Felszíni vizek minősége és terhelhetősége: a vízminőség-szabályozás új feltételrendszere a VKI tükrében Dr. Clement Adrienne BME VÍZI KÖZMŰ ÉS KÖRNYEZETMÉRNÖKI.

Az előadások a következő témára: "Felszíni vizek minősége és terhelhetősége: a vízminőség-szabályozás új feltételrendszere a VKI tükrében Dr. Clement Adrienne BME VÍZI KÖZMŰ ÉS KÖRNYEZETMÉRNÖKI."— Előadás másolata:

1 Felszíni vizek minősége és terhelhetősége: a vízminőség-szabályozás új feltételrendszere a VKI tükrében Dr. Clement Adrienne BME VÍZI KÖZMŰ ÉS KÖRNYEZETMÉRNÖKI TANSZÉK 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3. Tel:

2 Felszíni víz (befogadóra) vonatkozó követelmények változása
Felszíni víz minősítés (MSZ 12749): állapotértékelés, vizek minősítése (5 osztály) – nincs jogkövetkezmény! Víz Keretirányelv (220/2004. (VII.21.) Korm. Rendelet a felszíni vizek minősége védelmének szabályairól) + Új EQS rendelet (10/2010 (VIII.14) VM rendelet a felszíni víz vízszennyezettségi határértékekről és azok alkalmazásának szabályairól) → „Jó állapot” elérése kötelező, intézkedési kényszer! Emisszió (kibocsátási) és az immissziós (befogadó határértéken alapuló) szabályozást össze kell hangolni!

3 Terhelhetőség („immissziós”) alapú kibocsátás szabályozás
Jó ökológiai és kémiai állapot Célkitűzés a víztestekre Víz Keretirányelv A kibocsátott, tisztított szennyvízre vonatkozó elfolyó vízminőségi követelményeket terhelhetőségi számítások alapján kell megállapítani, valamint több komponensre is kiterjeszteni, és amennyiben a VKI által előírt, a befogadóra vonatkozó víztípustól függő vízminőségi célállapot (jó ökológiai és kémiai állapot) nem teljesül, szigorítani kell. Jogi kényszer: Vízgyűjtő-gazdálkodási terv (VKKI, 2010) 10/2010 VIII.17. VM rendelet rendelet a vízszennyezettségi határértékekről 220/2004 Korm.rend. a a felszíni vizek minősége védelmének szabályairól

4 Következtetések az állapotértékelésből (OVGT, 2010)
A VKI célkitűzésének elérését a szennyvíz eredetű terhelések akadályozzák Oxigén háztartást zavaró anyagok (szervesanyag és Kjeldahl -N) – kis vízhozamú élővizek Foszfor – felszíni vizek (nem csak az állóvíz befogadók, hanem a síkvidéki vízfolyások és a dombvidéki kisvízfolyások is érzékenyek a tározók miatt) Nitrát – felszín alatti vizek (sekély porózus és karszt) A problémák a felszíni vizek esetében súlyosabbak!

5 Felszíni vizek minősítése a szennyezésre érzékeny állapotjellemzőkre
Biológia állapot: minősítés a fitobenton (bevonatban található algák) szerint Az ökológiai állapot támogató kémiai elemei (sótartalom, szervesanyagok és növényi tápanyagok)

6 Szennyezések okai: Tápanyagterhelés (P) megoszlása források szerint
Szennyvízterhelés a nagy városokra koncentrálódik Dombvidék: terhelés 70%-ban diffúz Síkvidék: pontszerű – diffúz arány 50% - 50%

7

8 az EU VKI figyelembe vétele
Új szempontok a tisztítási követelmények (kibocsátási határértékek) megállapításánál: az EU VKI figyelembe vétele Minimum feltétel (91/271 EC, 2008/1/EC) → 28/2004 (XII. 25.) KvVM rendelet technológiai határértékei); A kibocsátott tisztított szennyvíz előírásokat terhelhetőségi számítások alapján kell megállapítani, valamint több komponensre is kiterjeszteni, és amennyiben a VKI által előírt, a befogadóra vonatkozó, víztípustól függő vízminőségi célállapot (jó ökológiai és kémiai állapot) nem teljesül, szigorítani kell; A terhelhetőség vizsgálatát a vízjogi engedélyezés során el kell végezni, a VKI szerinti vízgyűjtő gazdálkodási tervek (VGT) készítésével összhangban.

