TALAJVÉDELEM. TALAJVÉDELEM 5. - előadás

Átírás

1 TALAJVÉDELEM 5. - előadás 5. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 5.1 A szennyeződés eltávolítási (kármentesítési) technológiák 5.2 A kármentesítési technológiák kiválasztási szempontjai 5.3 A kármentesítés tervezése (vázlat) A talaj tulajdonságainak jelentősége abban foglalható össze, hogy azok közvetve vagy közvetlenül szerepet játszanak a talaj szilárdságának, hő víz levegő háztartásának, a mikroflórájának, az ásványi anyagcsere és a talaj öntisztulási folyamatainak kialakításában. Ezeket a természeti jelenségeket kell hasznosítani, kihasználni a környezettechnológusnak a talaj és a kőzetek, valamint a felszínalatti vizek terhelésének csökkentésére, a szennyeződés megelőzésére és a bekövetkezett károsodások megszüntetésére Ábra: A szennyezett területeken a szennyeződés megszüntetési módjai (Kun-Szabó T., 1999) KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 1

2 5. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK Hogyan, milyen technológiákkal számolhatók fel a szennyeződések? Erre a kérdésre keressük a válasz ebben a fejezetben. Ahány vegyülettípus létezik annyi kármentesítési módszer kapcsolódik hozzá, ezt az állapotot bonyolítja a földtani környezet anyaga, szerkezete az ebből fakadó fizikai kémiai környezet. A földtani környezet hol segíti, hol akadályozza a szennyeződés eltávolítását. Ekkor jön a környezetmérnök és beveti a rendelkezésére álló fizikai, kémiai eszköztárát, hogy a földtani gátlótényezőket átalakítsa és kitermelje, illetve a legrosszabb esetben bezárja a szennyezőanyagot meggátolván annak további káros hatásai kifejtését. A szennyezőanyagok földtani környezetből történő eltávolítására sok módszer létezik, és a módszerek, technológiák folyamatosan szaporodnak. A kármentesítés megoldásánál is a szokásos folyamatból, azaz a szennyeződési folyamat sémájából indulunk ki. A SZENNYEZŐDÉS FELSZÁMOLÁSA ELEMZÉSÉNÉL KIINDULÓPONTUNK A SZENNYEZŐDÉSI FOLYAMAT ÁLTALÁNOSÍTÁSA A FELSZÍN ALATTI KÖZEGBEN: 1. Szennyezőanyag kikerülése a környezetbe (emisszió) 2. Transzport, a szennyezőanyag terjedése a felszín alatti környezeti elemekben 3. Immisszió (a szennyezőanyag koncentrációja a felszín alatti környezeti elemekben) Az első és második pontról a alfejezet -ben részletesebben foglalkoztunk. Korábban a mintázásnál -2. előadás- a transzport folyamattal már foglalkoztunk, de ott a mintavételi szempontokat hangsúlyoztuk. Az alábbi 4.2 fejezetben matematikai leírását tárgyaltuk a transzport folyamatoknak. Most a fenti folyamatba behelyezzük a kárelhárítást, és kiegészítjük a folyamatot. A szennyezőanyagok kiszabadulásuk, környezetbe kerülésük után azonnal mozogni, hígulni kezdenek, és itt kezdődik a kármentesítési folyamat, a kármentesítésnek az a feladata, hogy: Ha már kikerült a veszélyes anyag a környezetbe, akkor csökkentsük annak káros hatását A KÁRMENTESÍTÉS: A kármentesítés mérnöki feladata, hogy olyan beavatkozást (fizikai kémiai biológiai vagy ezek kombinációját) tervezzünk, amely a szennyezőanyagok és a környezete kölcsönhatásait ellenőrzött feltételek mellet módosítsa, alakítsa át azt, és elindítson egy ellenőrzött transzport folyamatot, amelynek eredményeként egy olyan előnyös környezeti állapot jöjjön létre, hogy a szennyezőanyag mennyisége csökkenjen, vagy alakuljon át veszélytelen anyaggá a tároló környezetben vagy máshol. Ez a folyamat a kárfelszámolás vagy kármentesítés. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 2

3 A SZENNYEZŐDÉS FELSZÁMOLÁSI FOLYAMATA: Szennyezőanyag A szennyeződés ténye *az anyag azonosítása *veszélyesség, toxicitás *mennyiség *az anyag stabilitása, lebomlása *koncentrációja A szennyezőanyag kiszabadulása SZENNYEZŐ ANYAG KISZABADULÁSA A szennyezőanyag kiterjedése A szennyeződés térbeli felmérése, mintavételezés Lehatárolása *a szennyező-forrás hozama *a szennyezett közeg tulajdonságai *a szennyezés geometriai jellemzői *a szennyezés határai *a szennyezőanyag mozgása Védendő értékek A koncentráció-eloszlás változása térben és időben *háttérterhelés *területhasznosítás módja *hatásviselők *expozíciós utak A szennyeződés mozgása a környezetben, TRANSZPORT Tényfeltárási folyamat Veszélyeztető potenciál Tényfeltárás lezárása Műszaki beavatkozás, mentesítés -vizsgált, mért koncentrációk -háttér koncentráció (A) -küszöb koncentrációk (B) -a tényleges koncentrációk (Cx) -mentesítési határérték (D) megállapítása A LEGGYAKRABBAN ALKALMAZOTT KÁRMENTESÍTÉSI TECHNIKÁK: A.) A szennyezés megszüntetése in situ eljárások on - site eljárások (helyben, kiemelés nélkül) (kiemeléssel, a helyszínen) - átlevegőztetés - talajkimosás - talajátmosás - biológiai lebontás - biológiai lebontás - beágyazás, megkötés off -site eljárások (kiemeléssel, más helyszínen) - termikus - talajkimosás - biológiai lebontás - beágyazás, megkötés B.) A szennyeződés tovaterjedésének megakadályozása (gátak) - környezettől való elszigetelés - hidraulikus védelmi eljárások C.) Ártalmatlanítás átrakással, tiszta talaj pótlásával KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 3

4 ÖSSZEFOGLALÓ TÁBLÁZAT A MENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK KIVÁLASZTÁSÁRÓL A LEGGYAKORIBB SZENNYEZŐ-ANYAGRA: SZERVETLEN SZENNYEZŐKRE Szennyeződés Talaj Talajvíz Átlevegőztetés Lassú biológiai szűrés NH3 ammónia Aktívszenes szűrés Talajátmosás Talajátmosás Lassú biológiai szűrés SO4 Ioncsere PO4 Fe, Mn Biodegradáció Talajátmosás Aktívszenes szűrés Lassú szűrés -- Extrakció Sók Toxikus fémek Talajátmosás Elektroozmózis Stabilizálás, megkötés Elektroozmózis Ioncsere Ioncsere Extrakció SZERVES SZENNYEZŐKRE Szennyeződés Talaj Talajvíz Talajcsere = in-situ eljárások: vákuum extrakció biológiai tisztítás talajátmosatás átlevegőztetés = on-site eljárások: talajkimosás prizmázás bioreaktor termikus eljárások Alifások, aromások, poli-aromások, peszticidek klórozott szénhidrogének Extrakció, adszorpció Átlevegőztetés =Lezárás, körülzárás: függönyök, falak kiépítése (lágyak, szilárdak, önjavítók, aktív falak) =Hidraulikus védelem: aktív (vízkormányzással) KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 4

