Klór-benzolos talaj és talajvíz tisztítása (OMFB Projekt) Horváth László, Mink György MTA KK AKI, Budapest Gergely Zoltán, Hartmann Béla, Méder György NÖV-KÖR Kft. Hidas Welther Károly Palladin Kft. Veszprém Házi Imre Sol Oriens Bt, Szigetszentmiklós Henézi Ferenc DIALBt. Pécs 1
72 000 hordó üstmaradék lerakása Garén... Talajszennyezés, talajvíz szennyezés Migráció a VÍZBÁZISOK irányában 2
CÉL, KONCEPCIÓ, GAZDASÁGOSSÁG. Cél: A SZENNYEZÉS MEGAKADÁLYOZÁSA Koncepció: Új kutak fúrása, víztisztító kapacitás növelése ELŐTISZTÍTÁSSAL Az előtisztítási technológia: innovatív, környezetbarát, energiatakarékos és gazdaságos KÖLTSÉGEK A víztisztító duplikálása Meglévő üzem + előtisztítás Megtakarítás (A) Beruházás 3,3 MFt 88,4 MFt 24,9 MFt (B) Működési kts. ---------------------------------------------- TLCC/20 év 55,4 MFt/év --------------------------------- 3 503 MFt 17,7 MFt/év ----------------------------------------------- 2 667 MFt 24.5 MFt/év ----------------------------------------- 836 MFt TLCC = A (1+ r) 20 + B [(1+ r) 20 -(1+ i) 20 ] / (r - i) Kamat = r = 0,04 Infláció = i = 0,02 3
A javasolt technológiai séma T 7 környezet T 8 katalítikus légtisztító hőcserélő aktivszenes abszorber térfogatáram mérő T 6 T 5 kondenzátor aktivszenes abszorber levegő pumpa T 4 sztrippelő és fotokatalitikus oxidáló reaktor T 1 térfogatáram mérő T 2,3 szűrő tisztavíz tartály nyersvíz tartály szűrő szűrt nyersvíz tartály Kék vonal: VÍZKÖR, Piros vonal: LEVEGŐKÖR 4
A szoláris fotokatalitikus / sztrippelő reaktor 100 Levegő be Levegő ki 100 Üvegfedél Víz be 25 Víz ki Üvegszövet+ TiO 2 4000 Funkciói: A klór-benzolok mineralizálása a szoláris UV sugárzás hatására A klór-benzolok kihajtása a vízből ellenáramú levegővel A napsugárzás csapdázásával a víz fűtése 5
A kombinált víztisztító rendszer épületének axonometrikus rajza. A tetőszerkezetet napkollektor funkciót is ellátó víztisztító reaktorok képezik, az egyéb berendezések az épület belsejében vannak. Levegő ki Levegő be Levegő be Levegő ki Víz be Reaktor 1 Reaktor 3 Víz be Reaktor 2 Víz ki Reaktor 4 2500 TISZTÍTOTT LABOR 1 VÍZ TARTÁLY LABOR 2 4000 4000 2000 4000 6
Analitikai eszközök és szakképzett személyzet telepítése az üzembe Műszer: Előnyök: Kapillárkolonnás GC elektronbefogásos detektorral Különleges érzékenység poliklórozott vegyületekre Elődúsítás nélkül beszúrhatók a minták. Azonnali eredmény a helyszínen dolgozó kutatóknak.. Kimutatási határok FID és ECD detektorral Klórbenzol Koncentráció, mikrog/l FID FID + ext. ECD ECD + ext. 1.3.5 210 10 1.2.4 144 7 1,6 0,08 1.2.3.5 216 0,4 0,02 1.2.4.5 216 0,4 0,02 1.2.3.4 233 12 0,4 0,02 Penta 271 14 0,1 0,01 Hexa 299 15 0,3 0,01 7
A Hidasi UV-oxidációs Üzem terhelésének megduplázásához (500 m 3 /nap 1000 m 3 /nap) szükséges előtisztítás Nyersvíz koncentráció, Co 300 µg/l 250 µg/l 200 µg/l* 150 µg/l Előtisztított víz (Az Üzem UV reaktorába bevihető víz 1000 m 3 /h terhelésnél) Max.67 µg/l Max.67 µg/l Max.67 µg/l Max.67 µg/l Előtisztítási hatásfok Min. 77,6 % Min. 73,2 % Min. 66,5 % Min. 55,3 % C ki C o e -kt és a konverzió φ 1 - e -kt Üzemi adatokból 500 m 3 /nap terhelés és Co = 300 µg/l esetén: t (tartózkodási idő) = 0,03 h és C ki 15 µg/l Ebből: k = 99,87/h 8
