VÍZMINŐSÉG- SZABÁLYOZÁS

VÍZMINŐSÉGSZABÁLYOZÁS (BMEEOVK IK08) DR. CLEMENT ADRIENNE egy. docenss KOVÁCS ÁDÁM SÁNDOR doktorandusz ELŐADÁSOK: Hétfő 1415-1645 RÉSZVÉTEL AJÁNLOTT GYAKORLATI ÓRÁK: Péntek 1015-1145 (+,#) RÉSZVÉTEL KÖTELEZŐ KÖVETELMÉNYEK: 2 ZÁRTHELYI (március 27., május 15.) VIZSGA: ÍRÁSBELI ÉS SZÓBELI SEGÉDANYAGOK: www.vkkt.bme.hu ELŐADÁSOK, PÉLDÁK, FELKÉSZÍTŐ KÉRDÉSEK BME VÍZI KÖZMŰ ÉS KÖRNYEZETMÉRNÖKI TANSZÉK

TÁRGY FELÉPÍTÉSE, TÉMAKÖRÖK VÍZMINŐSÉGSZABÁLYOZÁS CÉLJA, FELADATA, ESZKÖZEI BEVEZETŐ ELŐADÁS, EGYSZERŰ SZABÁLYOZÁSI PÉLDA VÍZMINŐSÉG MEGHATÁROZÁSA, VÍZSZENNYEZŐK ÉS VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK VÍZMINŐSÍTÉS, VÍZMINŐSÉGI MONITORING ÚJ FELADATOK: VÍZ KERETIRÁNYELV TRANSZPORT FOLYAMATOK VIZEKBEN TRANSZPORT EGYENLET (KONVEKCIÓ, DIFFÚZIÓ, TURBULENS DISZPERZIÓ) ANALITIKUS MEGOLDÁSOK, ELKEVEREDÉSI PÉLDÁK (2D, 1D CSÓVA SZÁMÍTÁS) VÍZFOLYÁSOK OXIGÉN HÁZTARTÁSÁNAK SZÁMÍTÁSA STREETER-PHELPS MODELL ÉS TOVÁBBFEJLESZTÉSEI SZENNYVÍZBEVEZETÉSEK HATÁSÁNAK SZÁMÍTÁSA, PÉLDÁK OXIGÉN HÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSA BAKTERIOLÓGIAI SZENNYEZÉS TAVAK, EUTROFIZÁLÓDÁS, TÓSZABÁLYOZÁS TAVAK JELLEMZŐI: MORFOLÓGIA, VÍZMÉRLEG, VÍZMOZGÁSOK, TÁPANYAGFORGALOM ÖSSZES P MODELL (VOLLENWEIDER), EUTROFIZÁLÓDÁS EUTROFIZÁCIÓ MODELLEZÉSE DIFFÚZ TERHELÉS MEGHATÁROZÁSA ÉS CSÖKKENTÉSÉNEK MÓDSZEREI VÍZMINŐSÉGSZABÁLYOZÁS ESZKÖZEI HAZAI ÉS UNIÓS: JOGI ÉS GAZDASÁGI ESZKÖZÖK CSATORNÁZÁS-SZENNYVÍZTISZTÍTÁS SZEREPE A VÍZMINŐSÉGVÉDELEMBEN, EGYEDI MEGOLDÁSOK

H2O KRISTÁLYSZERKEZET DIPÓLUS TULAJDONSÁG  SŰRŰSÉG ANOMÁLIA DIPÓLUS TULAJDONSÁG  JÓ OLDÓSZER, SZÁLLÍTÓ KÖZEG NAGY VISZKOZITÁS, FELÜLETI FESZÜLTSÉG  KAPILLARITÁS: NÖVÉNYEK VÍZ FELVÉTELE MAGAS FAJHŐ  HŐTÁROLÓ KÉPESSÉG, HŐHÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSA 1.4 milliárd km3, a földkéreg felszínének 71 %-át borítja víz

(jégsap-kák, gleccse-rek) Telítet-len talaj-zóna VÍZKÉSZLETEK 2.6 % édes-víz 0.14 ‰ 97.4% óceá-nok, tenge-rek 0.61 % talajvíz 1.98% jég (jégsap-kák, gleccse-rek) 0.05 ‰ Telítet-len talaj-zóna 0.07 ‰ tavak, tározók .02 ‰ folyók, atmosz-féra, élővilág 1.4 milliárd km3, a földkéreg felszínének 71 %-át borítja víz

A VÍZ KÖRFORGÁSA  HIDROLÓGIAI CIKLUS KÖLCSÖNHATÁS A BIOSZFÉRA TÖBBI ELEMÉVEL PÁRASZÁLLÍTÁS CSAPADÉK PÁROLGÁS LÉLEGZÉS PÁROLGÁS CSAPADÉK FELSZÍNI VÍZFOLYÁSOK BESZIVÁRGÁS TÓ TENGEREK FOLYÓ SZÁRAZFÖLD VISSZAFOLYÁS FÖLD ALATTI VÍZFOLYÁSOK © Moser (1997)