5 5.1 A szennyeződés eltávolítási (kármentesítési) technológiák Technológia Biodegradáció Biolevegőztetés Talajlevegő kivonása / eltávolítása Talajlemosatás, talajátmosatás szabályozott vízszinttel Szilárdítás / megkötés (Stabilizáció) Pneumatikus talajlazítás In situ vitrifikáció (Üvegesítés) Megnövelt hatékonyságú termikus talajlevegő elvonás Zagy fázis biológiai kezelése TALAJ, ALTALAJ, ISZAPOK Technológia leírása A természetes mikroorganizmusok által kifejtett tevékenység serkentésére a szennyezett talajba vizes oldatot nyomnak be és azt körforgásba hozzák. Ennek hatására nő a szerves szennyezőanyagok in situ történő bomlásának mértéke. A biodegradáció és a deszorpció fokozására adalékanyagként különböző tápanyagok, oxigén és egyéb segédadalékok használhatók fel. A biodegradáció serkentése érdekében növelik az oxigén koncentrációt a talajban. (levegő elszívás és levegő besajtolás egyaránt). Az eljárás tartalmazhatja a szennyezett gázok besajtolását is. Ebben az esetben a talajt használják fel ezek ártalmatlanítására. Az eltávolításhoz a kutakban vákuumot hoznak létre, aminek következtében a keletkező nyomás különbség hatására az illékony gázok diffundálni kezdenek talajon keresztül a kutakba. Az eljárás magában foglalja a kiszabaduló gázok kezelését is. Ezen eljárás az in situ talaj levegőztetés, vagy in situ talaj szellőztetés néven is ismert. Célja, hogy fokozza a talaj szellőzését, ill. eltávolítsa vákuum segítségével a szennyezett talaj-levegőt. A szennyezőanyag oldódásának fokozására vizet vagy vizes oldatot szivárogtatnak be a talajba vagy sajtolnak be a felszín alatti vízbe annak érdekében, hogy felemeljék a szennyezett talajrétegben a vízszintet. Ezt követően végzik a felszín alatti vízbe átszivárgott szennyező anyagok kivonását, majd ezek gyűjtését / kezelését / elszállítását. Két féle eljárás ismert. -Az első eljárás során a szennyező anyagokat lokalizálják vagy bezárják a stabilizációs közegben (szilárdítás), vagyis fizikai lehatárolást hoznak létre. -A második, kémiai eljárás lényege, hogy a szennyezőanyag mobilitásának csökkentése érdekében kémiai reakciókat indítanak a stabilizáló reagens és szennyező anyag között (stabilizáció/megkötés). A levegőt nyomás alatt préselik be a talaj belsejébe. Ezzel lazítják a rossz vízáteresztő-képességű, ill. tömör képződményeket. A talaj fellazítás lehetővé teszi számos in situ eljárás hatékonyságának növelését, a szennyezőanyag kivonás fokozását. Ez csak egy réteg-előkészítési művelet. Az eljárás a talaj vagy iszapok elektromos árammal (elektródok által létrehozott elektromos erőtér), ill. Joule-hővel történő kezelésén/olvasztásán alapul. Ennek eredményeképpen nagyon gyenge áteresztőképességű üveg- vagy kristályos szerkezetek képződnek. Az illékony alkotók mobilitásának fokozására és a kivonás megkönnyítésére gőz/meleg vizet sajtolnak be a talajba, vagy elektromos/nagy frekvenciás hevítést alkalmaznak. Az eljárás magában foglalja a képződő gázok kezelését is. A zagyot úgy állítják elő, hogy a talajt vagy az iszapot összevegyítik a vízzel vagy más adalék anyagokkal. A zagyot keverni kell, hogy a lebegő szilárd részecskék és a mikroorganizmusok állandó kontaktusban legyenek a talaj szennyezőanyagával. A biodegradáció fokozását a bioreaktorba adagolt tápanyagok, oxigén és a ph szabályozásával érik el. Az eljárás befejeztével a zagyot víztelenítik, a kezelt talaj pedig elhelyezésre kerül. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 5

6 Talaj, altalaj, iszapok (folytatás) Technológia Technológia leírása Szabályozott szilárd fázis biológiai A kitermelt és a talajjavító adalékokkal összekevert talajt zárt tartályba kezelése helyezik el, amely el van látva csurgalékvíz gyűjtő / elvezető rendszerrel és valamilyen formában szellőztetéssel is. Az eljárás magában foglalja az előkészített kezelési ágyakat, biokezelési cellákat, talajcölöpöket, a keverés biztosítását. A biodegradáció fokozása a nedvességtartalom, hő, tápanyagok, oxigén és ph szabályozásával érhető el. Kezelés földforgatással A felszínén szétterített szennyezett talajt periodikus átforgatással vagy (landfarming) Talajkimosás Szilárdítás/megkötés (Stabilizáció) Dehalogénizáció (glikolitos) Dehalogénizáció Oldószer kivonás (kémiai extrahálás) Kémiai redukció/oxidáció Talajlevegő elvonás Termikus deszorpció (Alacsony hőfokon) Termikus deszorpció (Magas hőfokon) fellazítással kezelik a levegőztetés fokozása érdekében. A talaj részecskékben megkötött szennyező anyagot víz vagy vizes oldat segítségével szabadítják ki. A szerves anyagok és nehéz fémek eltávolításának elősegítésére a vízhez lúgos komponensek, felületaktív és kelát-képző anyagok keverhetők, ill. ph szabályozás végezhető. Az eljárás befejeztével a zagyot víztelenítik, a kezelt talaj pedig elhelyezésre kerül. Két féle eljárás ismert. Az első eljárás során a szennyező anyagokat lokalizálják, ill. bezárják a stabilizációs közegben (szilárdítás), vagyis fizikai lehatárolást hoznak létre. A második, kémiai eljárás lényege, hogy a szennyezőanyag mobilitásának csökkentése érdekében kémiai reakciókat indítanak stabilizáló reagens és szennyező anyag között (stabilizációs megkötés). A halogéntartalmú aromás komponensek dehalogénizációját adagoló reaktorban bázikus alapú polietil glikolittel (APEG) végzik. A szennyezett talajt tartályban összekeverik a reagenssel és felhevítik. Az APEG-folyamat során végbemenő reakció következtében polietil-glikolit a halogén molekula helyére lép és nem veszélyes vegyületet hoz létre. A szennyezett talajt zúzógéppel és őrlő géppel felaprítják, rostálják, majd összekeverik a nátrium-bikarbonáttal. A keveréket centrifugál (rotary) reaktorban felhevítik. Ezzel elősegítik a szennyező anyagok bomlását és részbeni elillanását. A hulladékot és az oldószert extraháló-készülékben összekeverik, miközben szerves-anyagokat az oldószer feloldja. Ezek után az extrahalált anyagot és az oldószert szeparátorba teszik, ahol elválasztják a szennyező anyagot az oldószertől a további kezelés, ill. felhasználás céljából. Redukció/oxidáció révén a veszélyes anyag kémiai úton átalakul stabilabb, ill. kisebb mobilitású vagy inert nem veszélyes, vagy kevésbé toxikus komponensekké. A redukciós/oxidációs folyamatok megindításához általánosan használt anyagok az ózon, hidrogén peroxid, hipokloridok, klór, klór-dioxid. A szerves anyagok kitermelt talajból történő elillanásának fokozására vákuumot hoznak létre az alagcsőrendszerben vagy kútrendszerben. Az eljárás tartalmazza a kiszabaduló gázok kezelését is. A vízgőz képződés és a szerves komponensek gázzá válásának előidézéséhez a szennyezett talajt (hulladékot) C hőfokon hevítik fel. A vízgőzt és a szerves anyagokat hordozó gáz vagy vákuum továbbítja a gázkezelő rendszerbe. A vízkőképződés és a szerves komponensek gázzá válásának előidézéséhez a szennyezett talajt (hulladékot) C hőfokon hevítik fel. A vízgőzt és a szerves anyagokat hordozó gáz vagy vákuum továbbítja a gázkezelő rendszerbe. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 6

