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

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

1 Dr. Clement Adrienne Felszíni vizek minősége és terhelhetősége: a vízminőség-szabályozás új feltételrendszere a VKI tükrében BME VÍZI KÖZMŰ ÉS KÖRNYEZETMÉRNÖKI TANSZÉK 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3. Tel: 1 463 1533 email: clement@vkkt.bme.hu

2 Felszíni víz (befogadóra) vonatkozó követelmények változása Felszíni víz minősítés (MSZ 12749): állapotértékelés, vizek minősítése (5 osztály) – nincs jogkövetkezmény!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!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 Viszonyítási alap: zavartalan (antropogén hatásoktól mentes) állapot, ez a kiváló Mit jelent a „jó állapot”? Víztípusok Típus-specifikus referencia viszonyok A biológiai, hidrológiai és a morfológiai jellemzők nem jeleznek emberi beavatkozást; a szennyező-anyagok koncentrációja megfelel a természetes háttérértékeknek, szintetikus anyagok nem mutathatók ki; a vízhez kötődő élőhelyek számára biztosított a megfelelő vízmennyiség. Típusokra meghatározott jó állapot Kismértékű eltérés a kiváló állapottól Célkitűzés víztestekre (869 vízfolyás, 296 állóvíz, 185 FAV)

4 Water quality assessment: Classification of ecological status according to WFD requirements River and lake water bodies

5 Nem jó állapot oka: 90%-ban hidro- morfológiai hatások, 50%-ban szennyezések (tápanyag-terhelés) Felszíni víztestek ökológiai állapota Vízfolyások Állóvizek VGT által jellemzett időszak: 2006-2008

6

7 EUTROFIZÁCIÓ MIATT NEM JÓ ÁLLAPOTÚ VÍZTESTEK ÉS VÍZGYŰJTŐIK Ország területének 55%-a

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

9 Szennyvízbevezetések 694 kommunális szennyvíztisztító telep (1663 településről összegyűjtött háztartási és ipari szennyvíz) 202 közvetlen ipari kibocsátó

10 Kritikus hely Szerves (szennyvíz) terhelés hatása Oldott oxigén modell (Streeter and Phelps, 1925) C – oldott oxigén (mg/l) L – biológiailag bontható szervesanyag (BOI, mg/l) k 1 – lebontási tényező (1/nap) k a – oxigén beviteli tényező (1/nap) Vízminőségi hatás: Szervesanyag eltávolítás és nitrifikáció alkalmazása különböző hígulási viszonyoknál (Q folyó /q szennyvíz )  C = f (Q/q) A befogadóban várható vízminőségi hatás a hígulási aránytól függ!

11 Váradi Zsolt – Fehér Gizella Alsó-Duna-völgyi Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság

12 Hígulási arány (átlag) 10 100 1000 10000 Gyenge/rosszMérsékeltJóKiváló Makr.gerinctelenekFitobenton Fizikai-kémiai jellemzők Szennyvízzel terhelt vízfolyások ökológiai állapota A szennyvízbevezetéshez tartozó hígulási arány átlagos értékének függvényében Szennyvíztisztítás Szervesanyag eltávolítás és nitrifikáció alkalmazása különböző hígulási viszonyoknál (Q folyó /q szennyvíz )

13 Szvt. Kapacitás (LE) Jelentős hatás > 100 000 64% 10 000 - 100 000 48% 2 000 - 10 000 47% < 2000 19% Összes38% A terhelés jelentős, ha önmagában is elegendő ahhoz, hogy a befogadóra előírt célkitűzés teljesítését megakadályozza. Terhelések és hatások: A befogadóra gyakorolt hatás szempontjából jelentős terhelést okozó szennyvízbevetések (2015-ös állapot)