TELEPÜLÉSI VÍZGAZDÁLKODÁS:MÚLT VÁROS VT

VÍZI KÖZMŰ INFRASTRUKTÚRA FEJLŐDÉSE (”KÖZMŰOLLÓ” ALAKULÁSA) Lakosság %-a ~ 30% 100 90 Vízellátott lakosok a közkifolyós ellátással együtt 80 70 Vízellátott lakosok 60 ~ 10% 50 Csatornázott területen élők 40 30 20 Csatornázott lakosok 10 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

TELEPÜLÉSI VÍZGAZDÁLKODÁS:JELEN VÁROS VT SZVT

VÍZMINŐSÉG-SZABÁLYOZÁS GAZDÁLKODÁS KÖRNYEZET- GAZDÁLKODÁS VÍZMINŐSÉG-SZABÁLYOZÁS

TEVÉKENYSÉG HASZNÁLAT IGÉNY EMISSZIÓ SZENNYEZÉS MINÔSÉG ROMLÁS SZABÁLYOZÁS MODELL

SZABÁLYOZÁS ALAPEGYSÉGE: VÍZGYŰJTŐ F

TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS JÁRVÁNYOK: KOLERA, TÍFUSZ „WATER CLOSET”: A VÍZMINŐSÉGI PROBLÉMÁK KEZDETE JÁRVÁNYOK: KOLERA, TÍFUSZ 1800-1850: AZ EURÓPAI VÁROSOKBAN - (LONDON, STOCKHOLM, KOPPENHÁGA, PÁRIZS, HAMBURG TÖBB EZER ÁLDOZAT) A KÓROKOZÓK A VÍZZEL TERJEDNEK A TERJEDÉSHEZ HOZZÁJÁRULT AZ ANGOL WC ELTERJEDÉSE  NÖVEKVŐ VÍZFOGYASZTÁS  TÚLTERHELT EMÉSZTŐK FELISMERÉS: DR. SNOW LONDONI ORVOS (BROAD STREET-I KÚT BEZÁRÁSA) 1880: „VIBRIO CHOLERAE” KIMUTATÁSA (DR KOCH, KÉSŐBB NOBEL-DÍJ)

OXIGÉN HÁZTARTÁSI PROBLÉMÁK

TAVAK EUTROFIZÁLÓDÁSA © Miller

TAVAK EUTROFIZÁLÓDÁSA Bedetti Lake, Argentina © www-cyanosite.edu

EUTROFIZÁCIÓ: FEKETE-TENGER DUNA Klorofill-a koncentráció © danubs.tuwien.ac.at

DUNA VÍZGYŰJTŐ: 11 ORSZÁG TÁPANYAGTERHELÉS FORRÁSOK SZERINTI MEGOSZLÁSA (1992)

Duna vízgyűjtőre készített becslés (MONERIS, Behrendt et al, 2003)

MINAMATA, HIGANYSZENNYEZÉS Minamata-öböl Chisso

MINAMATA, HIGANYSZENNYEZÉS © W. E.Smith & A. M. Smith

MINAMATA, HIGANYSZENNYEZÉS Hg koncentráció HALEVŐ MADARAKBAN 5000 ppb NAGY HALAKBAN 500-1000 ppb KIS HALAKBAN 2-200 ppb ZOOPLANKTONBAN 2-20 ppb VÍZBEN 0.001-0.005 ppb

HAVÁRIÁK Exxon Valdez (1989)

Nagybánya, 2000.01.30. 100 t cianid, + réz és cink; A koncentráció csúcsok több nagyságrenddel meghaladják a határértékeket; 1000 tonna halpusztlás két hét alatt.

A 30 CM ALATTI ÉVES VÍZSZINTEK ELŐFORDULÁSA 5000 ÉV ALATT

A JÖVŐ KIHÍVÁSAI Lépték A globalizáció meglepetései J Ö V Ő GLOBÁLIS Járványok Eutrofizálódás Toxikus szennyezők Éghajlatváltozás O2 háztartás Arvíz, vízhiány Nitrátosodás Haváriák Hőszennyez. A globalizáció meglepetései Savasodás KONTINENTÁLIS REGIONÁLIS J Ö V Ő LOKÁLIS 1850 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Év