9 Befogadóra előírt határérték: 10/2010. (VIII. 18.) VM rendelet
2. § (1) A felszíni víz jó állapotának eléréséhez és megőrzéséhez az 1. és 2. mellékletben meghatározott környezetminőségi és vízminőségi határértékek (a továbbiakban együtt: vízszennyezettségi határértékek) betartását biztosítani kell. (2) A felszíni vízre vonatkozó vízszennyezettségi határértékeknek való megfelelés időpontját úgy kell meghatározni, hogy a vízgyűjtő-gazdálkodási tervben a víztestre meghatározott környezeti célkitűzés elérésének idejére a felszíni víz jó állapota teljesüljön.

10 Kibocsátás szabályozása: 28/2004. (XII. 25
Kibocsátás szabályozása: 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet „A vízszennyező anyagok kibocsátásaira vonatkozó határértékekről és alkalmazásuk egyes szabályairól” A rendelet kétféle kötelező határértéket tartalmaz: Technológiai határérték: egyes gazdasági, háztartási, település-üzemeltetési tevékenységek általi szennyvíz kibocsátásra a rendelet 1. számú melléklet szerint megállapított vízszennyező anyag kibocsátási koncentráció, vagy fajlagos kibocsátási érték. Területi határérték: a vízszennyező anyag közvetlen bevezetésére, a vízminőség-védelmi területi kategóriák figyelembevételével a rendelet 2. számú melléklete szerint megállapított kibocsátási koncentráció érték. Egyedi határérték: a hatóságoknak lehetőségük van egyedi elbírálás alapján a határértékek szigorítására vagy enyhítésére. Az egyedileg megszabott határértékek minimális és maximális értékeinek tartományát az 5. számú melléklet adja meg.

11 A határértékek alkalmazását a 220/2004. (VII. 21. ) Korm
A határértékek alkalmazását a 220/2004. (VII. 21.) Korm. Rendelet szabályozza: „A felügyelőség a kibocsátási határértéket a technológiai határérték és a területi határérték alapján határozza meg a következők szerint: ha a tevékenységre van technológiai kibocsátási határérték, akkor kibocsátási határértéknek azt kell előírni; ha a tevékenységre vagy a kibocsátásra jellemző szennyező anyagok közül egy adott szennyező anyagra nincs technológiai határérték, akkor a vonatkozó területi határértéket kell előírni kibocsátási határértéknek.”

12 Technológiai határérték települési szennyvízkibocsátásra

13 A 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet fontosabb területi határértékei
Kompo-nens Kiemelt (régi I.) Érzékeny (régi II.) Időszakos vízfolyás Normál (régi III-VI.) pH 6,5-8,5 6,5-9 KOICr g/m3 50 100 75 150 BOI5 g/m3 15 30 25 NH4-N g/m3 2 10 5 20 Összes N g/m3 35 55 Összes P g/m3 0.7 Oldószer extr. g/m3 Lebegő-anyag, g/m3 200

14 Területi kategóriák (érzékeny és sérülékeny területek)

15 Terhelhetőség Az a „tartalék”, ami a befogadó öntisztulását figyelembe véve, a meglévő (kiinduló) állapot és a célállapot között egy adott víztest esetében az antropogén behatásokra „rendelkezésre áll”. Kémiai értelemben a mértékadó vízhozam (Qm) és a befogadóban megengedett koncentráció növekmény (dC = EQS – Ch) ismeretében, a kettő szorzatából áll elő: Em = Qm x dC. Mind a kiindulási, mind pedig a tervezett, jövőbeli állapotot befolyásolja a szabályozandó szennyvízkibocsátás mellett meglévő egyéb (pontszerű, diffúz és felvízről érkező) szennyező források megléte. A felvízi hatás.