7 Talaj, altalaj, iszapok (folytatás) Technológia Technológia leírása Vitrifikáció Az eljárás lényege a szennyezett talaj és az iszapok magas hőfokon (Üvegesítés) történő kezelése, melynek eredményeképpen nagyon gyenge áteresztőképességű üveg, ill. kristályos szerkezetek képződnek. Elégetés, kiégetés A veszélyes hulladékok szerves komponenseinek elpárologtatását és elégetését (oxigén jelenlétében) magas hőfokon végzik: C. Pirolízis Szerves anyagokban oxigén hiányában kémiai deszorpció zajlik le. Ennek során a szerves anyagok gáznemű komponensekre és a kötött szén és hamu tartalmú szilárd maradékra (koksz) bomlanak szét. Egyéb eljárások Öntisztulás, Ellenőrzött tömegcsökkenés (hígulás) Kitermelés és elhelyezés A felszín alatti közegekben végbe menő természetes folyamatok (oldódás, párolgás/elillanás, biodegradáció, adszorpció, kémiai reakciók) következtében a szennyező komponensek koncentrációja elfogadható szintre csökkenhet. Az öntisztulási folyamatot annak teljes időtartama alatt talajminta vétellel és talajvizsgálatokkal kell nyomon követni, ill. ellenőrizni. Az eljárás abból áll, hogy a szennyezett anyagot kitermelik eltávolítják és elszállítják az engedélyezett kezelő, ártalmatlanító telepre, ill. lerakóra. (Bizonyos esetekben előírhatják az előkezelést.) Technológia Oxigén tartalom növelése hidrogén-peroxiddal Kometabolikus eljárások Nirát-tartalom növelése Oxigén-tartalom növelése levegőadagolással Passzív fal (Iszapfüggöny) Aktív védelmi falak FELSZÍN ALATTI VIZEK Technológia leírása A természetes mikroorganizmusok aktivitásának serkentését a felszín alatti vízben oxigén tartalom növelésével érik el, ami fokozza az aerób viszonyok között lezajló szerves szennyezők bomlását. Ehhez a szennyezett víztartóba hidrogén- peroxid oldatot adagolnak és körfolyamatot indítanak. Oldott metán és oxigén tartalmú víz besajtolása a felszín alatti vízbe, ami meggyorsítja a biológiai bomlást. A szennyezett felszín alatti vízbe a vízben oldódó nitrát vegyületeket juttatják be és forgatják benne, a biológiailag aktív elektronfogadó atom létrehozása céljából. Ezzel növelik a természetes mikroorganizmusok biológiai aktivitását és fokozzák a szerves szennyező anyagok bomlását. A levegőt nyomás alatt vezetik be a szennyezett felszín alatti vízbe (a vízszint alá) a víz oxigén tartalmának növelése céljából. Ezzel az eljárással fokozzák a természetes mikroorganizmusok aktivitását és így a szerves szennyezők bomlásának mértékét is. Iszappal feltöltött, függőlegesen kiképzett árok (földrés), mely akadályozza a szennyezett víz áramlását. Az iszap általában bentonit és víz keveréke, mely védőburkot alkot a rés falán és ezzel megakadályozza az oldalfal beomlását, valamint elzárja az áramló víz útját. A vízáramlásra merőlegesen vízáteresztő résfalat építenek be. A fal anyagához aktív (megkötő) reagenst kevernek. A porózus közegen keresztül a szennyezett víz halad tovább, miközben a halogénezett komponensek reakcióban lépnek a fémkatalizátorral és lebomlanak. (Az aktív anyag lehet cserélhető is.) KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 7

8 Felszín alatti vizek (folytatás) Technológia Bio levegőztetés Meleg vízzel / gőzzel történő kezelés (Termikus sztrippelés) Hidraulikus talajrepesztés (A hatás fokozására) Levegő besajtolás Irányított fúrások Két fázisú kiemelés (Gáz folyadék) Gázok extrahálása vákuummal Szabad fázisú szennyezőanyag kinyerése Levegő sztrippelés Bioreaktorok Technológia leírása A biodegradáció serkentése érdekében növelik az oxigén koncentrációt a talajban. A telítetlen zónába oxigént adagolnak, hogy meggyorsítsák a levegőmozgást a talajban (levegő elszívás és levegő besajtolás egyaránt). Az eljárás tartalmazhatja a szennyezett gázok besajtolását is. Ebben az esetben a talajt használják fel ezek ártalmatlanítására. A gőzt nagy nyomáson injektáló kutakon keresztül vezetik be a vízvezető rétegbe, hogy elősegítsék az illékony és kevésbé illékony komponensek kivonását. A gőzzé vált komponensek telítetlen zónába diffundálnak, ahol vákuum segítségével azokat eltávolítják, majd kezelik. Ez a módszer több kezelési eljárást foglal magába: - Olajos hulladékok ártalmatlanítása (CROW), - Gőz-injektálás és vákuumos extrahálás (SIVE), - In situ fokozott gőz-extrahálás (ISEE), - Intenzív gőzkezelési eljárás (SERP). A vizet nagy nyomáson sajtolják be kutakon keresztül a rossz áteresztőképességű, ill. tömör talajzónákba. Az ily módon fellazult talajrétegben felgyorsul a biodegradáció és nő a szivattyúzás hatékonysága. Ez csak egy réteg-előkészítési eljárás. A levegőt telített zónába nyomják be, ahol ezáltal egy levegőből álló sztrippelő réteg képződik, mely elősegíti a szennyezőanyag elillanását. Vízszintes irányú fúrások, ill. átlós kutak fúrása azokban az esetekben, amikor a szennyezést nem lehet megfogni a függőleges fúrásokban. A hatás fokozására, ez csak egy réteg-előkészítési eljárás. Nagy teljesítményű vákuumos rendszer alkalmazásával a folyékony- és gáz fázisok egyidejű eltávolítására, gyenge áteresztőképességű és inhomogén, anizotrop rétegekből. A kútba levegőt nyomnak be, ami vízszint emelkedését és a járulékos víz hozzááramlást idézi elő a kútban. A kút vízében lévő szerves anyag komponensek a légbuborékokba kerülnek. A szennyezett levegő gyűjtése és kezelése a kút felső részében történik. A részlegesen tisztított vizet soha sem emelik ki a kútból. A vizet visszanyomják a telítetlen zónába és megismétlik az eljárást. Az eljárás többszörös leforgásával a szennyezőanyag koncentrációja a szennyezett vízben fokozatosan csökken. A nem oldott, folyékony halmazállapotú szerves anyagok eltávolítására a felszínalatti vízből, a víztől külön kitermelve: -mind aktív (pl. szivattyúzás, kitermelés), -mind passzív (gyűjtés + kitermelés) eljárásokat alkalmaznak A szennyező anyagok elpárologtatását a levegővel érintkező vízfelület növelésével oldják meg. Erre a célra különböző módszereket/eszközöket alkalmaznak: abszorbeáló / töltött tornyokat, légbefúvást, levegőztetést, esőztetéssel / permetezéssel. A kiemelt szennyezett vizet az ún. megkötő vagy szuszpenziós biológiai rendszerekben érintkezésbe hozzák a mikroorganizmusokkal. -A szuszpenziós rendszerekben, amelyekhez például eleven iszap tartozik, a szennyezett vizet aerációs (levegőztető) medencében forgatják, ahol a mikroorganizmusok általi aerób bomlás és az új sejtcellák képződése megy végbe. -A megkötő rendszerekben, mint pl. forgó biológiai derítők, csepegtető szűrők, a mikroorganizmusok inert közegben vannak. Ebben az esetben is aerób folyamatok zajlanak le. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 8

