TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV2012-0015
Komplex monitoring rendszerek alkalmazása a vízbázisok védelmében Kovács Zsófia1,
Rédey Ákos1, Zsilák Zoltán2, Szalkay Csilla3, Cserfalvi Tamás4, Kovács Szilárd5 Simon László5 Igor Cretescu6 1Pannon
Egyetem, Környezetmérnöki Intézet, Veszprém Kft., Veszprém 3 Szent István Egyetem, Környezet- és Tájgazdálkodási Intézet, Gödöllő 4Aqua-Concorde Vízanalitikai és Víztechnológiai Kft. Budapest 5Combit Számítástechnikai Zrt., Budapest 6”Gheorhe Asachi” Technical University of Iasi 2AquaTerra
XXXI. ORSZÁGOS VÁNDORGYŰLÉS Gödöllő, 2013. július 3-5.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
BEVEZETÉS VÍZ KERETIRÁNYELV(2000/60/EK) FOLYAMATOS MONITORING, KORAI JELZÉS (EARLY WARNING) KONCEPCIÓNK: KÜLÖNBÖZŐ MONITORING TECHNIKÁK ÉS RENDSZEREK ESETTANULMÁNYOK: HAGYOMÁNYOS MÓDSZER, TORNA-PATAK, DUNA VÍZMINŐSÉG VIZSGÁLAT, TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ VIZSGÁLAT, VÍZTÁROZÓ
ÖSSZEFOGLALÁS
VÍZ KERETIRÁNYELV (2000/60/EK)
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
Az Európai Unió hosszú távú programja a Víz Keretirányelv (2000/60/EK). A VKI célja, a víztestek jó ökológiai és kémiai állapotának elérése 2015-ig. A VKI céljai: Szennyezés megelőzése és csökkentése, Fenntartható vízhasználat, Környezetvédelem, Vízi ökoszisztémák megóvása Árvizek és aszályok hatásainak mérséklése
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
VÍZMINŐSÉG MONITORING HAGYOMÁNYOS SZABVÁNYOS MÓDSZER „off line” A szabványos laboratóriumi mérések nagyon pontos eredményeket szolgáltatnak és széles spektrumú kémiai paraméterek mérése lehetséges. PROBLÉMÁK Magas költség - Mintavételi gyakoriság - Sok mintaszám Nem képes azonnal biztosítani az eredményeket a lakosság egészségügyi védelme érdekében - Laboratóriumi mérések bizonyos esetekben lassúak
ON LINE MONITORING Jelzi a vízminőség rövid és hosszú távú változásait megalapozva ezzel a beavatkozások kivitelezésének módját Korai előrejelzés Megelőzés: illegális szennyezés felderítése, és további szennyezések megállítása Folyamatos adatgyűjtés, mely információt szolgáltat a döntéshozók számára PROBLÉMÁK - Egyszeri nagyobb beruházás - Karbantartási költség - Fenntartási költség (pl. standard oldatok, reagensek)
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
KORAI JELZŐ RENDSZER-EARLY WARNING SYSTEM (EWS) Integrált rendszer, amelyet jellemzi: - monitoring technikák fejlesztése, - adatok értelmezése, eredmények értékelése
- eredmények felhasználása a döntéstámogatásban. EWS-ben elvárt a következő kritériumok együttes megjelenése : - Folyamatos adatgyűjtés - Gyors válasz biztosítása - Felhasználó barát - Érzékenység - Széles spektrumban detektálás - Költséghatékony - Távvezérlés
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ÚJ IRÁNY Az új monitoring rendszerek biztosítják a szennyezési csúcsok detektálását, amelyek csak 1-2 óráig tartanak és leginkább éjszakai illetve hétvégi időszakokban jelennek meg. Hova helyezzük el a monitoring állomást? Milyen monitoring eszközöket használjunk? Hogyan és milyen formában kerüljenek megjelenítésre az adatok? Szennyező források azonosítása? Milyen mérési módszereket válasszunk a szennyezések detektálására?
