KÖRNYEZETVÉDELMI TERVEZÉSHEZ IRODALMI ADATOK SZIVÁRGÁSHIDRAULIKAI ÉS GEOTECHNIKAI ANYAGI JELLEMZŐK A TALAJOK ÁTLAGOS VÍZÁTERESZTŐKÉPESSÉGE Talaj D dh n () n0 () k (m/s) k (cm/sec) (mm) (mm) Közepes kavics 220 47 0,450,18 0,140,24 10e1 10e2 10e210e1 Finom kavics 24 0,150,25 1 10e2 10e11 Folyami homok 0,22 0,10,3 0,400,30 0,150,30 10e3 0,25 Agyagos homok 0,002 0,100,20 (0,07 10e3 10e4 10e210e3 0,2 Homokliszt, Mo 0,050,1 0,10,02 0,550,35 0,15 10e4 10e6 10e310e4 0,02 0,05 Iszaptalaj (por) 0,02 0,006 0,006 0,002 0,02 0,002 0,500,30 0,18 10e6 10e8 10e410e6 Agyagtalaj <0,002 0,002 0,700,30 (0,40 < 0,05 10e8 10e11 10e610e8 Tőzeg, 0,800,66 szerves talaj átmérő, hatékony átmérő hézagtérfogat szabad hézagtérfogat szivárgási tényező 1 szivárgási tényező 2 TÉRFOGATTÖMEG SZÁRAZ TALAJBAN A SZEMCSÉK SŰRŰSÉGE Talaj laza (t/m3) tömör (t/m3) Talaj sűrűség (t/m3) Homok, kavics 1,5 1,85 Kavics, homok 2,65 Iszap 1,5 1,90 Homokliszt, lösz 2,67 Agyag 1,6 2,00 Iszap 2,682,72 Agyag 2,722,80 A SZIVÁRGÁSI TÉNYEZŐK ÁTSZÁMÍTÁSA (SZORZÓK) BŐL / BA m/s cm/s m/nap m/s= *1 *100 *86400 cm/s= *0,01 *1 *864 m/nap= *0,000.011.6 *0,001.16 *1 1
A VÍZKIEMELÉSI, KITERMELÉSI LEHETŐSÉGEK A TALAJ SZIVÁRGÁSI TÉNYEZŐJÉTŐL FÜGGŐEN Talaj neve Szivárgási tényező k (m/s) vízszint süllyesztés nyíltvíztartás nyíltvíztartás megengedett leszívása (m) durva kavics 10E1..10E+1 nem lehet 3,0 közepes kavics 10E1..10E2 2,0 finom kavics 10E2 gravitációs nyíltvíztartás 1,5 durva homok 10E2..10E3 1,0 finom homok 10E3..10E4 0,5 homokliszt, Mo 10E4..10E6 iszap, sovány agyag 10E6..10E8 vákuumkutas nyíltvíztartás 2,0 agyag 10E8..10E11 (elektroozmózis) 4,0 (Hamvas, 1986.) BECSLŐKÉPLETEK Formulák Jelölések A SZIVÁRGÁSI JELLEMZŐK k = 1,16*D10**2 (cm/s), D(mm) szivárgási tényező n0 = 0,83*Dh**0,556 (), Dh(mm) szabad hézagtérfogat k = 0,36*Dh**2 (cm/s), Dh(mm) szivárgási tényező Ieff = 765,6*Dh**0,564 (mm/év), Dh(mm) a talajvizet elérő csapadék hányad, tényleges beszivárgás Dh = 1 / ( Si/Di) (mm) Kozenyféle hatékony szemcseátmérő hc0 = 0,075*((1n)/n)*( /Dh) (cm), Dh(cm) átlagos kapilláris emelőmagasság D0 = 4*(n/(1n))*(Dh/ ) (cm), Dh(cm) átlagos pórusátmérő KAPILLÁRIS TULAJDONSÁGOK Kp= 50*((Hy/ W)**3) (atm); Fp számítható Kapilláris potenciál (szívóerő) a telítettség (víztartalom) függvényében hs= (5/( w*g ))*((Hy/W)**3) (cm) Kapilláris szívás [Hy= 2,222 * hy hy= 0,45*Hy] Átszámítások víztartalmak között (0,7/ k) < hc < (2,4 / k) (cm),; k(cm/s) A kapilláris tartomány min max hc= 4,0*10**3 / k (m); k(m/s) A kapilláris zóna magassága hc= 4,5*10**5 / (e*d10) (m); D10(mm) hc= 0,3*Dátlag (cm); Dátlag(cm) +e hézagtényező hc= 0,153 / rátlag (cm); rátlag(cm) +rátlag átlagos pórus sugár 2
Wo Wmol Wvk Whv Wdv WL, WP, WS, WT VÍZTARTALMAK Légszáraz nedvességtartalom Molekuláris vízkapacitás: a gravitációsan eltávolítható víz után visszamaradó víztartalom Vízkapacitás (vk): gravitációs erővel szemben visszatartott víz Holtvíztartalom (hv): a talajból a növények már nem tudják felvinni Hasznosítható víztartalom (dv): a növények által felvehető víztartalom Víztartalom: folyási, sodrásiplasztikus, zsugorodási, telítési Hy 10% H2SO4; Mitscherlichféle hy 50% H2SO4; Kuronféle [Hy= 2,222 * hy hy= 0,45*Hy] Madosszerint: Wvk= 4*hy+12 Whv= 4*hy+2 Wdv= WvkWhv=10 