9 Felszín alatti vizek (folytatás) Technológia Aktívszén szűrés (Folyékony fázisra) UV oxidáció Öntisztulás Technológia leírása A felszín alattivizet aktívszén szűrősorozaton vezetik keresztül, melyek adszorbeálják a vízben oldott szerves anyagokat. Ebben az eljárásban az elhasznált szűrők regenerálására, ill. cseréjére van szükség. A tartályon keresztül átfolyó vízben lévő szerves szennyezők bomlását ultraibolya (UV) besugárzással, ózon kezeléssel és/vagy hidrogénperoxid kezeléssel segítik elő. A felszín alattiközegekben végbe menő természetes folyamatok (oldódás, párolgás elillanás, biodegradáció, adszorpció, kémiai reakciók) következtében a szennyező komponensek koncentrációja elfogadható szintre csökkenhet. Az öntisztulási folyamatot annak teljes időtartama alatt talaj- és vízminta vétellel, ill. talaj- és vízvizsgálatokkal kell nyomon követni, ill. ellenőrizni. LÉGSZENNYEZÉS (A KISZABADULÓ GÁZOK) KEZELÉSI ELJÁRÁSAI Technológia Technológia leírása Aktívszén szűrés A gáznemű szennyező komponensek megkötésére granulált vagy szemcsés (gáznemű anyagokra) aktív szenet (GAC) abszorbeáló ágyakban helyezik el, amelyeken keresztül a szennyezett levegő kiszabaduló gázok haladnak. Az elhasznált szűrők regenerálását speciális berendezésekben végzik. Amennyiben a szűrőt nem regenerálják, gondoskodni kell annak elhelyezéséről. Katalitikus oxidáció Ezen eljárás során a levegőben lévő szerves nyomelemek bomlása a (Halogénmentes anyagokra) hagyományos égetési hőmérsékletnél alacsonyabb hőfokon 450 C történik. A levegő és az illó szerves anyagok (VOC) keverékét itt a halogénmentes anyagok kezelésére létrehozott katalizátoron keresztül vezetik. Talaj átöblítés levegővel Célja, hogy fokozza a talaj szellőzését, ill. távolítsa el vákuum segítségével a szennyezett talaj-levegőt. A szennyezők eltávolításhoz a kutakban vákuumot hoznak létre, aminek következtében a keletkező nyomáskülönbség hatására az illékony gázok diffundálni kezdenek talajon keresztül a kutakba. Az eljárás magában foglalja a kiszabaduló gázok kezelését is. Ezen eljárás az in situ talaj levegőztetés, vagy in situ talaj szelőztetés néven is ismert. Bioszűrés A gáznemű szerves anyagokat talajszűrőn keresztül szívatják át, ahol ezeket a talajrészecskék megkötik, a talajban lévő mikroorganizmusok pedig lebontják. A talajszűrőbe telepített speciális baktériumok és más degradációs alkotók tevékenységéhez, ill. működéséhez optimális körülményeket kell biztosítani (hőmérséklet, víz, tápanyagok). Termikus oxidáció A szerves szennyezőanyagok elbomlását magas hőfokon 1000 C működő égető-berendezésben végzik. (Kármentesítési Technológia, USEPA 1993.) KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 9

10 5.2 A kármentesítési technológiák kiválasztási szempontjai Az ártalmatlanítási technológiák összehasonlítási kritériumai: A megfelelő eljárások összehasonlító értékelésével állapítható meg, hogy konkrét esetben melyik kármentesítési eljárás bizonyul alkalmasnak. Erre a célra többek között az alábbi kritériumok jöhetnek szóba: Tényező Összköltség Beruházási vagy üzemelés/fenntartási költségek dominanciája? A technológia megvalósíthatósága A technológia a kezelési lánc része-e? A technológia melléktermékei (szilárd, folyékony, gáznemű) A technológiával elérhető minimális szennyezőanyag koncentráció A technológiával leghatékonyabban kezelhető paraméter (toxicitás, mobilitás, mennyiség?) Hosszú távú hatékonyság / végleges állapot? A tisztítási időszükséglet A technológiai rendszer megbízhatósága, a szükséges fenntartási szint A technológia ismerete a kármentesítéssel foglalkozó tervezők körében Az engedélyező hatóságok általi Definíció A technológia tervezési, építési, üzemelési és fenntartási költségei, kivéve a felvonulási, leszerelési elő- és utókezelési költségeket. Megvizsgálandó, hogy az adott technológiában milyen fajta költségek a meghatározók: -a beruházási ráfordítások jelentős tervezési költségekkel és drága berendezésekkel / felszereléssel, -az üzemelési / fenntartási költségek (laboratórium, üzemelés, fenntartás, javítás). -mindkettő, ill. egyik sem? A technológia tervezését, kivitelezését és működtetését vállaló / megvalósítani tudó vállalkozók (eladók) száma. A technológia alkalmazása után van-e szükség kiegészítő eljárásokra a tisztítási fok eléréséhez? (kivéve a kiszabaduló gázok kezelését). A technológia alkalmazása során keletkeznek-e melléktermékek? Ezek igénylik-e a kezelést? Milyen halmazállapotú melléktermékek keletkeznek: szilárd, folyékony, gáznemű anyagok? A technológia alkalmazásával elérhető minimális szennyezőanyag koncentráció: Talajokra: mg/kg-ban Felszín alatti vizekre g/l-ben Légszennyezőkre mg/kg-ban és g/kg-ban A technológia szennyezés-kezelési profilja. Melyik paramétert redukálja a legeredményesebben: a toxicitást, mobilitást, mennyiséget? A technológia alkalmazásával / fenntartásával biztosítottak-e az egészségés a környezetvédelem feltételei? Mindenkor? Ha ezek megegyeznek a tisztítással szemben támasztott követelményekkel? Az ún. minta (szabványos) terület megtisztításához szükséges idő az adott technológia alkalmazásával. Szabványos terület mennyiségi mutatói: -talaj esetében metrikus tonna -felszínalatti vizek esetében, pedig köbméter A rendszer megbízhatósági rátája és a technológia működéséhez szükséges fenntartási szint. A technológia ismereti szintje a tervezők körében. Az engedélyező és egyéb illetékes hatóságok szempontjából a technológia elfogadás mennyire elfogadható? A technológiával elérhető A technológia alkalmazásával elérhető minimális szennyezőanyag minimális szennyezőanyag koncentráció: koncentráció Talajokra mg/kg-ban Felszínalatti vizekre µg/l-ben Légszennyezőkre mg/kg-ban és g/kg-ban Társadalmi elfogadási szint A társadalom (lakosság) mennyire fogadja el a technológia alkalmazását? (Kármentesítési Technológia, USEPA 1993.) KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 10

11 5.2.2 A technológiák összehasonlítása: Technolóigia alap Megbízhatóság Fázis, Kezelendő Kezelés Alkalmazhatóság Kockázat technológia mellékterm. anyagfajta időtartama Stabilizáció jó szilárd szervetlen/ <1év 3 latens maradék szerves Kémiai oxidáció vagy jó szilárd szervetlen <1év 3 latens maradék redukció szerves Vitrifikáció jó gőz szervetlen <1év 3 kis látens mar. vagy nincs szerves Talajmosás közepes folyadék szervetlen >3év 4 Maradék és kibocsátás szerves Dehalogénezés rossz gőz szerves >3év 3 maradék, és kibocsátás Elektrokinetikai eljárások közepes folyadék szervetlen 1-3év 3 maradék, és kibocsátás Termikus deszorpció közepes szilárd/ szerves <1év 2 maradék, és kibocsátás folyadék Égetés közepes szilárd/gőz szerves <1év 2 kibocsátás Pirolizís közepes gőz szerves <1év 2 kibocsátás Talajlevegő kiszívása és jó gáz/gőz Szerves / >3év 3 nincs kezelése szervetlen Talajmosás közepes Folyadék/ szervetlen <1év 4 kis maradék, kibocsátás szilárd szerves Természetes biodegradáció intenzifikálása jó nem képződik szervetlen szerves >3év 5 kis maradék Talajkezelés agrotechnikai módszerekkel jó nem képződik szerves 1-3 év 5 kis maradék Bioágyas prizmás kezelés jó nem szerves 1-3év 5 kis maradék képződik Iszapfázisú talajkezelés közepes mosóvíz szerves 1-3év 5 kis maradék reaktorokban Bioventilláció jó gáz/gőz szerves 1-3 év 5 kis maradék Biológiai kinyerés közepes csurgalék szervetlen 1-3év 5 maradák, kibocsátás (bioleaching) Természetes szennyezőanyag csökkenés nem értelmezhető nincs változás szerves >3év 5 folyamatosan csökkenő Fitoremediáció közepes szennyezett szervetlen >3év 5 folyamatosan csökkenő növény szerves Bioreaktor közepes gáz / szerves 1-3év 5 kis maradék csurgalék Sztrippelés közepes gáz/gőz szerves <1év 4 kis maradék kibocsátás Adszorpció aktív szénen közepes szilárd szervetlen <1év 3 kis maradék UV oxidáció közepes nem szerves 1-3év 4 maradék képződik Adszorpciós aktív szénen (gáz/gőz fázis) jó szilárd szerves nem értelmezhető 3 kis maradék kibocsátás Katalikus oxidáció (nem halogénezett vegyületekre) jó gőz szerves 1-3év 3 kis maradék Katalikus oxidáció (halogénezett vegyületek esetén) jó gőz szerves 1-3év 3 kis maradék Bioszűrők alkalmazása közepes szilárd/gőz szerves 1-3év 4 kis maradék Alkalmazhatóság: 2 nem célszerű, 3 közepes, 4 jó, 5 ajánlott KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 11