16 DC = f (Q/q) Mitől függ a terhelhetőség?
Pontszerű bevezetés, x=0, C=C0 kezdeti feltételt alkalmazva a szennyezőanyag folyás irányú koncentrációja elsőrendű kinetikát feltételezve, mértékadó vízhozam (stacionárius állapot) azonnali elkeveredés (keskeny folyó) mellett: C(x) = C0 exp (-k x/vx) k - a lebomlás sebességét jellemző kinetikai állandó vx - a vízfolyás középsebessége. Ch - a bevezetés feletti háttér koncentráció, Q - a befogadó (terhelési állapot szempontjából mértékadó) vízhozama, Csz - a szennyvíz minőségét jellemző koncentráció, q - a szennyvíz hozama dC = Cszq/(Q+q) A befogadóban várható vízminőségi hatás a hígulási aránytól függ! dC DC = f (Q/q)

17 DC ≈ Cbefogadó HÉ = (Csz * q) /Qm
A befogadóra megkívánt vízminőség eléréséhez szükséges minimális hígulás a kötelező (technológiai) kibocsátási határértékek alkalmazása mellett, elhanyagolható mértékű háttérterhelést feltételezve DC ≈ Cbefogadó HÉ = (Csz * q) /Qm → Q/q Kompo-nens Nyers szennyvíz (mg/l) Tisztított szennyvíz* (mg/l) Befogadó határérték** (mg/l) Minimális hígulási arány Q/q (-) BOI5 25 3-4 6 – 8 KOIcr 125 15-40 3 – 8 ÖN 40-120 15, 10, (-) 2 – 5 (40) ÖP 8-20 2, 1, (-) 0,08-0,4 3 – 25 (250) * 28/2004 kr. technológiai határérték ** 10/2010 VM r. 2. melléklet, víztípus függő határérték

18 Tisztítási követelmény megadása (elfolyó víz minőségére vonatkozó határérték) az immissziós határérték (CHÉ), a háttér koncentráció (Cháttér)és a befogadó hígító kapacitásától (Q/q) függően Példa: Település 3000 LE qfajl = 100 l/fő/nap, q = 300 m3/nap = 3.5 l/s Befogadó: Qm = 0.1 m3/s = 100 l/s → Q/q ≈ 30 hígulási arány Megengedhető foszforterhelés a szennyvíztelepről: CHÉ = 0.2 mg/l, Cháttér = 0.1 mg/l → DCmax = CHÉ – Cháttér = 0.1 mg/l Emax = Dcmax * Qm = 0.1 mg/l * 100 l/s = 10 mg/s Előírandó elfolyó vízminőségi határérték: Celf = Dcmax * Qm / q ≈ 3 mg/l

19 Terhelések és hatások:
Szvt. Kapacitás (LE) Jelentős hatás > 64% 48% 47% < 2000 19% Összes 38% Terhelések és hatások: A befogadóra gyakorolt hatás szempontjából jelentős terhelést okozó szennyvízbevetések (2015-ös állapot) A terhelés jelentős, ha önmagában is elegendő ahhoz, hogy a befogadóra előírt célkitűzés teljesítését megakadályozza.