Juhászszerint: Wo= 0,54*Hy Whv= 1,44*Hy+2 Wvk= 1,7*Hy+14 Wmol= 1,7*Hy+4 WL= 2,0*Hy+12 WP= 1,7*Hy+6,5 IP= WL WP IP= 0,73*(WL 20) Avonal IP= 0,836*WL 15,5 Magyar kötött talajok IC= (WL W) / (WL WP) = (WL W)/ IP IC= (WL e/ s) / IP WS= WL 1,25*IP; Sw = 1 zsugorodási W WT= 0,25*WL+20; Sw = 1 telítési W WT= 9 + (15,2*(WL 16,3)) Wopt= (0,25 0,30)*WL; KVA Wopt= (0,30 0,45)*WL; SA Wopt= (0,25 0,45)*WL; I Higroszkóposság: a H2SO4 szívóerő ellenében visszatartott nedvességtartalom Hy= 18 / ((5000* r0)**1/4 számítással +r0 a szemcsék sugara (mm) Agyagtartalom és víztartalom függvényében: WL= 0,175 + 1,26*(Sd0,002%/100)**3/2 WP= 0,125 + 0,42*(Sd0,002%/100)**3/2 Wmol= 0,1 + 0,42*(Sd0,002%/100)**3/2 Plasztikus index Konzisztencia index +WS zsugorodási víztartalom +WT telítési víztartalom Tömörítési optimális víztartalma (anyag bedolgozás, tömörítés) 3
TECHNIKAI ADATOK A CSŐVEZETÉKEK, ÉS MÁS GÉPÉSZETI BERENDEZÉSEK SZÁMÍTÁSÁHOZ CSŐÁTMÉRŐK TARTÁLYMÉRETEK Hozam, Q Q Térfogat Átmérő / Hossz (L/perc) (L/s) (mm) (m3) (m) 100 1,667 40 5 160 2,667 50 15 1,6/8,57 250 4,167 70 25 2,0/8,45 400 6,667 80 45 2,2/9,80 600 10,000 100 50 1000 16,667 125 68 ( 1 vagon) 1600 26,667 150 100 2,9/10,0 2500 41,667 200 150 3,0/20,0 + a vízépítési talajmechanika táblája 4
A TRANSZPORTSZÁMÍTÁSOKHOZ SZÜKSÉGES ADATOK, ANYAGI JELLEMZŐK SZÉNHIDROGÉNEK FONTOSABB TULAJDONSÁGAI Szagküszöb vízben (mg/l) A termék Összetétel Vízoldékonys (mg/l) Halmazállapot kw / kch Forráspont ( C) Gázok C1C4 2462 Gáz < 20 Petroléter C5C6 Folyadék 2060 Lignion C6C7 Folyadék 60100 Benzin C5C10 + Cikloalkánok Kerozin Petróleum C9C14 + aromások 0,0539 Egyensúlyi 100600 Egyensúlyi 510 0,0010,01 Folyadék 1,54 40205 0,010,1 Folyadék 0,5 175325 Gázolaj C12C20 + 0,0010,01 Folyadék 0,360,15 > 275 kevés PAH? benzin? Egyensúlyi 517(50) Fűtőolaj C14C26 10000 Folyadék 0,290,15 50000 Kenőolaj C23C37 10 7.. 10 14 Folyadék Pakura >C30 + PAHok Paszta, 140 Con szivattyú. Aszfalt >C37 Szilárd Adatok a terjedésszámításhoz (becsléshez): Ásványolajok Kd= 110; Rd= 568 ANYAGOK TRANSZPORT TULAJDONSÁGAI BECSLÉSEKHEZ anyag Kd Rd ásványi olajok 110 568 PAH 81 418 benzol 0,27 2 etilbenzol 2 11 toluol 0,75 5 xilol 1,8 10 fenolok 0,019 1 PCBk 146 753 Oldékonyság log(kow) szorpció transzport mg/l >100 < 3 kicsi gyors 100 0,1 3 4 jobb jó késleltetett <0,1 > 4 nagyon jó kicsi 5
A TALAJALKOTÓK HATÁSA A FIZIKAI ÉS KÉMIAI JELLEMZŐKRE talaj vízáteresztés víztárolás ioncserélés levegőzés termőkép. homok jó rossz rossz jó jó márga közepes közepes közepes közepes közepes agyag rossz jó jó rossz rossz termőföld közepes közepes közepes közepes közepes A talajpórusok méret szerinti eloszlása és hatása a folyadékok mozgására A póruscsoport: Átmérő ( m) Vízgazdálkodás Mikrpórusok Finom pórusok 0,2 Kötött víz pórustere Mezopórusok Közepes pórusok 0,2 10 Kapilláris pórustér Makrpórusok Közepesen durva pórusok 10 50 Kapillárisgravitációs pórustér Durva pórusok 50 1000 Gravitációs pórustér Makrpórusok és repedések Igen durva pórusok és repedések 1000 Gravitációs pórustér A baktériumszám változása a talajmélységgel: rétegmélység (cm) 25 30 60 90 120 150 baktériumszám (db/g) aerob anaerob összes 2.500.000 1.300.000 3.800.000 1.150.000 1.800.000 2.950.000 800.000 2.000.000 2.800.000 500.000 900.000 1.400.000 60.000 100.000 160.000 6.000 2.000 8.000 Néhány szerve s folyadék jellemzői (20 Con): Anyag víz benzin dízelolaj fűtőolaj nyersolaj tetraklórmetán odiklórbenzol benzol Sűrűség (g/cm3) 0,9982 0,7250,785 0,820,86 0,920,95 1,55 1,306 0,8790 Vízoldhatóság (g/kg) 50500 450 1,34 1,78 Din. viszkozitás (mpa*sec) 1,005 0,65 2,86,4 2134 15 0,969 1,0656 0,652 kr / kw 1 1,54 0,360,15 0,050,03 0,067 1,62 1,23 1,36 6