12 5.2.3 A kármentesítési technológia kiválasztási folyamata: DÖNTÉSI PONTOK, DÖNTÉST TÁMOGATÓ RENDSZEREK: Az első kérdés, hogy mit szolgáljon a döntési sorozat? A válasz, hogy a célnak a lehető legjobban megfelelő technológia kiválasztását. A technológia vagy technológiai együttes kiválasztásánál a legfőbb szempont, hogy az alkalmazott eljárás szennyezőanyag és a szennyezett terület együttesét minél jobban kiszolgálja, úgy, hogy a terület ökoszisztémája, a talaj élővilága minél kisebb mértékben sérüljön. Ezzel a követelménnyel gyakran ellentétes az ember rövid távú érdeke: minél kisebb költséggel, minél gyorsabban elfogadható eredményt elérni, és a területet minél előnyösebben hasznosítani Fentiek értelmében a döntési folyamatot is érdemes több részre bontani: Technológiai szempontok elsődlegessége mellett kijelölni a szóbajövő technológiai alternatívákat vagy technológia-együtteseket. A döntés második fázisában a technológiai szempontból megfelelő technológiaalternatívákat további szempontos szerint lehet rangsorolni. A további szempontokat is érdemes rangsorolni: 1. Az ökoszisztéma és az emberi egészség védelme 2. Kockázatkommunikációs és szociális szempontok 3. Területfejlesztés, területhasználat 4. Gazdasági szempontok, területhasznosítás 5. A terület tulajdonosa ettől eltérő prioritásokat jelölhet meg, például: 6. Gazdasági szempontok: területhasznosítás, bevételszerzés 7. Területfejlesztés 8. Szociális szempontok, pl. munkahelyteremtés 9. Kockázatkommunikáció 10. Kockázat csökkentés Az alábbiakban a technológiaválasztáshoz szükséges legfontosabb döntési pontokat, az ott felmerülő kérdéseket és indokokat foglaljuk össze a mérnöki szemlélet előtérbe helyezésével, tehát az ökoszisztémára és benne az emberre vonatkozó kockázat minimalizálását, az ökoszisztéma háborítatlanságának minél tökéletesebb megtartását tűzve ki elsődleges célul. Ha ezeknek prioritásuk van, akkor a környezeti kockázatkezelés és az életminőség javítása automatikusan prioritást kapnak. A gazdasági szempontokat egy második fázisban fogjuk figyelembe venni, mintegy megharcolnak az ökológiai szempontokkal, amennyiben ellentétes érdekek merülnek fel. Mellesleg az érdekellentétek is feloldhatóak megfelelő hosszútávú tervezés és stratégia megválasztása esetén. A gazdasági szempontoknak a döntés második fázisában történő figyelembe vételéhez szükséges metodika ma még nem áll rendelkezésünkre. Az egész világon vitatéma, hogy számítson költségnek és mi haszonnak és hogy hogyan vegyük figyelembe az elmaradt hasznokat vagy a remediáció után elmaradó károk vagy megelőzés költségét. A döntések felmerülő sorrendje természetesen esetről esetre változhat és az irányítás szintjétől függően a döntési feladatok sora is eltérhet. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 12

13 A DÖNTÉS MEGHOZATALAKOR FIGYELEMBE VEENDŐ SZEMPONTOK: A szennyezőanyag fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai, veszélyessége A szennyezett környezeti elem és fázis tulajdonságai, vagyis a matrix, A területhasználat, beleértve a jelenlegi és a jövőbeni területhasználatot, esetleg a remediáció alatti, ezektől eltérő területhasználatot és a területhasználathoz tartozó remediációs célérték. A terület pénzben kifejezhető értéke is döntő lehet. A technológia hatékonysága A technológia bonyolultsága, rendelkezésre állása A kezelés várható (szükséges) időtartama A technológia saját kockázatai A technológia beruházási és üzemeltetési költsége A remediáció hasznai Döntési helyzetben az első mindig a helyzet felmérése és a szennyezett terület kockázatának felmérése alapján annak megállapítása, hogy a beavatkozás mennyire sürgős. Amennyiben nagy a kockázat és ez növekvő trendet mutat, akkor beavatkozás sürgős, un. gyorsintézkedésre lehet szükség, ami nem a tipikus helyzet és a tipikus remediációs eset. A havária jellegű esteket kizárjuk vizsgálódásunk köréből a továbbiakban, inkább azokat az eseteket vesszük tipikusnak, amikor nem sürgős esetről, hanem többé-kevésbé egyensúlyba került régebbi szennyezettségről van szó. Amennyiben nincs szükség gyorsintézkedésre, akkor a döntési folyamatunk az elvileg lehetséges összes technológiai alternatíva számbavételével kezdődjék. Ebben a fázisban még ne korlátozzuk magunkat gazdasági vagy szociális szempontokkal, a lista összeállításánál a fizikai-kémiai, biológiai tulajdonságokon kívül a technológiai-műveleti lehetőségek legyenek a döntőek. Ennek a listának az összeállításakor a minél teljesebb áttekintésre törekedjünk, az alkalmatlan technológiák kiszelektálását és a gazdasági és szociális szempontú szűkítéseket egy következő lépésben tegyük meg. A további döntési lépéseknél vegyük figyelembe a gazdasági szempontokat, a technológia saját kockázatát és a szociális szempontokat. A lista szűkítésénél, az értékeléseknél mindig vegyük számba az összes indokot és lehetőleg számszerűsítsük azok következményeit. Ha ez nem lehetséges, akkor hozzunk létre kvalitatív értékelési módszert (pontszámok, százalékok, piros pontok, stb.) Technológiai szempontok: Azt, hogy milyen sorrendben haladjunk a szempontok értékelésénél nem könnyű megmondani, hiszen minden összefügg mindennel. Tapasztalatunk alapján, legcélszerűbb az immobilizáció/mobilizáció kérdéskörrel kezdeni. Egy alternatív lehetőség, hogy az in situ vagy ex situ döntéssel kezdjük, de az sok esetben indokolatlan önkorlátozást jelent, hiszen az alkalmas technológiák legtöbbje in situ és ex situ egyaránt alkalmazható, főleg az enyhe beavatkozásokra igaz ez. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 13