20 Kommunális szennyvízbevezetések (2015)
Szennyvízbevezetések a befogadó víztestre számított hígító kapacitás szerint rendezve Szennyvízzel terhelt vízfolyások ökológiai állapota, különböző hígulási viszonyok mellett

21 Terhelhetőség meghatározásának kritikus kérdései
Hol kell a határértékeknek megfelelni? Hogyan vehetők figyelembe a nem konzervatív szennyezők? Milyen vízhozam tekinthető mértékadónak? Állóvizek, speciális esetek? Háttér hatás, több szennyezőforrás hogyan kezelhető? …

22 Vízminőségi kritériumok ellenőrzése
Monitoring feladata általában → a víztest állapota a szennyezés hatásának kimutatása szempontjából „reprezentatív” hely(ek)en A VKI 3 féle monitoringot ír elő, a vizsgálat célja eltérő: Feltáró monitoring Operatív monitoring Vizsgálati monitoring C < EQS C > EQS C = ? Elkeveredési zóna Keresztszelvényben változó koncentráció Folyásirány mentén változó koncentráció

23 Keveredési zóna Gyakorlat: L = 10 x B (m), vagy L =1 km (B<100m),
2008/105/EC 10/2010 (VIII.18) VM rend. A keveredési zónában az EQS túllépés megengedett! Meghatározás: Áramlási viszonyok befolyásolják L = F (B2, Dy, vx) CIS útmutató: több lépéses vizsgálat: - jelentős-e a terhelés? - egyszerűsített számítás (elkeveredés utáni koncentráció növekmény az EQS %-ában) - modell (2D, 3D) Gyakorlat: L = 10 x B (m), vagy L =1 km (B<100m), feltételezve, hogy L < a víztest teljes hosszának 10%-a

24 DC = f (Q/q) Nem konzervatív anyagok
Lebomló szennyezőanyag folyás irányú koncentrációja elsőrendű kinetikát feltételezve, mértékadó vízhozam (stacionárius állapot) és azonnali elkeveredés (keskeny folyó) esetén: C(x) = C0 exp (-k x/vx) k - a lebomlás sebességét jellemző kinetikai állandó vx - a vízfolyás középsebessége. Ch - a bevezetés feletti háttér koncentráció, Q - a befogadó (terhelési állapot szempontjából mértékadó) vízhozama, Csz - a szennyvíz minőségét jellemző koncentráció, q - a szennyvíz hozama dC = Cszq/(Q+q) A befogadóban várható vízminőségi hatás a hígulási aránytól függ! dC DC = f (Q/q)

25 Szennyezés hatása az oxigén háztartásra
C – oldott oxigén (mg/l) L – biológiailag bontható szervesanyag (BOI, mg/l) k1 – lebontási tényező (1/nap) ka – oxigén beviteli tényező (1/nap) (Streeter and Phelps, 1925) Kritikus hely Szerves (szennyvíz) terhelés hatása az oldott oxigén koncentrációra

26 Szentlélek-patak, Szécsény SZVT – fejlesztés előtti és utáni állapot

27

28 esetén javasolt a nitrifikáció alkalmazása.
Szennyvíztisztítási követelmények az oxigén háztartás miatt kockázatos befogadókra A szennyvízbevezetések esetén a nitrifikáció (NH4-N eltávolítás) előírása a befogadó víztestre számított hígulási arány alapján meghatározható, dombvidéken Q/q<30, síkvidéken Q/q <100, pangó víznél Q/q <200 esetén javasolt a nitrifikáció alkalmazása. Kritikus vízhozam a hígulási arány számításához: valamely kisvizes (pl.90%-os tartósságú, augusztusi 80%-os tartósságú vízhozam)

29 Mértékadó vízhozam Mire vonatkozik a vízminőségi határérték? AA-EQS, MAC-EQS, 90%-EQS Qátlag, Q50%, Q90%, Qmin ? EU útmutató: Q90% Időszakos vízfolyás: tartósságtól függ, szélső esetben Q=Qszennyvíz Csatornák: üzemállapotok szerint (belvíz, öntözés)

30 Elkeveredési zóna a tavi áramlásoktól függ (szél hatása, vízmélység)
Állóvizek Terhelésre különösen érzékenyek (tápanyagok: foszfor, veszélyes anyagok) Elkeveredési zóna a tavi áramlásoktól függ (szél hatása, vízmélység) A hígítási egyenlet nem használható Közelítés (konzervatív) V – az állóvíz befogadó víztérfogata  – az állóvíz tartózkodási ideje