KIALAKÍTOTT KONCEPCIÓNK
EGYÜTTMŰKÖDÉS
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
Pannon Egyetem, Környezetmérnöki Intézet a vízmonitoring területére fókuszál. Közép-dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség
Együttműködés egyetemekkel, hatóságokkal
Környezetvédelem
Környezetmérnöki Intézet, Pannon Egyetem
Miskolci Egyetem, Eötvös József Főiskola
Együttműködés ipari partnerekkel IT (Information Technology) Résztvevők: Apertech Informatikai Kft, Combit Számítástechnikai Zrt.
Műszerfejlesztők Résztvevők: Aqua-Terra Kft. Aquacontrol Kft; AquaConcorde Water Analysis and Technology
FEJLESZTÉS EREDMÉNYE
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
• Alkalmazott eszközpark MÉRÉS
• Módszerek
Fix pont: konténer, szondák, analizátor, bója Mozgás: GPS koordináták alapján hajó
Kézi On-line
• Akkreditálható Vízminőség Távmérő Rendszer (AVITAR) /adatgyűjtő rendszer ADATGYŰJTÉS
kommunikációs felület központi adatbázis nyitott platform (bővíthető)
• Felhasználói felület EREDMÉNYEK
• Adat publikálás
Vezérelhető: weben keresztül, SMS, mobiltelefon, tablet Felhasználók: hatóságok, szervezetek, kutatók, lakosság
Célok: eredmények, riasztás Formája: riportok, diagramok, térképek, fotók Elemzés: szabványok, határérték
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
STANDARD MÓDSZER HAGYOMÁNYOS MINTAVÉTEL Víz mintavétel Fizikai-kémiai paraméterek mérése a terepen Hőmérséklet, pH, vezetőképes ség, DO, zavarosság klorofill-a, PAH
Minta szállítása Minta szállítása (standard hőmérséklet 4°C) Átadás
Laboratóriumi elemzés Titrálás (COD, HCO3-, CO32-, SO42-, Spektro fotométer: PO43-, NH4+, NO3-, NO2ICP-OES: Na+, Ca2+, Mg2+, K+, Si4+
AAS: Cd2+, Co2+, Cr3+, Ni2+, Zn2
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ESETTANULMÁNY: VESZPRÉMI-SÉD VÍZMINŐSÉGÉNEK MEHGATÁROZÁSA 1) Forrás 2) Balaton Volán kibocsátása
4
3) Városi csapadékelvezető csatorna 4) Békatói-árok (mellékvízfolyás) 5) Szennyvíztisztító telep kifolyója
1
6
2
5
3
6) Lackó-forrás
According to the water quality measurement results - It can be stated that the quality of watercourse is mostly influenced by artificial or human activities/impacts/pollutions like sewage, cultivated lands and gardens.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
VESZPRÉMI-SÉD VÍZMINŐSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA Examined values are presented on the map due to easier evaluation and interpretation of the water quality. A B C D E I. Excellent II. Good III. Tolerable IV. Polluted V. Extremely polluted
Veszprémi-Séd szakaszonkénti vízminőség állapota
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
EARLY WARNING MONITORING – ESETTANULMÁNYOK
Mobil Mérőállomás- felszíni víz monitoring 1. Torna-patak vízminősége (vörösiszap katasztrófa) (on-line mérés: vízhőmérséklet, pH és vezetőképesség)
2. Szennyvíztisztító telep hatása a vízfolyásra (valós időben mértük az NH4+-N, NO3--N, PO43—P koncentrációját a tisztított szennyvízben)
Szenzorok alkalmazása 3. TRIOS szenzor (Duna vízminőségének vizsgálata) (Mérési paraméterek: klorofill-a; PAH)
4. PONSEL szenzor (Lázbérci tározó vízminőségének vizsgálata) (Mérési paraméterek: hőmérséklet, pH, DO, zavarosság és vezetőképesség)
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
CASE STUDY 1: TORNA-PATAK VÍZMINŐSÉGE The red mud storage cassette No. 10 ruptured on
October 4, 2010 during daytime in Hungary. AVITAR RENDSZER ALKALMAZÁSA In cooperation with the Central Transdanubian Inspectorate
for
Environmental
Protection,
Nature Conversation and Water Management the system was placed and put into operation in Devecser (December 15, 2010-October 31, 2011) in order to control continuously the water quality of Stream Torna.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
CASE STUDY 1: TORNA-PATAK VÍZMINŐSÉGE Az AVITAR rendszer 2010.12.15. - 2011.10.31. között 30 percenként mért pH értékek napi átlag eredményei láthatóak.