14 Az in situ vagy ex situ döntésbe sokkal több nem technológiai jellegű szempont jelenhet meg (költség, időigény, a terület jövőbeni használata, szociális elfogadás), amit a döntési sorozatunkban hátrébbhelyeztünk. A hátrébbhelyezés nem jelent fontossági sorrendet vagy befolyási erősséget, hiszen nagyon is döntőek a gazdasági lehetőségek, viszont indokolatlanul korlátozzák a lehető legjobb technológia kiválasztását, hiszen a költség-haszon mérleget a technológia költségén kívül nagyban befolyásolják a jövőbeni területhasználat, és a pénzben nem kifejezhető hasznok. Természetesen további problémát jelenthet, hogy a gazdaságilag nem mérhető hasznok figyelembe vétele hogyan történjék. Ezek felmérhetetlensége miatt a döntési rendszerünk még sokáig kvalitatív vagy fél-kvalitatív marad. IMMOBILIZÁCIÓ VAGY MOBILIZÁCIÓ: A szennyezőanyag fizikai-kémiai és biológiai tulajdonságaitól, toxicitásától, fizikai állapotától, a mátrix megkötő képességétől és a területhasználattól függ, hogy a talajban lévő szennyezőanyagot mobilizálással vagy immobilizálással ártalmatlanítsuk-e. Döntő lehet az is, hogy milyen környezeti elemben és fázisban van jelen, mint szennyezőanyag: már most le lehet szögezni, hogy a talajgáz és a talajvíz (egyéb csurgalék és mosóvizek esetében) a mobilizálás az elsődleges, csak különleges esetben jön szóba az immobilizálás. Az immobilizálás elsősorban a szilárd fázishoz erősen kötött szennyezőanyagoknál jelent jó megoldást, ilyenkor a technológus erősíti a spontán létező megoldást. A mobilizálás az esetek nagy részében preferált, hiszen a talajból való szennyezőanyag eltávolítás valódi kockázatcsökkenést jelent, míg a mozgékonyság csökkentése rövid távú megoldás, amikor a szennyezőanyag, ha ártalmatlan formában is, de ottmarad a talajban. Mozgékony, vagyis illékony, vízoldékony és biodegradálható szennyezőanyagok esetében nem kérdés, hogy mobilizáláshoz kell folyamodnunk. A mobilizáció vagy immobilizáció kérdés megválaszolása függ attól is, hogy in situ vagy ex situ lesz-e a remediáció. Ha ex situ, akkor még inkább preferált a mobilizáció, mert kockázati szempontok pl. vízbe kerülhet, továbbterjedhet, stb. nem döntőek az immobilizáció választása mellett. Ne felejtsük el, hogy ami mobilizálás a környezeti elem szemszögéből, immobilizálás lehet a fázisváltásos megoldások esetében. Egy biológiai szűrőn immobilizálhatjuk azt, amit a talajgázból, talajvízből kivonunk (mobilizálunk). A talajban fitoremediációval mobilizáljuk, de a növényben immobilizálódik, átmenetileg. Ebben a tanulmányban a kezelendő környezeti elem, illetve fázis szempontjából nézzük, hogy mobilizáció vagy immobilizáció-e a technológia alapja. A tökéletes biodegradáció (a mineralizáció) az egyetlen folyamat, amelynél a fázisváltást nem kell figyelembe vennünk, hiszen a végtermék, a mineralizált elem, nem tekintendő szennyezőanyagnak. Szempontrendszerek, döntési pontok összefüggését mutatja már az első döntési pontunk is, hiszen másképp fogunk dönteni pl. vízbázis esetében egy vízoldható veszélyes anyagról, ha a talaj kitermelhető, mintha nem. Ha ex situ kezelést tervezünk, nagy valószínűséggel mobilizációs technológiát fogunk választani, de ha nem jön szóba a talaj kitermelése, akkor a tovaterjedés meggátlása (résfal, depressziós kutak, stb.) és a stabilizálásos (pl. kémiai stabilizálás) módszerek azonos súlyú technológiai alternatívaként fognak felmerülni. FIZIKAI-KÉMIAI VAGY BIOLÓGIAI MÓDSZER: A fizikai-kémiai sokszor egyszerűbb de általában költségesebb, mint a biológiai módszer, de környezeti kockázata is nagyobb, mint a biológiaié. A fizikai-kémiai beavatkozás is lehet enyhe beavatkozás, általában folytonos skálájuk van az egészen enyhétől a legdrasztikusabbig ( pl. hőmérsékletemelés). A biológiai technológiák, viszont mindig enyhe beavatkozást KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 14

15 jelentenek, olyanokat, amiket az ökoszisztéma, a talaj mikroflórája tolerál. A biológiainak is lehet kockázata, de általában nem akkora, mint a fizikai-kémiai technológiáknak. Az időigény is igen eltérő lehet: a fizikai-kémiai technológiák általában kevésbé időigényesek, mint a biológiaiak. A mobilizáció vagy immobilizáció kérdésében elsősorban két szempont fog dönteni, a szennyezőanyag és a matrix. SZENNYEZŐANYAGTÓL FÜGGŐ DÖNTÉSI SZEMPONTOK: Milyen módon mobilizálható? Illékonyság: elpárologtatás Szorbeálódás: deszorpció felé eltolás Vízoldékonyság: vizes extrakció Biodegradálhatóság: bioremediáció Fényérzékenység: fotodegradáció, stb. Milyen módon immobilizálható: Ez elsősorban a szennyezőanyag fizikai állapotától függ Részecske fizikai stabilizálása, tömbösítése (beágyazása), megkötése Szorbció ad- / abszorpció felé való eltolása külső körülmények, pl. ph, redoxpotenciál segítségével Reaktívitás, kémiai reakcióval az immobilis forma felé való mozgatás Biológialag immobilizálhatóság, bioakkumuláción vagy bioszorpción alapuló technológiák, pl. bioszűrés, rhizofiltráció, stb. MÁTRIXTÓL ÉS FÁZISTÓL IS FÜGGŐ DÖNTÉSI SZEMPONTOK: Mely környezeti elem, mely fázisai szennyezettek, amelyeket kezelni kell Az egyes szennyezett fázisok milyen módon kötik a szennyezőanyagot Milyen kölcsönhatások vannak az egyes fázisok, a biota és a szennyezőanyag között A kezelendő környezeti elemek és fázisok hozzáférhetősége, elhelyezkedése, hidrogeológiai viszonyok A kezelendő környezeti elemek és fázisok érzékenysége A fizikai, kémiai vagy biológiai módszer választásáról szóló döntés attól is függ, hogy in situ vagy ex situ kezelés lesz-e. Ex situ vízkezelésnél például a fizikai, kémiai vagy biológia eljárások azonos jogú alternatívák lesznek. In situ talajkezelésnél biológiai eljárás preferált, a környezetei kockázat és a talaj jövőbeni használata miatt, az ökoszisztéma megóvása érdekében. IN SITU VAGY EX SITU: Nagyság, kiterjedés: nagy kiterjedés az in situ felé tolja a döntés mérlegének nyelvét Terjedés, toxicitás, veszélyesség: ennek nagy volta az ex situ felé tolja a döntésünket Szennyezett elemek és fázisok: víz, levegő: ex situ, talaj: in situ Terület jövőbeni használata: pl. lesz-e építkezés, megbolygatják-e a terület felszínét. Ha igen, ex situ. Természetvédelmi terület és nem várható területhasználat változás: in situ. A kettő között folyamatos átmenet szerinti döntés. A beavatkozás sürgőssége: sürgős: ex situ felé, nem sürgős: in situ felé tolja. Kapcsolható és kapcsolandó technológiák: pl. megelőzésre: résfal: aktív résfal: kezelés + megelőzés, szivattyúzás: ex situ vízkezelés + vízzel tovaterjedése KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 15