A mentesítési eljárások hatékonysága: Szennyezőanyagok Mikrobiológia Stabilizálás Oldószeres extrakció Alacsony hőmérséklet Magas hőmérséklet Apoláros halogénezett aromások B C B B A Halogénezett PCBk, dioxinok, furánok, B C B C A és alapanyagaik Halogénezett fenolok, aminok, aminok, B C B B A egyéb poláros aromások Halogénezett alifások A X B A A Ciklusos halogénezett alifás éterek, C C B C A észeterek, ketonok Heterociklusos és egyszerű nemhalogénezett A X A A A aromások PAHok A C B C A Poláros, nem halogénezett egyéb A C B B A szerves vegyületek Nemillékony fémek X A B C C Illékony fémek X A B C X Jelmagyarázat: Hatásos eljárás Potenciálisan hatásos Nem bizonyított Nem ajánlott, káros hatású A B C X 7
JELÖLÉSEK A C, Cx C0 Cw Cg Cs D De D0 Dch g h h1 h2 Hch i, I k K Kd L Mg Mw Ms Mx Mch n ne,n0 PVF p q rf R, Rd S Sw t, T U,u Va Vw Vs Vch v veff vs vc z x,y,z teljes keresztmetszeti felülete a talajnak a szennyező anyag koncentrációja a szennyező anyag koncentrációja, a t=0 időben (a folyamat kezdete) a folyadékrész koncentrációja a gázrész koncentrációja a szilárdrész koncentrációja kémiai diffúziós együttható a talajban effektív diffúzós együttható molekuláris diffúziós együttható vízben az CHval telített talaj vastagsága (a telített kapilláris sáv) gravitációs gyorsulás nyomás veszteség nyomásmagasság induláskor nyomásmagasság a folyamat végén a furatban mért szabad (úszó) CH vastagsága hidraulikus gradiens szivárgási tényező valódi permeabilitás megoszlási tényező távolság (pl. két nyomásveszteségi pont között) gáz fázisú szennyező tömege folyadék fázisú szennyező tömege talaj tömege szilárd fázisú szennyező tömege a talajban CH tömege porozitás effektív porozitás, szabad hézagtérfogat átjárható pórustér, a folyadékszállító pórustér nyomás hozam a kapilláris sugár (finom zemcse) késleltetési együttható vízoldékonyság, oldott tömeg víztelítettség (szaturáció) idő, hőmérséklet áramlási sebesség (korrigált), szél sebessége talajlevegő térfogata a hézagtérben folyadék térfogata a hézagtérben szilárd rész (talaj) térfogata CH térfogata a hézagtérben áramlási sebesség áramlási sebesség, effektív (korrigált) a talajvíz áramlási sebessége a C/C0 = 0,5 = C0,5 pontig a koncentráció változás sebessége magasság (szint), mélység, koordináták, távolságok 8
GÖRÖG BETŰS JELÖLÉSEK diszperzitás térfogatsúly dinamikus viszkozitás kinematikai viszkozitás sűrűség b térfogati sűrűség (talaj) w víz sűrűsége ch CH sűrűsége nedvesítési szög felületi feszültség, NAPLvíz között W víztartalom, térfogat % ban bomlási állandó RÖVIDÍTÉSEK NAPL nem vizes fázisú folyadék (CH) LNAPL a víznél könnyebb NAPL DNAPL a víznél nehezebb NAPL TPH alifás (nyíltláncú) szénhidrogének BTEX aromás szénhidrogének VOC könnyen illó szénhidrogének VOCl klórozott szénhidrogének PAH poliaromás szénhidrogének 9