Extreme pH values: • the acid thank for neutralization was changed • dredging of the river bed • the company reduced the dosage of acetic acid
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
CASE STUDY 1: TORNA-PATAK VÍZMINŐSÉGE Az AVITAR rendszer 2010.12.15. - 2011.10.31. között 30 percenként mért fajlagos vezető-képesség napi átlag értékek eredményei láthatóak.
Az okok a vörösiszappal terhelt meder bolygatása és a semlegesítéshez használt anyagok koncentrált előfordulása. A mért értékek az idővel csökkentek de továbbra is a szennyezett vízminőségi kategóriába tartozik.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
CASE STUDY 2: SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEP HATÁSA a Várpalotai vízfolyásra MOBIL KONTÉNER
MOBIL KONTÉNER FELÉPÍTÉSE Air conditioner Electrics
PONSEL sensors (pH, conductivity, turbidity, dissolve oxygen) Analyser (TOC etc.)
Distilled water Discharge (surface water)
Robotic Water Analyser (RWA) Filter system (0,45µm) Inlet (surface water)
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ROBOT ANALIZÁTOR ALKALMAZÁSA A MOBIL KONTÉNERBEN Equipment and analysers placed into container are able to carry out continuous measurements and collect data even under extreme weather conditions. Measuring station is able to make automatic on-line measurements of the main components of waste water during 24 hours a day 7 days a week. The mobile station samples the treated wastewater in every 2 hours.
Transportation of water samples to laboratory was carried out in mobile refrigerated water sampler for verification.
The project reviews both existing standard techniques and new innovative technologies with the focus on the on-line monitoring and control. Robotic Water Analyser (RWA) in container
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ROBOT ANALIZÁTOR
The Robotic Water Analyser as a national development was devised for 3 components at beginning and is suitable to carry out real time measurements on NH4+-N, NO3--N, PO43--P concentrations, etc. in the treated waste water. The measurements of the parameters are carried out on the basis of photometry with use of minimum amount of chemicals. The accuracy of the RWA measurements was controlled by crosschecking the data with standard laboratory measurements. The measuring system was used at a Hungarian waste water treatment plant and in UK as well.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ROBOT ANALIZÁTOR This device carries out measurements on the basis of photometric measurement principles. RWA technology is basically a cost effective, universal, automatic liquid handling robotic device equipped with sensor(s) for process water analytical purposes. - The wet chemical process /portable analyzer with less tubing and valves. -
Extremely low reagent consumption (50 – 100 ml/month)
-
RWA photometer has 11 channels. 4 channel (Global parameter: sample, waste, standard, dilution) - 7 channel (Test of three parameters : reagent)
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ROBOT ANALIZÁTOR (RWA) ALKALMAZÁSA Ortofoszfát-P koncentráció meghatározása szabványos és on-line módszerrel Orthophosphate-P concentration
0,5-12 mg/l
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
Összefoglalás
Szennyvíztisztító telep hatása Continuous monitoring of water parameters helped to identify an operational problem which could not be detected by laboratory measurements (off-line). Large amount of suspended solids is discharged during weekends (Sunday night and Monday morning) from waste water treatment plant which increased the orthophosphate concentrations. The results provided information about the plant operation system and on its environmental impacts.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