16 EGY TECHNOLÓGIA VAGY TÖBB KAPCSOLT TECHNOLÓGIA: Gyakori, hogy egyetlen technológia nem jelent megoldást, hiszen a szennyezettség kiterjedhet több környezeti elemre és fázisra. Ha több technológia jelenthet csak megoldást, akkor kiválasztásuknál a kölcsönhatások és az együttes költség-haszon felmérés fog dönteni. Ha már tudjuk, hogy melyek lesznek az alkalmazott technológiák, alkalmazási sorrendjük még mindig döntésre vár. Gyakran felmerülő kérdés, hogy legyen-e előkezelés: szükséges-e a talaj fellazítása vagy a szemcseméret szerinti osztályozás? Szemcseméret szerinti frakcionálásról történő döntés költség-haszon felmérés alapján történik: frakcionálás költségét fedezi-e az előkezelést követő kezelés költségcsökkenése. Ha frakcionálás költsége kisebb, akkor frakcionálni kell. A frakcionáláskor keletkező hasznosítható termék tovább növeli a hasznokat és a mérleg nyelvét a frakcionálás felé billenti. Gyakran felmerülő kapcsolt technológia az immobilizálás utáni stabilizálás. A stabilizálás a maradék szennyezőanyag jelenlétéből adódó kockázat csökkentését szolgálja. Több szennyezőanyag esetében a biodegradációt követő kioldás vagy stabilizáció jön szóba, esetleg a vizes mosás utáni biodegradáció. Mivel a biodegradáció lassú lehet, a fizikai-kémiai módszerek előkezelésként való alkalmazása a logikus. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK: A döntések előkészítése során szinte mindig szükséges laboratóriumi és félüzemi kísérletek végzése. A kísérleti eredmények alapján választhatjuk meg a technológiai paramétereket, számíthatjuk ki a hatásfokot és az időigényt. Mindezek alapján tudjuk elkészíteni a költségbecslést. Mivel minden terület és minden szennyezettségi eset eltér egymástól a szennyezettség és a kockázat felmérését és a kockázatcsökkentési tervet minden esetben a terület ismeretében, terület specifikus formában kell elkészíteni. Korábbi tapasztalatokat természetesen fel lehet használni, de a technológiaválasztási döntési sorozaton minden esetben végig kell menni, és a végső döntéshez szükséges a konkrét kiválasztott technológia vagy technológiai együttes technológiai paramétereinek helyszín specifikus, kísérleti meghatározása is. A TECHNOLÓGIAI PARAMÉTEREK: A technológiai paraméterek kiválasztásánál az irányadó a remediációt végző biológiai közösség igénye. De ne felejtsük el, hogy a technológiai paraméterek biztosításának komoly költségei vannak, tehát az optimálásnál nem csak a biológiai igényt, hanem a költség-haszon mérleget is figyelembe kell vennünk. A fizikai kémiai módszerek esetében a technológiai paraméterek széles skálája alkalmazható, a biológiai beavatkozások enyhe, de hosszú ideig tartó beavatkozások. A berendezés a biotechnológiáknál általában olcsóbb, mint a fizikaikémiai technológiáknál ahol gyakran bonyolult, igényes berendezésekre és széles skálán mozgó technológiai paraméterekre lehet szükség. A TECHNOLÓGIA KOCKÁZATA: A döntésünket alapvetően befolyásoló faktor. Az ökoszisztéma és az emberi egészség védelmén kívül a technológia saját kockázata a költségeket is nagyban befolyásolja. Milyen kockázatokkal számoljunk? Alapvetően kétféle kockázatot különböztessünk meg. A maradék kockázatot a kezelt szennyezett környezeti elemben és a technológia alkalmazása közbeni kibocsátásból származó kockázatot. Mindkét kockázatot jól szemlélteti a kockázati profil. Ha a technológia alkalmazása közbeni kockázat elfogadhatatlanul nagy, akkor a kibocsátás csökkentéséről kell gondoskodnunk. Ez a kockázatcsökkentési intézkedés eltér in situ és ex situ technológia KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 16

17 alkalmazása esetén, hiszen ex situ esetben legkézenfekvőbb megoldás az izoláció: elpárolgás kontrollálása, gázelszívás, sátortető, drénrendszer, csurgalékvíz gyűjtés és kezelés, izolálás geofóliával, vízzáró réteggel, stb. Az in situ kezelés során szintén szóba jön az izoláció: felszín alatti résfalak, kapszulázás, de gyakoribb a mobilis fázisok kontrollja, pl. vízszintsüllyesztő kutakkal vagy gáz/gőzelszívással. A szilárd fázisból történő mobilizációt, stabilizálással vagy immobilizálással oldhatjuk meg, pl. kémiai oxidáció/redukció, mikrobiológiai immobilizáció vagy fitostabilizáció. TECHNOLÓGIA MONITORING, UTÓMONITORING: A technológiából történő kibocsátást lés a technológia alkalmazása utáni kibocsátást monitorozással ellenőrizzük. A technológia monitoring és az utómonitoring alapulhat ugyanazon az integrált rendszeren és a mintavételt vagy mérést biztosító berendezések is lehetnek ugyanazok. Monitorozott természetes szennyezőanyag-csökkenés esetén tulajdonképpen mesterségesen beállított technológia nincs is, csupán a monitoring rendszer működik. A monitoring adatok értékelésére és interpretációjára ma még nem fordítanak elegendő gondot, holott a nyers adatok önmagukban nem elegendőek a döntésekhez. Ez az egyik legfőbb oka a rossz döntéseknek. Gazdasági szempontok: Egy szennyezett területtel kapcsolatos döntési folyamatban nagy szerepe van a gazdasági szempontoknak, a költségeknek és az abból adódó hasznoknak. A konkrét költségek meghatározása viszonylag egyszerű, nehezebb már a területfejlesztéssel és a terület jövőbeni használatával kapcsolatos hasznok és a pénzben ki nem fejezhető hasznok számbavétele és mennyiségi meghatározása. Utóbbiak kvantifikálása nem is mindig lehetséges, ilyenkor a kvantitatív eredmény kiszámítása helyett a kvalitatív jellemzést vagyunk kénytelenek választani. KÖLTSÉGEK ÉS HASZNOK: Miből tevődik össze a remediáció költsége? 1. Előkészítés, felmérés, tervezés költségei. 2. A berendezés létrehozásának, telepítésének vagy bérlésének ára. 3. Az alkalmazandó technológia paraméterei és a rendelkezésre álló idő egyértelműen megszabják a technológia működtetési költségeit. 4. Az alkalmazandó technológia saját kockázatának csökkentése, mint költségtényező. 5. A költségek tetemes részét képezheti a technológia monitoring és az utómonitoring. Miből adódnak a hasznok? 1. A szennyezettség megszűnéséből adódó értéknövekedés. 2. A remediáció során megengedett területhasználat. 3. A remediáció utáni értékesebb területhasználat. 4. A szennyezőanyag hasznosítása. 5. Pénzben kifejezhető szociális, egészségügyi és életminőségbeli hasznok. 6. Pénzben ki nem fejezhető szociális, egészségügyi és életminőségbeli hasznok. Valamennyi költségnövelő és költségcsökkentő tényező befolyásolható és optimálható. Az erre alkalmas eszközök a környezetmenedzsment eszközeivel azonosak, vagyis kvantitatív felméréseken (kockázat, költség-haszon) alapuló döntéseket követő intézkedések, korlátozások, technológiák alkalmazása, területhasználatok és tulajdonviszonyok megváltoztatása. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 17