PROBLÉMÁK OKOK TÜNETEK SZABÁLYOZÁS OXIGÉN HÁZTARTÁS BAKTERIOL. SZ. SZENNYVÍZBEV., BIOLÓGIAILAG BONTHATÓ SZERVES A. OXIGÉNHIÁNY, HALPUSZTULÁS SZENNYVÍZTISZTÍTÁS: SZERVESANYAG ELTÁVOLÍTÁS BAKTERIOL. SZ. TISZTÍTATLAN SZV. FERTŐZŐKÉPESSÉG SZVT: FERTŐTLENÍTÉS HŐSZENNYEZÉS HŐTŐVÍZ VISSZAVEZETÉSE HŐSOKK, OLDOTT OXIGÉN CSÖKK. HŰTŐTORONY, HŐLÉPCSŐ CSÖKK., ELKEVEREDÉS JAV. EUTROFIZÁLÓ-DÁS SZENNYVIZEK P,N TARTALMA, DIFFÚZ TERHELÉS (MEZŐG.) ALGÁSODÁS, ESZTÉTIKA, TOXIKUS, IVÓVÍZ PROBL. SZVT.: TÁPANYAG ELTÁV. MEZŐGAZD: LEGJOBB GYAKORLAT, TÁPANYAGGAZD KOTRÁS,BIOMAN.,STB NITRÁTOSODÁS TÚLTRÁGYÁZÁS, SZV. SZIKKASZTÁS TALAJVÍZ MAGAS NITRÁT KONC., MÉRGEZŐ (IVÓVÍZ) CSATORNÁZÁS, TÁPANYAGGAZDÁLKODÁS TOXIKUS SZ., HAVÁRIÁK IPARI BALESETEK, NÖVÉNYVÉDŐSZEREK, OLAJSZÁRMAZÉKOK MÉRGEZÉS, BIOAKKUMULÁCIÓ, ÉLŐVILÁG PUSZTULÁSA BIZTONSÁG JAVÍTÁSA, KOCKÁZATI TÉNYEZŐK CSÖKK, JOGI ESZKÖZÖK SAVASODÁS LÉGKÖRI EMISSZIÓK: SO2, NOX PH CSÖKK., AL ÉS NEHÉZFÉM KIOLD., ÉLŐVILÁG PUSZT. LÉGSZENNYEZÉS CSÖKK. (KATALIZÁTOR, SO2 ELTÁV.), MESZEZÉS KLÍMAVÁLTO-ZÁS ÜVEGHÁZ GÁZOK KIBOCS. NÖV., ERDŐIRTÁS FELMELEGEDÉS, SZÉLSŐSÉGES IDŐJÁRÁSI ESEMÉNYEK EMISSZIÓK CSÖKK. (???), MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK

AZ ÚJ KIHÍVÁS: EU Víz Keretirányelv Vízgyűjtőszemlélet, integrált vízgazdálkodás Jó (ökológiai) állapot Direktívák/irányelvek Környezet és fenntartható fejlődés a központban

Felszíni vizek minőségének meghatározója: 96% külföldi eredet Folyók sokévi középvízhozama (m3/s)

Vizeink minősége az oxigén háztarás jellemzői (BOI5, KOI, O2) szerint (Értékelés a 2000 évi törzshálózati vízminőségi adatok alapján az MSZ 12749 szeint) Osztály

WATER QUALITY CHANGES

Nemzeti Települési Szennyvízelvezetési és Tisztítási Megvalósítási Program 686 db 2000 LEÉ feletti agglomeráció (1472 település) csatornázása További 840 db. kistelepülés sérülékeny területen Szennyvizek teljes biológiai tisztítás Érzékeny befogadóknál (Balaton, Velencei tó , Fertő tó) tápanyag eltávolítás 850 milliárt Ft beruházás, Megvalósulás: 2015-re 8 prioritási kategória a megvalósítás ütemezésére

Csatornázás költségei:   Csatornázás költségei: Egy lakosra eső csatornahossz és a laksűrűség kapcsolata

SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEK SZÁMÁNAK ALAKULÁSA ÉS MÉRET SZERINTI MEGOSZLÁSA

A VIZSGÁLT VÁLTOZATOK BERUHÁZÁSI KÖLTSÉGEI (MILLIÁRD FT) ~ 300 Milliárd Ft ~ 200 milliárd Ft

KÖLTSÉG-HATÉKONYSÁG

EMISSZIÓ CSÖKKENÉS (A JELENLEGI %-ÁBAN)

KOMMUNÁLIS SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEK (2003)

KOMMUNÁLIS SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEK (2015) New WWTP-s

HÍGULÁSI ARÁNY (2003) Dilution (Q/q)

HÍGULÁSI ARÁNY (2015) Dilution (Q/q)

ÖSSZES (SZERVETLEN) NITROGÉN JELENLEGI ÁLLAPOT I.-II.o. III.o. IV.-V.o.

ÖSSZES (SZERVETLEN) NITROGÉN ELŐREJELZÉS: 2015 I.-II.o. III.o. IV.-V.o.