A reaktor tesztelése MESTERSÉGES NYERSVÍZ-keverékkel, 2004 v Víz = 2 m 3 /h, v Lev = 100 m 3 /h, G = 610 W/m 2, I UV = 28 W/m 2, T átlag = 289 K, Katalizátor: DEGUSSA P25, C = 0,5 kg/m 3. A NYERSVÍZ komponensei Nyersvíz Co, µg/l Sztrippelés C ki, µg/l Fotokatalízis C ki, µg/l Fotokatalízis + sztrippelés C ki, µg/l 1,4- diklór 4.3 1.5 1.7 0.8 1,2,4-triklór- 103 28 26 12 1,3,5-triklór- 3,8 3.1 1.7 1,2,3,4-tetra- 291 73 67 31 1,2,3,5-tetra 18 5.1 6.3 2.5 1,2,4,5-tetra 4.0 1.6 1.8 0.9 Pentaklórbenzol 63 19 17 7.6 Hexaklórbenzol 3.7 0.8 0.9 0.3 Összesen 494 132.8 123.8 56.8 Tiszt. Hatásfok 73,1 % 74,9 % 88,5 % 9
DEGUSSA P25 katalizátor kiváltása hazai kiszerelésű anatáz-tio 2 -vel DEGUSSA P25 = 4 500 Ft/kg hazai kiszerelésű = 1 120 Ft/kg Fotokatalitikus UV-oxidáció laboratóriumi reaktorban Reaktor: Átfolyásos, tartályba való teljes visszakeveréssel. Katalizátormennyiség: DEG = 0,5 kg/m3, magyar = 0,88 kg/m 3 Koncentráció, mikrog/l 2500 2000 1500 1000 500 0 0 20 40 60 80 Idő, min C, Degussa C, "magyar" 10
A szoláris fotokatalízis tisztítási hatásfoka különböző UV besugárzásnál. Benenő koncentráció, Co = 205 µg/l A víz betáplálási sebessége = 2 m3/h. hazai TiO 2 -szuszpenzió: 1 g/l. A vízszintes piros vonal a szükséges előtisztítási hatásfok Az önálló kék pont az optimálás előtti teszt eredménye. Szoláris fotokatalízis optimálás előtt és után Tisztítási hatásfok, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 UV intenzitás, W/m2 TEST Fkat2m3/h 2m3/h, Fkat ox
Szoláris fotokatalítikus víztisztítás megnövelt betáplálásnál Co = 205 µg/l, Vízáram: 2,0 m 3 /h, ill. 2,8 m 3 /h. TiO 2 -szuszpenzió: 1 g/l. Tisztítási hatásfok, % 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 Szoláris UV sugárzás, W/m2 2m3/h, Fkat ox 2,8m3/h,Fkat ox Limit 12
Víztisztítás szoláris fotokatalízis és sztrippelés esetén, a reaktor optimálása előtt és után. Co = 2,05 µg/l Vízsebesség optimálás előtt = 2,0 m3/h Optimálás után = 2,8 m3/h, Fotokatalízís + Sztrippelés optimálás előtt és után Tisztítási hatásfok, % 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 UV intenzitás, W/m2 TEST, 2m3/h Optimált, 2,8 m3/h Limit 13
Víztisztítás szoláris fotokatalitikus oxidációval (piros négyszögek) és kombinált szoláris fotokatalízis + sztrippeléses módszerrel (kék háromszögek) Co = 2,05 µg/l, Vízsebesség = 2,8 m3/h Levegősebesség (a sztrippelésnél) = 89 m3/h TiO 2 -szuszpenzió: 1 g/l. Tisztítási hatásfok, % 0,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 2,8m3/h,Fkat ox 20,0 2,8, Fkat ox+str 10,0 Limit 0,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 Szoláris UV sugárzás, W/m2 14
Eredmények TiO 2 -szuszpenzióval, ill fixált katalizátoron, TiO 2 - szuszpenzió beadagolása nélkül Co = 2,05 µg/l, Vízsebesség = 2,0 m3/h TiO 2 -szuszpenzió: 1 g/l. Fotokatalízis szuszpenzióval, ill. csak fixált TiO2-n Tisztítási hatásfok, % 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 UV intenzitás, W/m2 2m3/h, Fkat ox 2m3/h, Fixált TiO2 15