31 Több szennyezőforrás, háttérterhelés
Monitoring (anyagáramok meghatározása, „göngyölítés”)

32 Felszíni víztest befogadóba történő szennyvízbevezetés engedélyezése esetén szükséges lépések
Víztest jelenlegi állapota Célállapot Eléri a célállapotot? igen nem Megengedhető terhelés meghatározása Szükséges terhelés csökkenés meghatározása A szennyvíztisztító működésbe lépése után is elérhető a célállapot? igen A meglévő pontforrások szabályozásával elérhető a célállapot? Emissziós határérték szigorítása nem nem igen igen A diffúz terhelések csökkentésével elérhető a célállapot? Van-e egyéb, tervezett (új) szennyvíztisztító telep a víztesten? nem van igen A felvízi vízminőség javításával elérhető a célállapot? nincs nem A tisztítási követelmény megfelelő, kibocsátási engedély kiadható Másik befogadó, vagy a célállapot nem teljesíthető (enyhébb cél)

33 Következtetések A VKI-ból származó új kritrériumok: befogadó határérték, terhelhetőség térben, időben változó állapotok: statisztikai alapú megközelítés → egyedi mérlegelést igényel! Szennyvízbevezetés, szennyvíztisztítási igény: A terhelésre érzékeny, kis vízhozamú befogadóknál az utótisztítás (pl. tavak, szűrőmezők) szükséges lehet, vizsgálandó az alternatív befogadó, illetve a tisztított szennyvíz elszikkasztásának lehetősége. Szabályozás Joghézagok kezelése (összehangolás, hiányzó jogszabályok) Útmutatók, gyakorlati szempontok Monitoring elkerülhetetlen Emisszió, immisszió, vízhozam! Feladatok összehangolása (Felügyelőség, VIZIG, Üzemeltető)

34 Köszönöm a figyelmet!

35 A SZENTLÉLEK-PATAK TERHELHETŐSÉGÉNEK VIZSGÁLATA
vízgyűjtőterülete 117,80 km2, szabályozott, mély vezetésű, 2-3 m széles ásott trapéz szelvényű meder

36 Szécsényi regionális szennyvíztisztító telep
Jelenlegi Bővítés után Kapacitás m3/nap 2000 2500 LAE 15000 24000 Elfolyó vízminőségi határérték (technológiai) mg/l BOI5 25 KOIcr 125 75 LA 35 Elfolyó vízminőségi határérték (egyedi) mg/l NH4-N 10 2/20* ÖN 55 25/50* ÖP 5 (2) Mért értékek m3/nap 50 – 130 mg/l 11-30 mg/l 21-54 mg/l 3-6 mg/l

37 Szentlélek-patak vízminősége: sótartalom és oxigén háztartás
Szécsény, időszak, adatforrás: KDV-KöTeViFe Vonalak: fizikai-kémiai minősítő rendszer, 5. típusra vonatkozó osztályhatárai, kék – kiváló/jó, zöld – jó/mérsékelt, narancs – mérsékelt/gyenge, piros – gyenge/rossz)

38 Szentlélek-patak vízminősége: növényi tápanyagok
Szécsény, időszak, adatforrás: KDV-KöTeViFe Vonalak: fizikai-kémiai minősítő rendszer, 5. típusra vonatkozó osztályhatárai, kék – kiváló/jó, zöld – jó/mérsékelt, narancs – mérsékelt/gyenge, piros – gyenge/rossz)

