecsnek, vagy olaj csokinak
neveznek. Ekkor az szennyező térfogata 3-4 szeresére nő.
Oxidáció: Az olaj az oxigénnel reagálva oldható komponensekre bomlik, illetve
még perzisztensebb vegyületekké alakul át (kátrány). A napfény segíti ennek
lejátszódását, de nagyon lassú folyamat. 0.1%-a bomlik le naponta. A vastag
olajrétegek oxidációja során jöhet létre kátrány. Külső védőréteg alakul ki az olajon,
ami lassítja a többi folyamat lejátszódását. Ennek végtermékei a kátránygömböcök
(duna parton lehet találni).
Biodegradáció: A felszíni vizek mindig tartalmaznak olyan mikroorganizmusokat
amelyek részlegesen vagy teljesen képesek az olaj vízoldékony komponenseit
teljesen (CO2 + H2O) vagy részlegesen lebontani. Bizonyos vegyületek azonban
biológiailag bonthatatlanok. A biodegradációt befolyásoló főbb tényezők: a
tápanyagok (nitrogén és foszfor), hőmérséklet és oldott oxigén. A biodegradáció
oxigénigénye miatt a folyamat csak az olaj-víz határfelületen megy végbe, mivel az
olajban nincs oldott oxigén.
Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
15
Az olajszennyezés jellemzői
Az olajréteg vastagsága
(mm)
Az olajréteg térfogata
(l/km2)
Észlelés
0,00004
40
éppen csak látható színes
foltok
0,00008
80
ezüstös, összefüggő réteg
0,00015
150
gyengén szivárványos,
összefüggő foltok
0,0003
300
erősen szivárványos,
összefüggő foltok
0,001
1000
a színek sötétednek,
összefüggő foltok
0,002
2000
sötét színek, összefüggő
foltok
A várható folyamatok…
Az olajszennyezések ökológiai hatásai
•
Az olaj hatásai egyrészt az olajok fizikai természetéből adódnak (fizikai szennyezés és
borítás) és/vagy a kémiai komponensek hatásaiból (toxikus és bioakkumulatív
hatások).
•
A fő veszélyt a perzisztens maradványok jelentik, illetve a „víz-az-olajban” emulziók
(„csoki"). A szennyezett felszínnel kapcsolatba kerülő növények és ás állatok egyaránt
károsodhatnak. (Emlősök, hüllők, madarak)
•
Az olaj legtoxikusabb komponensei gyorsan elpárolognak. Ennek következtében a
nagyléptékű halálozások viszonylag ritkák, lokalizáltak, és gyorsan lezajlanak. A
szubletális hatások következtében a vízi szervezetek szaporodása, növekedése
károsodik, illetve krónikus hatások esetén elhullás következhet be.
•
A szűrő életmódot folytató fenéklakók (csigák, kagylók, stb.) különösen „találva”
vannak, az olaj mérgező komponenseivel. Ennek táplálékhálózati következményei is
lehetnek, ideértve az emberi fogyasztást is (olajos íz vagy szag)!. Ez idővel eltűnik.
•
A növények és állatok érzékenysége az olaj szennyezésre eltérő. Ezért igen nehéz
előrejelzéseket adni a lehetséges károsodásokról.
Védekezési módszerek
•
Szennyezés lokalizálása
•
Olaj lefölözése, összegyűjtése
•
Eltávolított szennyezőanyag elhelyezése, kezelése
Szennyezés lokalizálása:
Merülőfalakkal történik, főként flexibilis függönyökkel, de merev deszka falakkal is
történhet. Célja, hogy az olaj úszó részének útját állja. Ez folyókban is működik, ha a
vízmozgás Froude száma 0.4-nél kisebb. Ennél nagyobb szám esetén a fal mögötti örvény
mozgás kimossa az olajat is a függöny mögül.
Védekezési módszerek
Merülőfalak
Az olaj lokalizálása kis vízsebesség (<0.3 m/s) esetén:
Vél az olaj terelése egy kis kiterjedésű területre, ahol az olaj vastagsága megnő.
A vastag olajréteg már jól lefölözhető.
Az olaj útját állni csak 0.3 m/s alatt lehetséges a tapasztalatok szerint. 0.6 m/s-ig
csak adszorbens alkalmazása esetén alkalmazható ez az elrendezés.
Merülőfalak
Az olaj lokalizálása nagy vízsebesség (0.3 m/s < 0.7m/s) esetén:
Un. Nyitott elrendezésű merülőfallal lehet megvalósítani. Ebben az esetben az
olajat csak tereljük, de nem állítjuk meg. A merülőfalat az áramlás irányával
hegyesszögben (0.7 m/s-ig max 30°) helyezzük el. Telepítésnél a szél irányát
figyelembe kell venni. Ez csak merv merülőfalakkal valósítható meg. ‚T’ , vagy ‚K
‚ típusok.