18 KÖLTSÉGEK BEFOLYÁSOLÁSA: A célérték is jelentősen befolyásolja a költségeket, de egyben a jövőbeni területhasználatot is: kisebb célérték nagyobb költséget, hosszabb időt, stb. igényel, de értékesebb területhasználatot tesz lehetővé. A célértékre vonatkozó döntésnél a mérleg nyelvét a jövőbeni területhasználat fogja elbillenteni. Ha értékes területhasználat van kilátásban nagyobb költséget is elbír a terület, és fő cél lehet, hogy minél előbb sor kerüljön az értékes(ebb) területhasználatra. Ezt a gondolatot meg is lehet fordítani, és sokszor meg is kell: ha sokba kerül egy terület remediációja, tervezzünk rá értékes használatot, hogy legyen olyan tervezett haszon, amire megelőlegezhetőek a remediáció költségei. Ezt a területfejlesztést tervezőknek kell a kockázatmendzsmenttel közösen meghatározniuk. Egy remediációs technológiának magának is van környezeti kockázata, hiszen a szennyezett terület megbolygatása, a szennyezőanyag mobilizálása, ha csak átmenetileg is, de szükséges folyamatok, műveletek lehetnek a technológia alkalmazása során. A technológia saját kibocsátásának mérése (monitoringrendszer) és kockázatának követése minden remediációhoz kötelezően kapcsolandó tevékenység, még a természetes remediációs, öngyógyító folyamatokra alapozó technológiáknál is (monitorozott természetes szennyezőanyagcsökkenés: MNA). A szennyezett terület kockázatának átmeneti növekedése több tényezőtől is függ, így a terület hidrogeológiai jellemzőitől, a szennyezőanyag változásain keresztül a beavatkozás típusáig. A rendszer összetettsége miatt a kvantitatív előrejelzés nem könnyű feladat, ezért az automatikus kibocsátás-megelőzés szokott a megoldás lenni, ami esetenként túlbiztosítást, emiatt többletköltséget eredményezhet. A technológiamonitoring jelentős költséget tehet ki abszolút értékben is, de a remediációs technológiához viszonyítva annál nagyobbat, minél olcsóbb technológiát alkalmazunk, tehát relatíve a MNA-nál lehet a legnagyobb. In situ bioremediációnál az utómonitoringgal azonos elrendezésű monitoringrendszer felállítása nem jelent többletkiadást csak a működtetését kell számításba venni. A költségeket csökkentő vagy hasznot hozó gazdasági tényezőkre koncentrálva ki kell emelni a remediáció során történő területhasználatot, amely valószínűleg nem teljes értékű vagy nem a végleges területhasználat, hanem egy átmeneti, kisebb igényű területhasználat, mégis jelentős hasznot eredményezhet. A kataszterbe bejegyzett szennyezettség direkt értékcsökkentő tényező, mely bejegyzés a terület remediálása után megszűnik, a terület visszanyeri eredeti területhasználatához tartozó értékét. Amennyiben a területhasználat megváltozik, az érték az új használat szerinti értéken lesz nyilvántartva és jelenik meg a piacon. Ennek természetesen feltétele, hogy a terület az új területhasználathoz illeszkedő remediációs célértéket érje el a kezelés után. A hasznok oldalát növelheti a remediáció során keletkező termék hasznosítása is. Ez lehet a kinyert vagy átalakított szennyezőanyag, pl. lefölözött és tisztított olaj, vagy a kezelt talajból esetleg annak valamely részéből előállított termék, pl. homok, vagy más építőanyag, steril talaj, stb. Az ex situ kezelt talajt minőségétől függően lehet különböző célokra hasznosítani: meddőhányók letakarása, útalap, mezőgazdasági hasznosítás, steril talaj, stb. A hasznosításból eredő haszon ismeretében érdemes a kezelési technológiát a termék minőségének figyelembe vételével módosítani. Lehet, hogy a biológiai kezelés időtartamának meghosszabbítása vagy a deszorpció hőmérsékletének megváltoztatása értékesíthető terméket eredményez. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 18

19 A MENTESÍTÉSI MÓDSZEREK KIVÁLASZTÁSI SZEMPONTJAI: A talajremediálási módszereket több szempontból csoportosíthatjuk. Most olyan csoportosítási szempontokat adunk meg, amelyek döntési pontként is megjelennek a technológiaválasztásunk során: Remediálási módszerek környezeti elemek szerint: levegő, víz, talajvíz, talaj vagy üledékremediálási módszer A talajremediálási módszerek a talaj fázisai szerint: talajlevegő, talajnedvesség, talajvíz, talaj szilárd fázisa, különálló szennyezőanyag fázis, több fázis együttes kezelése, pl. talajvíz és szilárd fázis, háromfázisú (telítetlen) talaj, stb. A remediáció a talajban spontán lejátszódó folyamaton alapul-e? A remediáció a szennyezőanyag immobilizálásán vagy mobilizálásán alapul-e? A remediáció in situ vagy ex situ módszer vagy ezek kombinációi? A talajremediáció fizikai-kémiai, termikus vagy biológiai módszeren alapul? Ha biológiai módszert választunk, és az a talaj spontán folyamatain alapul, akkor milyen mértékű beavatkozást tervezünk: NA (természetes szennyezőanyag-csökkenés), MNA (monitorozott természetes szennyezőanyag-csökkenés), ENA (intenzifikált természetes szennyezőanyag-csökkenés), in situ bioremediáció, ex situ bioremediáció. Kombináljuk-e a biológiai módszert fizikai-kémiai vagy termikus eljárásokkal? Milyen monitoringrendszert igényel a beavatkozás? Milyen területhasználatot engedünk meg a talaj remediálása során? A kármentesítés mérnöki alkalmazásai fokozatai a szennyezett talaj remediálásánál NA MNA ENA In situ Ex situ természetes szennyezőanyag csökkenés Helyszíni kármentesítés ellenőrzött természetes szennyezőanyag csökkenés gyorsított természetes szennyezőanyag csökkenés más helyen történő kármentesítés Technológiaválasztási döntési algoritmusok: A döntési algoritmusok, szinte mechanikusan alkalmazhatók a legjobb remediációs technológia kiválasztásához. Ezeket az előregyártott sablonokat csak segítségnek tekintsük, ötletadónak, de a valódi megoldásunk mindig a szennyezettségi eset tökéletes ismeretén alapuló egyedi megoldás legyen. Az esélyes technológiák kiválasztásához vezető út folytonos szűkítést, szűrést jelent. A szelekció a technológiaválasztás elvi alapjainak tisztázása után kialakított szempontok szerint történik. az első szelekció után kapott technológiák előnyeit és hátrányait. A döntési algoritmus és/vagy az elvi megfontolások alapján kiválasztott alternatívákat laboratóriumi kísérletek alapján értékeljük, tehát az elvileg megfelelő technológiák alkalmasságát laboratóriumi kísérletekkel támasztjuk alá. KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 19

20 AZ ÁLTALÁNOS DÖNTÉSI ALGORITMUSBAN KONKRÉT SZENNYEZETT TALAJHOZ ALKALMAS TECHNOLÓGIÁK KIVÁLASZTÁSÁHOZ: 1. Régi-e a szennyezettség? Igen 2 Nem 16/17 2. Monitorozott-e a terület Igen 2a Nem 14 2a. Azonosított(ak)-e a Igen 2b Nem 13 szennyezőanyag(ok) 2b. Azonosítottak-e a Igen 2c Nem 13 szennyezett környezeti elemek 2c. Azonosítottak-e a Igen 3 Nem 13 szennyezett fázisok 3. Azonosítható-e Igen 4 Nem 14 természetes szennyezőanyagcsökkenési folyamat a területen? 4. Kockázatot csökkentő Igen 4a Nem 5 folyamat-e? 4a. Mobilizációs folyamat Igen 4b Nem 4c zajlik-e a területen? 4b. Biodegradáció folyik-e a Igen 6 Nem 6/4c területen? 4c. Immobilizációs folyamat Igen 6 Nem 14 zajlik-e a területen? 5. Kockázatot növelő-e? Igen 17 Nem 16 5a. Mobilizációs folyamat Igen 5b Nem 5c zajlik-e a területen? 5b. Biodegradáció folyik-e a Igen 6 Nem 6/5c területen? 5c. Immobilizációs folyamat Igen 6 Nem 14 zajlik-e a területen? 6. Technológia alapját Igen 7 Nem 16/17 képezheti-e a folyamat? 7. A talaj kitermelése nélkül Igen 10/11 Nem 8 alkalmazható-e a technológia? 8. Talaj kitermelése és ex situ Igen 9 Nem 7 kezelése 9. A talaj szemcseméret Igen 9a Nem 10/11 eloszlása indokolja-e az előzetes frakcionálást? 9a. Szemcseméret szerinti frakcionálás után kapott frakció szennyezett-e Igen 10/11 Nem 18 KÁRMENTESÍTÉSI TECHNOLÓGIÁK 20