39 PATAK MINŐSÍTÉSE Komponens Év Cátlag Csoport/minősítés Vezetőképesség
2009 1118 uS/cm 2010 1151 2011 1220 Sótartalom (mérsékelt) Klorid 98 mg/l 76 70 2008 7,8 pH (helyszíni mérés) Savasodási állapot 8,1 (kiváló) Oldott oxigén telítettség 39,3 Oxigén háztartás % 64,9 73,0 Oldott oxigén 4,7 7,3 7,6 Biokémiai oxigénigény (BOI5) 8,5 4,8 6,8 Oxigénfogyasztás (KOId) 34,5 18,0 24,0 Ammónium-nitrogén 9,1 2,7 5,2 Nitrit-nitrogén 0,3 0,2 Nitrát-nitrogén 5,5 Növényi tápanyagok (gyenge) 6,7 Ortofoszfát-P 435 376 325 Összes foszfor 855 533 507 Összes nitrogén 16,8 10,4 PATAK MINŐSÍTÉSE

40 Mintavételi helyek Ipoly a patak torkolat felett Szentlélek patak felvíz Tisztított szennyvíz Alvíz elkeveredés után Alvíz 2,2 km-re

41 Szentlélek-patak vízhozama
Q = 45 l/s

42 Felmérés kisvizes időszakban – jelenlegi és előrejelzett

43

44 Vízminőségi modell paraméterezése

45 Előrejelzés kisvizes állapotra
Jelenlegi (mért és számított) és a telep bővítése és korszerűsítése utáni, Q = 45 l/s vízhozamnál előrejelzett koncentrációk * Szigorúbb P határértékkel

46 Éves átlag előrejelzése
A mederbeli koncentráció a szennyvíz terhelés és az összes egyéb (diffúz) szennyezés eredőjeként alakul ki, Az egyéb terhelések változatlan tartása mellett a szennyvíz eredetű koncentráció növekmény változását vetítjük a jelenlegi állapotra. Paraméter 2011 (jelen) Fejlesztés után Old.oxigén, mg/l 7,6 8,3 BOI5, mg/l 6,8 1,56 KOId, mg/l 24 9,89 NH4-N, mg/l 5,2 3,01 NO2-N, mg/l 0,31 0,22 NO3-N, mg/l 6,7 7,37 Össz. N, mg/l 4,67 PO4-P, mg/l 0,32 0,47 (0,11)* Össz. P, mg/l 0,51 0,7 (0,25)* Cl, mg/l 70 71 Vezetőképesség, µS/cm 1220 1225

47 Alvizi hatások: Ipoly

48 Alvizi hatások: Ipoly dC* az elkeveredésből számítható növekmény

49 Elkeveredési zóna számítása
Q m3/s v m/s B m H Dy m2/s L1 L2 0,044 0,06 2,8 0,26 0,0019 27 81 0,15 0,1 3,0 0,45 0,0038 82 1,02 0,6 3,1 0,60 0,0054 106 319 3,03 1,4 3,2 0,68 0,0062 246 738 Monitoring pont: 700 m-rel a bevezetés alatt

50 Terhelhetőség vizsgálat - összegzés
A Szentlélek-patak jelenleg szennyezett állapota egyértelműen betudható a szennyvíztelepről érkező terhelés hatásának. A telep bővítése és rekonstrukciója az elfolyó vízminőség jelentős javulását és a patak terhelésének csökkenését eredményezi. Vízminőség javulás elsősorban az oxigén háztartás jellemzőiben várható. Ezeknél a paramétereknél a VKI szerinti, típus-specifikus vízminőségi célok (jó állapot) elérhetők lesznek. A tápanyagok és a sótartalom esetében a telep rekonstrukciót követően a hatóság (KDV KTVF) által már megállapított elfolyó vízminőségi határértékek betartása esetén sem lesz elérhető a célállapot. Ennek oka egyrészt a patak egyéb szennyezőforrásokból, főként a talajvízből származó diffúz terhelése (nitrát), másrészt az elegendő hígítást biztosító vízhozam hiánya. Az elkeveredési zóna elhelyezkedését és a vízfolyás öntisztuló képességét figyelembe véve a szennyvízterhelésből származó vízminőségi hatások ellenőrzésére a 22-es főútút Szécsény városi hídnál található szelvénye javasolt.

51 Köszönöm a figyelmet!