14 Hatás a felszíni befogadóra Projektek száma, db. Projekt forrása, Mrd Ft Összes (EU támogatás) Javulás várható66148 (123) Semleges93254 (209) Romlás várható56120 (101) KEOP Szennyvizes projektek értékelése környezeti hatás szempontjából o Meglévő csatorna-szennyvíz rendszerek bővítése, o új csatornahálózat kiépítése a hozzá tartozó szennyvíztisztító teleppel. 215 db. szennyvizes tárgyú KEOP projekt, kezdés ideje 2008-2011, befejezés 2011-2015 között, 522 Mrd Ft beruházási összköltség

15 Terhelhetőség („immissziós”) alapú kibocsátás szabályozás Víz Keretirányelv Jó ökológiai és kémiai állapot 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 Célkitűzés a víztestekre 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.

16 Új szempontok a tisztítási követelmények megállapításánál: az EU VKI figyelembe vétele 1.Minimum feltétel (91/271 EC, 2008/1/EC) → 28/2004 (XII. 25.) KvVM rendelet technológiai határértékei); 2.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; 3.A terhelhetőség vizsgálatát a vízjogi engedélyezés során el kell végezni, a VKI szerinti vízgyűjtő gazdálkodási tervek (VGT) készítésével összhangban.

17 A terhelhetőség alatt, jogi értelemben a felszíni vizek 10/2010. (VIII. 18.) VM rendelet 2. mellékletében megadott vízminőségi kritériumok teljesítését biztosító terhelési célállapot értjük, melyet a 220/2004. (VII. 21.) Kormányrendelet az alábbiak szerint fogalmaz meg: „előzetes víz szennyezettségi vizsgálatok és a vonatkozó víz szennyezettségi határérték alapján az illetékes környezetvédelmi felügyelőség által megállapított olyan mértékű, még megengedhető terhelés, amely mellett még biztosítható a környezeti célkitűzés elérése”. Terhelhetőség – jogi értelmezés

18 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”.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 és a befogadóban megengedett koncentráció növekmény (dC = EQS – Ch) szorzatából áll elő.Kémiai értelemben a mértékadó vízhozam és a befogadóban megengedett koncentráció növekmény (dC = EQS – Ch) szorzatából áll elő. Mind a kiindulási, mind pedig a tervezett, jövőbeli állapotot befolyásolja a vizsgált, szabályozandó szennyvízkibocsátás mellett meglévő egyéb (pontszerű, diffúz és felvízről érkező) szennyező források megléte (Ch).Mind a kiindulási, mind pedig a tervezett, jövőbeli állapotot befolyásolja a vizsgált, szabályozandó szennyvízkibocsátás mellett meglévő egyéb (pontszerű, diffúz és felvízről érkező) szennyező források megléte (Ch). Terhelhetőség – műszaki definíció

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

20 Tisztítási követelmény megadása (elfolyó víz minőségére vonatkozó határérték) az immissziós határérték (C HÉ ), a háttér koncentráció (C háttér )és a befogadó hígító kapacitásától (Q/q) függően  C max = C HÉ – C háttér = 0.1 mg/l Példa: Település 3000 LE → 100 l/fő/nap → 300 m 3 /nap → 3.5 l/s Befogadó KÖQ = 0.1 m 3 /s → Q/q ≈ 30

21 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,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)Kritikus vízhozam a hígulási arány számításához: valamely kisvizes (pl.90%-os tartósságú, augusztusi 80%-os tartósságú vízhozam)

22 Terhelhetőség meghatározásának kritikus kérdései Mi a kiinduló állapot (jelenlegi vízminőség)? Hol kell a határértékeknek megfelelni? Milyen vízhozam tekinthető mértékadónak? Állóvizek, speciális esetek? Háttér hatás, több szennyezőforrás hogyan kezelhető? …

23 Monitoring → a víztest állapota a szennyezés hatásának kimutatása szempontjából „reprezentatív” hely(ek) Vízminőségi monitoring szerepe Elkeveredési zóna C < EQS C > EQS Vizsgálat célja: Feltáró monitoring Operatív monitoring Vizsgálati monitoring C = ?