ÖSSZES FOSZFOR JELENLEGI ÁLLAPOT I.-II.o. III.o. IV.-V.o.

ÖSSZES FOSZFOR ELŐREJELZÉS: 2015 I.-II.o. III.o. IV.-V.o.

OLDÓMEDENCE (OLDÓAKNA) SZIKKASZTÓÁGY (SZIKKASZTÓAKNA) HAGYOMÁNYOS RENDSZEREK: MŰSZAKI MEGOLDÁSOK OLDÓMEDENCE (OLDÓAKNA) SZIKKASZTÓÁGY (SZIKKASZTÓAKNA)

A HAGYOMÁNYOS MEGOLDÁSOK ALKALMAZHATÓK 1432 TELEPÜLÉS

A HAGYOMÁNYOSTÓL ELTÉRŐ MEGOLDÁSOK

TELEPÜLÉSI VÍZGAZDÁLKODÁS:JÖVŐ MEZŐGAZDASÁG VÁROS VT SZVT

VÍZMINŐSÉGSZABÁLYOZÁSI PÉLDA 1 1. Település 2 2. Település X - hatásfok ( 0 , 1 ) X1 X2 TÓ FOLYÓ E - szervesanyag (BOI5) emisszió E1 E2 Ch Ipari vízkivétel (határérték, CH2) 3 Fürdés (CH3) Jelen: Célállapot (befogadó határérték) Oldott oxigén koncentráció C2 = Ch - a12E1 C3 = Ch - a13E1 – a23E2 Ch, C2, C3 - jelen állapot (monitorozás) Feltételi egyenletek (tisztítás után): a12 - átviteli tényező: az 1 helyen lévő emisszió hatása a 2 helyen. (emisszióimmisszió)  Ch - a12E1(1-X1)  CH2  Ch - a13E1 (1-X1) - a23E2(1-X2)  CH3  X1, X2 > XA  X1, X2 < XF

MEGOLDÁSOK KERESÉSE: x1 x2 1 xF xA 2. Egyenletes terhelés csökkentés: X1 = X2 1. Legjobb technológia (BAT) – technológiai határérték 3. Leggazdaságosabb megoldás: költség-minimum min [K1(X1) + K2(X2)] CÉLFÜGGVÉNY min [k1X1 + k2X2] LINEÁRIS VÁLTOZAT HELYES A KÖLTSÉG FÜGGVÉNY?

CÉLFÜGGVÉNY, KORLÁTOZÓ TÉNYEZŐ, DÖNTÉSI VÁLTOZÓ  OPTIMALIZÁLÁS ÉS LINEÁRIS PROGRAMOZÁS BIZONYTALANSÁGOK: BIZTOS, HOGY TUDJUK A MEGOLDÁST? MITŐL FÜGGENEK AZ (1) ÉS (2) FELTÉTELEK? JELENLEGI VÍZMINŐSÉG: - MINTAVÉTELEZÉSI ÉS ANALITIKAI HIBÁIK - MÉRTÉKADÓ ÁLLAPOT MEGHATÁROZÁSA EMISSZIÓK MEGHATÁROZÁSA: - PONTFORRÁSOK: MÉRÉS, BECSLÉS - DIFFÚZ TERHELÉSK: KIS KONC., NAGY TERÜLET CSAPADÉK HATÁSA, BECSLÉS: BIZONYTALAN ÁTVITELI TÉNYEZŐ: - KONZRVATÍV SZENNEZŐ: HÍGULÁS, ELKEVEREDÉS - NEM KONZERVATÍV: ÜLEPEDÉS, LEBOMLÁS VÍZMINŐSÉGI MODELL! KÖLTSÉGEK MEGHATÁROZÁSA: SZENNYVÍZTISZTÍTÁS - FAJLAGOS KÖLTSÉG:TECHNOLÓGIA, TELEPMÉRET - BERUHÁZÁS ÉS ÜZEMELÉS, MŰKÖDÉS - NEM LINEÁRIS - CSATORNÁZÁS KÖLTSÉGE MIT KEZDJÜNK A BIZONYTALANSÁGOKKAL?

A VÍZMINŐSÉGSZABÁLYOZÁS LÉPÉSEI JELENLEGI ÁLLAPOT FELMÉRÉSE (VÍZMINŐSÉG, EMISSZIÓK) CÉLÁLLAPOT (VÍZHASZNÁLATOK!) ALTERNATÍVÁK ÉS AZOK ÉRTÉKELÉSE MEGOLDÁS KIVÁLASZTÁSA (DÖNTÉSHOZÓK) MEGVALÓSÍTÁS MONITORING: TELJESÜLT A CÉLÁLLAPOT? IDŐIGÉNYES SOK SZEREPLŐ A KIVÁLASZTÁS SZEMPONTJAI: ÉRDEKELLENTÉTEK