Környezeti Kárelhárítás Környezetmérnök B.Sc. - BMEEOVKM3 Környezeti kárelhárítás rendkívüli szennyezések esetén - technológiák Előadó: Jolánkai Zsolt.

Az előadások a következő témára: "Környezeti Kárelhárítás Környezetmérnök B.Sc. - BMEEOVKM3 Környezeti kárelhárítás rendkívüli szennyezések esetén - technológiák Előadó: Jolánkai Zsolt."— Előadás másolata:

1 Környezeti Kárelhárítás Környezetmérnök B.Sc. - BMEEOVKM3 Környezeti kárelhárítás rendkívüli szennyezések esetén - technológiák Előadó: Jolánkai Zsolt Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 1

2 Vízben oldott szennyeződések elleni védekezés 2 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

3 Vízkormányzás Ha van lehetőség vízvisszatartásra, vagy átvezetésre Példa: Tiszai cianid szennyezésnél a Tisza-tóba kimenekült halakat elzárták a cianid hullám elől. Lehetőségek: Betározás Átvezetés Hígítás 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 3 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

4 Vízkormányzás Átvezetés esetén a szennyezőhullámot egy másik víztestbe vezetik el, amely kevésbé érzékeny a káros hatásokra. Átvezetés másik befogadóba Átvezetés másik vízgyűjtőbe Hígítás esetén a káros koncentrációt lehet lecsökkenteni már elfogadható mértékűre, hígítóvíz 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). 4 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

5 5 Vésztározás a szántón Ideiglenes szivattyúállás Körülsáncolás Vésztározás a Tisza töltés és a vasútvonal közti erdős területen Medertározás három kis csatornán a zsilipek lezárásával Higítóvíz a Nagykunsági öntöző csatornából és vésztározás a szántón H H H

6 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) 6 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

7 7

8 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) 8 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

9 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) 9 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

10 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 10 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

11 Védekezés kémiai kezeléssel Egyéb kémiai beavatkozások - fázisszétválasztás Vas eltávolítása Betározás Oxidálószerek adagolása Ülepítés Foszfor eltávolítása Betározás pH szabályozása Aluminium vagy vassók adagolása ülepítés 11 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

12 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 szerves anyag van az üledékben, vagy feldúsult nehézfém szennyezés. A kotrás hatására átmenetileg vízminőség romlás és halpusztulás is bekövetkezhet. Célszerű lezárni a víztestet, ha lehet. Vízinövények 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 12 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

13 Olajok eltávolítása a víz felszínéről 13 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

14 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 folyamatok. 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. 14 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

15 Szétterülés 15 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

16 Diszperzió 16 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt Emulzió

17 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 a 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 (CO 2 + H 2 O) 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. 17 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt

18 Az olajszennyezés jellemzői Az olajréteg vastagsága (mm) Az olajréteg térfogata (l/km 2 ) Észlelés 0,0000440éppen csak látható színes foltok 0,0000880ezüstös, összefüggő réteg 0,00015150gyengén szivárványos, összefüggő foltok 0,0003300erősen szivárványos, összefüggő foltok 0,0011000a színek sötétednek, összefüggő foltok 0,0022000sötét színek, összefüggő foltok Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 18

19 A várható folyamatok… Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 19

20 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 fenéklakókat (csigák, kagylók, stb.) különösen veszélyeztetik az olaj mérgező komponensei. Ennek táplálékhálózati következményei is lehetnek, ideértve az ember általi 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. Az olajszennyezések ökológiai hatásai Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 20

21 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 21

22 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 22 Froude szám Dimenziómentes szám az áramlási viszonyok jellemzésére A vízmozgás lehet: áramló, rohanó, kritikus A szám a tehetetlenségi és a nehézségi erők arányát írják le az adott folyadéktestre. ahol F t a tehetetlenségi, F n a nehézségi erő Szabad felszínű vízmozgás esetén: ahol v az áramlási sebesség, h a vízmélység Fr <1 áramló vízmozgás Fr = 1 kritikus vízmozgás Fr > 1 rohanó vízmozgás

23 Védekezési módszerek Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 23

24 Az olaj lokalizálása kis vízsebesség (<0.3 m/s) esetén: - 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 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 24

25 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 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 25

26 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 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 26

27 Átmeneti megoldások: Pallóból készült falak: jól alkalmazható kis vízfolyásokon. 10-20 cm-rel a 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 felvízen a vízszint a cső fölé kerüljön lehetőleg több, mint 0.5 méterrel. Részleges, vagy teljes elzárás Merülőfalak Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 27

28 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 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 28

29 A felhordószalagos olaj leszedők Olaj eltávolítása Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 29

30 Olaj eltávolítása Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 30 A felhordószalagos olaj leszedők

31 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 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 31

32 Olajcsapda: Leválasztja, szeparálja, majd eltávolítja az olajat Olaj eltávolítása Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 32

33 Minél 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 felvett 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 Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 33

34 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. Adszorbensek alkalmazása 34

35 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. Főleg akkor alkalmazzák, ha a szennyezés gyakran ismétlődik egy helyen. Állóvízben vagy igen kis sebességeknél használható. Egyéb megoldások 35

36 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. Egyéb megoldások Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 36

37 Hazai esetek a Duna vízminőségét veszélyeztető szennyezések: 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. 37

38 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 volt. 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. Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 38

39 Bécsben… Nem veszélyeztette hazánkat az a nagy mennyiségű olaj, ami 2005. 08.05-én került a Dunába Bécs olajkikötőjénél. Az Észak-Dunántúli Környezetvédelmi- és Vízügyi Igazgatóságot az osztrák hatóságok nem tájékoztatták az esetről, mivel a szennyeződés várhatóan nem jut el a magyar vizekig. A szennyeződés körülbelül 60 ezer m 2 -en terült szét és süllyedt le a fenékre. A kármentesítés négy hónapig tartott. Környezeti Kárelhárítás - 10 EA - Jolánkai Zsolt 39