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

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

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

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

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

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

30 Szécsényi regionális szennyvíztisztító telep Jelenlegi Bővítés után Kapacitás m 3 /nap20002500 LAE1500024000 Elfolyó vízminőségi határérték (technológiai) mg/l BOI 5 25 KOI cr 12575 LA35 Elfolyó vízminőségi határérték (egyedi) mg/l NH4-N102/20* ÖN5525/50* ÖP105 (2) 1100-1500 m 3 /nap 50 – 130 mg/l 11-30 mg/l 21-54 mg/l 3-6 mg/l Mért értékek

31 Szécsény, 2009-2011 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) Szentlélek-patak vízminősége: sótartalom és oxigén háztartás

32 Szécsény, 2009-2011 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) Szentlélek-patak vízminősége: növényi tápanyagok

33 KomponensÉvC átlag Csoport/minősítés Vezetőképesség20091118 uS/cm20101151 20111220 Sótartalom (mérsékelt) Klorid200998 mg/l201076 201170 20087,8 pH (helyszíni mérés) 20097,8Savasodási állapot 20108,1(kiváló) Oldott oxigén telítettség200939,3 Oxigén háztartás (mérsékelt) %201064,9 201173,0 Oldott oxigén20094,7 mg/l20107,3 20117,6 Biokémiai oxigénigény (BOI5)20098,5 mg/l20104,8 20116,8 Oxigénfogyasztás (KOId)200934,5 mg/l201018,0 201124,0 Ammónium-nitrogén20099,1 mg/l20102,7 20115,2 Nitrit-nitrogén20090,3 mg/l20100,2 20110,3 Nitrát-nitrogén20095,5 Növényi tápanyagok (gyenge) mg/l20107,3 20116,7 Ortofoszfát-P2009435 mg/l2010376 2011325 Összes foszfor2009855 mg/l2010533 2011507 Összes nitrogén200916,8 mg/l201010,4 20116,7 PATAK MINŐSÍTÉSEPATAK MINŐSÍTÉSEPATAK MINŐSÍTÉSEPATAK MINŐSÍTÉSE

34 Mintavételi helyek 1.Ipoly a patak torkolat felett 2.Szentlélek patak felvíz 3.Tisztított szennyvíz 4.Alvíz elkeveredés után 5.Alvíz 2,2 km-re

35 Szentlélek-patak vízhozama Q = 45 l/s

36 Felmérés kisvizes időszakban – jelenlegi és előrejelzett

37

38 Vízminőségi modell paraméterezése

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

40 Paraméter2011 (jelen)Fejlesztés után Old.oxigén, mg/l7,68,3 BOI 5, mg/l6,81,56 KOI d, mg/l249,89 NH 4 -N, mg/l5,23,01 NO 2 -N, mg/l0,310,22 NO 3 -N, mg/l6,77,37 Össz. N, mg/l6,74,67 PO 4 -P, mg/l0,320,47(0,11)* Össz. P, mg/l0,510,7(0,25)* Cl, mg/l7071 Vezetőképesség, µS/cm12201225 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.

41 Alvizi hatások: Ipoly

42 Ipoly dC* az elkeveredésből számítható növekmény

43 Elkeveredési zóna számítása Monitoring pont: 700 m-rel a bevezetés alatt

44 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.

45 Következtetések A VKI-ból származó új kritrériumok: befogadó határérték, terhelhetőségA VKI-ból származó új kritrériumok: befogadó határérték, terhelhetőség –térben, időben változó állapotok: statisztikai alapú megközelítés –→ egyedi mérlegelést igényel! Szennyvízbevezetés, szennyvíztisztítási igény: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. SzabályozásSzabályozás –Joghézagok kezelése (összehangolás, hiányzó jogszabályok) –Útmutatók, gyakorlati szempontok Monitoring elkerülhetetlenMonitoring elkerülhetetlen –Emisszió, immisszió, vízhozam! –Feladatok összehangolása (Felügyelőség, KöVizig)