T típus
Merülőfalak
K típus: deszkaelemekre szerelt, a vízfolyással szemben ívesen
meghajlított aluminium lemezek végzik az olaj terelését. Maximális hossz: 20-30
m, ezért csak kis vízfolyásokon alkalmazható.
Merülőfalak
Átmeneti megoldások:
• pallóból készült falak: jóél alkalmazható kis vízfolyásokon. 10-20 cm.rela
felszín alá kell beérjen az alsó éle. Több elem is alkalmazható átlapolással. A
mederfalba be kell kötni.
• Nádkolbászból készült fal: Kis vízsebességek esetén alkalmazható, és
munkaigényes az elkészítése.
• Rőzséből készített merülőfal: Rőzsekévéket végeikkel egymásba dugva
kötéllel, vagy dróttal össze kell kötni. Munkaigényes, és egyszer használható,
így csak szükségmegoldásként jó.
• Zsilipek teljes, vagy részleges zárásával. A zsilipeket alul kell megnyitni ha
nem tartható vissza a vízhozam.
• Átereszeket is jól lehet használni, akkora elzárást kell alkalmazni rajta, hogy a
felvizen a vízszint a cső fölé kerüljön lehetőleg több, mint 0.5 méterrel.
• Részleges, vagy teljes elzárás
Olaj eltávolítása
Olajleszedők:
• A bukógyűrűs vagy bukóéles olaj-víz keverék leszedőknél a bukóélen vagy
bukógyűrűn átbukó keveréket szivattyúval távolítják el.
• A forgódobos olajleszedők fő eleme egy vízszintes tengely körül forgó dob,
melynek palástja a működő felület.
• A felhordószalagos olaj leszedők két típusát alakították ki, melyek közül az
egyiknél a felhordó szalag sík felületű, a másiknál műanyag hab. A tárcsás
olajleszedők a szennyezett vízbe merülő tárcsasorból és olajleszedő
lapátokból állnak.
• A kötélpamacsos olajleszedőknél a felszínen úszó terelő csigák által vezérelt
hidrofób illetve oleofil tulajdonságú végtelenített kötélpamacsot mozgat egy
gépészeti berendezés. Álló vizekben a kis sebességű vízfolyásokban jól
alkalmazhatók.
Olaj eltávolítása
Olajleszedők:
• A felhordószalagos olaj leszedők két típusát alakították ki, melyek közül az
egyiknél a felhordó szalag sík felületű, a másiknál műanyag hab. A tárcsás
olajleszedők a szennyezett vízbe merülő tárcsasorból és olajleszedő
lapátokból állnak.
Olaj eltávolítása
Olajleszedők:
• A dobtárcsás olajleszedő dobban elhelyezett tárcsasorból áll, melyről az
olajat lapátok szedik le és terelik a vályú alakú csőtengelybe, ahonnan
kifolyik az olaj.
Olaj eltávolítása
Olajleszedők:
• Olajcsapda: Leválasztja, szeparálja, majd eltávolítja az olajat
Adszorbensek alkalmazása
• Minnél nagyobb a fajlagos felület, annál nagyobb az olaj eltávolítás
hatásfoka.
• Követelmény, hogy kis fajsúlyú legyen.
• Előny, ha hidrofób tulajdonságú.
• Előny, ha jó az olajmegkötő tulajdonsága, így nem ereszti el könnyen a már
eflvett olajat.
• Általában költségesebb, mint az olajlefölözés.
Fajtái
Természetes anyagok: fűrészpor, faforgács, tőzeg, szalma, perlit
Mesterséges anyagok: poliuretán hab, stironit, saporex
A poliuretán hab helyszínen keverhető két komponensből, térfogata mintegy
100-ára növekszik, és a felvenni képes olaj súlya is kb 100-szorosa a műanyag
súlyának. Kisajtolással visszanyerhető belőle az olaj.
Leggyakrabban a perlitet használják. Hátránya, hogy a szél szétfújja, emiatt
nehéz a kiszórás.
Merülőfallal együtt szokták használni, így az eltávolítást könnyítik meg.
Adszorbensek alkalmazása
• Adszorbens merülőfal alkalmazására is van példa. Itt a merülőfal vízáteresztő
és adszorbenssel van töltve. Csak vékony olajfilm esetén használható, mert
más esetben nagyon hamar megtelne és nehéz az eltávolítása. Szalmabálák
felfűzésével is készíthető ilyen fal, de csak kis sebesség esetén alkalmazható.
Nehéz olajak megfogására viszont ez a legalkalmasabb.