Elektrolit katódos atmoszférikus nyomású ködfénykisülésen alapuló atomemissziós optikai mérés
ELECTROLYTE CATODE ATMOSPHERIC GLOW DISCHARGE EMISSION SPECTROSCOPY ELCAD HEAVY METAL MONITOR It is the first wastewater monitoring technology that can directly detect heavy metal pollution peaks in fat-emulsion loaded wastewater streams entering the treatment technology. Pb 0,3 - 100 mg/ml Cu 0,1 - 50 mg/ml Ni 0,2 - 100 mg/ml Mn 0,2 - 100 mg/ml
Cr 1 - 500 mg/ml Ca 0,2-50 mg/ml Mg 0,2 -50 mg/ml Na 0,05 - 50 mg/ml K 0,1 - 5 mg/ml
The developer is Aqua-Concorde Water Analysis and Technology LTD. Dr.Cserfalvi Tamás et al.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
CASE STUDY 3. TRIOS SZENZOR ALKALMAZÁSA: DUNA HATÁRMENTI SZAKASZÁNAK VIZSGÁLATA UV fluoreszcens szenzorok alkalmazása klorofill-a és PAH koncentráció meghatározására (minimum 3 mintavételi helyen különböző mélységekben). Results were shared and evaluated by the Hungarian and Serbian experts in a cross-boarder action project in 2012.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
CASE STUDY 4. PONSEL SZENZOR ALKALMAZÁSA: LÁZBÉRCZI TÁROZÓ VIZSGÁLATA Mérés (2013. május 31 14:00-június 2 10:00)
Adat gyűjtés és továbbítás GPRS/ interneten keresztül
Eredmények online nyomonkövetése / publikáció a web portálon www.avitar.hu
Ponsel szenzor: Hőmérséklet, pH, vezetőképesség, DO, zavarosság
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
INNOVATÍV MEGOLDÁSOK A FELSZÍNI VIZEK MONITORING TERÜLETÉN VÍZMINŐSÉG ELLENŐRZŐ ROBOT HAJÓ (távvezérelhető) pl. Halászati Kutató Intézet (halastavak vizsgálata)
Vízpartról kézi irányítás /automatikus üzemmód mintavétel és mérés (pH, DO, vezetőképesség, hőmérséklet, zavarosság, klorofill-a, kékalga, KOI) o-10 m mélységben. Mérési eredmények rögzítése és WLAN kapcsolaton keresztül real-time továbbítja az adatokat az operátor felé.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
INNOVATÍV MEGOLDÁSOK A FELSZÍNI VIZEK MONITORING TERÜLETÉN MOBIL VÍZMINŐSÉG VIZSGÁLÓ KIS KONTÉNER (távvezérlés)
Két személy által szállítható. Opcionálisan alakítható a mérési paraméterek száma. Mérhető paraméterek: közvetlen a vízfolyásban: pH, DO, vezetőképesség, hőmérséklet, zavarosság, áramlási sebesség, mérőkonténerben elhelyezett eszközök segítségével: klorofill-a, nitrát, PAH. Elhelyezésre került egy hűtött vízmintavevő is a konténerben. Adat gyűjtés és vezérlés ipari PC keresztül történik. Az adat továbbítása GPRS kapcsolaton keresztül. Az adatok megjelenítése és értékelése a web portálon.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
INNOVATÍV MEGOLDÁSOK A FELSZÍNI VIZEK MONITORING TERÜLETÉN AUTONÓM VÍZMINŐSÉG ELLENŐRZŐ BÓJA ANALIZÁTOR Folyamatosan monitorozza a víztestet. Lehetséges mérési paraméterek (pH, DO, vezetőképesség, hőmérséklet, zavarosság, ionszelektív elektróda pl.nitrát). Mérési eredményeket tárolja és GPRS kapcsolaton keresztül az adatbázis szerverre továbbítja Határérték túllépés valamint lopás esetén riasztó SMS-t küld.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ÖSSZEFOGLALÁS Monitoring rendszerek AVITAR keretrendszer fejlesztése (opcionálisan bővíthető mérési paraméterek számával) On-line analizátorok tesztelése (RWA, ELCAD) Szenzor alapú detektorok területe
•
JÖVŐBENI TERVEK!
További eszköz fejlesztők bevonása • További vízfolyások monitoringozása (szennyező források azonosítása) • Célunk határmenti együttműködésekben való részvétel • További együttműködések szervezetekkel
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
[email protected]
Köszönetnyilvánítás A projekt a Kutatási és Technológiai Innovációs Alap támogatásával BAROSS_KD_ 07KD_INFRA_07-2008-0006 valósult meg. KMOP 1.1.1 tárgyú program támogatásával valósult meg. A projekt a GOP-2008-1.3.1/B. támogatásával valósult meg.