Egyéb megoldások
• Víz és levegő sugár: Az olaj terelésére használják, inkább csak átmenetileg a
merülőfal felállításáig. Vízsugárnak hátránya, hogy az olaj víz emulzió
kialakulását segíti.
• Légfüggöny: Ha szempont a hajózás biztosítása, akkor a légfüggöny jó
alternatíva lehet az olaj visszatartására. Perforált csövet fektetnek a víz alá.
Főlag akkor alkalmazzák, ha a szennyezés gyakran ismétlődik egy helyen.
Állóvízben vagy igen kis sebességeknél használható.
Egyéb megoldások
• Vegyszeres terelés: Egyes anyagok csökkentik a felületi feszültséget, ezáltal
meggátolják az olaj szétterülését. Jobban terjednek az olajnál, ezáltal
összetolják az olajfoltot. Csak néhány óráig hatnak, ezért az olajat gyorsan le
kell szedni.
Követelmény:
–
–
–
–
ne legyen mérgező a kiszórt mennyiségben
Biológiailag jól bontható legyen
Ne legyen gyúlékony
Széles hőmérséklettartományban legyen használható
• Szennyező hatás helyszíni megszüntetése:
– Biológiai lebontás serkentése, baktérium hozzáadásával. Ezzel egyidejűleg a
tápanyagot is adagolni kell számukra. (Pl. Exxon Valdez katasztrófánál a partot
műtrágyázták, hogy a lebontás gyorsuljon.)
– Diszpergáló szerek adagolása: Cseppekre bontják az olajat, ami által megnő a
felület, így a lebontás is felgyorsul. Használatuk vitatott, ezért csak végső
megoldásként használják. Potenciálisan mérgező hatásuk és oxigénelvonó
hatásuk van.
– Égetés: Nehéz fenntartani az égést, oxigénnel kell ellátni. Éghető adalékokat
szoktak bevetni (szalma, faforgács). 3 mm-nél vékonyabb olajfilm nem éghető.
– Süllyesztő anyagok: homok, téglapor, cement, hamu, kréta. Csak mély tavakban
és tengerekben alkalmazzák, és csak nagyon ritkán.
Hazai esetek
• Baja, 2004: a dunaföldvári hídtól a déli országhatárig
tartó 127 folyamkilométeren – a Duna vízminőségét
veszélyeztető szennyezések: a 2002-ben négy, a 2003 két,
2004 négy alkalommal történt olajszennyezés. 2-2
halpusztulás. Külön feladatot jelent a Duna-völgy több
mint 5 ezer négyzetkilométernyi vízrendszereinek, a majd
ezer kilométernyi belvízlevezető csatornának, a 12
távlati- és a 16 jelenleg üzemelő vízbázisnak a védelme.
Budapest felvizén (2004. okt.16.)
Kedden délután 13 óra 6 perckor érkezett a hír a Gyöngy
nevű átkelőhajótól, hogy a Szentendrei Duna-ág
befolyásánál, az 1657-es folyamkilométernél
olajszennyeződés úszik a Dunán. A szakszolgálat
értesítette az illetékes hatóságokat, akik megkezdték a
szennyezés forrásának felderítését, és lépéseket tesznek
annak megszüntetésére.
Hazánk alvízi szakaszán : 2006. október 3. A bolgár hatóságok
figyelmeztették a lakosságot, hogy ne használják a Duna vizét, miután
nagy kiterjedésű olajfolt jelent meg a folyó bulgáriai szakaszán
•
•
Az olajfolt 140 kilométer hosszú és átlagosan
100-150 méter széles, bár helyenként eléri a
400 méteres szélességet is. Az olaj valószínűleg
a Duna szerbiai szakaszán került a folyóba, bár
Belgrádban nem erősítették meg a szennyezés
tényét.
A bulgáriai Vidin város illetékesei felszólították
a lakosságot, hogy ne használják a vizet
öntözésre, állatok fürdetésére és ne is
halásszanak. A környezetvédelmi minisztérium
már felvette a kapcsolatot a Duna-menti
országokkal, hogy megtalálják a szennyezés
forrását. A vízhasználati tilalom ellenére a
lakosság nincs veszélyben és halpusztulásról
sem érkezett jelentés
Bécsben…
• Nem veszélyeztette hazánkat az a nagy mennyiségű
olaj, ami 2005. 08.05-én került a Dunába Bécs
olajkikötőjénél. Az Észak-Dunántúli Környezetvédelmiés Vízügyi Igazgatóságot az osztrák hatóságok nem
tájékoztatták az esetről, mivel a szennyeződés
várhatóan nem jut el a magyar vizekig.
• A szennyeződés körülbelül 60 ezer m2-en terült szét és
süllyedt le a fenékre. A kármentesítés négy hónapig
tartott.