Fúrási iszaptárolók környezetvédelmi felülvizsgálatának tapasztalatai Dr Szabó Imre tanszékvezető egy. docens Közreműködők: Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai Mérnökgeológiai Tanszék Szent István Egyetem, Talajtani és Agrokémiai Tanszék Márk Bt, Zalaegerszeg
Zalatárnok, Zsana, Algyő, Cserebökény, Kiszombor
A környezetvédelmi felülvizsgálat célja
• Az átmeneti tárolást a 102/1996.(VII.12.) Korm.rendelet
max. 3 évben engedélyezte a meglévő veszélyeshuladéktárolók esetében • Környezetvédelmi felülvizsgálat készítése a véglegessé nyílvánításhoz vagy a rekultivációhoz!
Az előadás tartalma
• A visgált iszaptárolók • A lerakott iszap jellemzői • Elvégzett vizsgálatok – Fizikai-kémiai vizsgálatok – Hidrodinamiakai és transzportmodellezés – Vízháztartási vizsgálatok
• Eredmények értékelése, összefoglalás
ALGYŐ
Lerakott iszapmennyiség: 52.000m3 Iszapvastagság:4.5-5.5m
CSEREBÖKÉNY Támasztó töltés
CSEREBÖKÉNY
részben üres medence
Lerakott iszapmennyiség:63.000m3 Szabad kapacitás: 31.000m3 Iszapvastagság: 4,5-5,5m
megtelt medence
KISZOMBOR (támasztótöltéssel védett lokális mélyedés feltöltése)
Iszapvastagság:3,0-3,5 m
ZALATÁRNOK Helyszínrajz
MMMM- magfúrások magfúrások MF MF–– ferde ferdefúrások fúrások A,B,C..új A,B,C..újmonitoring monitoringkutak kutak MtaMta- talajmintavétel talajmintavétel 105 Meglévő 105 Meglévőmonitoring monitoringkút kút
ZALATÁRNOK, FÖLDTANI SZELVÉNY A MEDENCÉK HELYÉN
A LERAKOTT ISZAP JELLEMZŐI és A SZENNYEZETTSÉG VIZSGÁLATA
Vizsgált paraméterek: • A fúrási iszap veszélyeztető potenciáljának
megismeréséhez – Cu, Cd, Ni, Zn, Pb, Mn, As, Cr és F •
Az iszap hidraulikai jellemzői
• A talajvizek minőségének meghatározásához • pH, SZOE, UV (ásványolaj), összes oldott anyag, Zn, Cu, Pb, As, Cr, Cd, Ni)
A iszap-eluátum As és Zn tartalma (Cserebökény) 1000
As
As [µ g/l]
100
10
C B A
vizes acetát-puf f eres
(mg/l)
savas
Zn
1 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Az átlagminta száma
A határérték B határérték C2 határérték
10000
vizes kivonat Zn [ g/l]
acetát-pufferes
C2
1000
100
B A
10
savas kivonat 1
vizes
*
acetát-pufferes savas
* 1
2
3
4
5
6
7
Az átlagminta száma
8
9
10 * méréshatár alatti eredmények
11
12 A határérték B határérték C2 határérték
18 16
B
14 12
A
10
Az iszap As és Zn tartalma (Cserebökény)
As
8 6 4 2 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A határérték B határérték
Az átlagminta száma 220
B
Zn
200 180
C2 határérték: 1000 mg/kg száraz tömeg
C2:1000mg/kg
160
Zn [mg/kg száraz tömeg]
As [mg/kg száraz tömeg]
C2:40 mg/kg
C2 határérték: 40 mg/kg száraz tömeg
140 120
A
100 80 60 40 20 0 1
2
3
4
5
6
7
Az átlagminta száma
8
9
10
11
12
A határérték B határérték
1200
1124
AAlerakott lerakottfúrási fúrási iszap iszapszivárgási szivárgási tényezője tényezője
Mérési adatok száma: 37 db Számított ciklusszám: 2500 db 800
611 600
400
213 200
0
160
0 9.E-12
0
2 2.E-11
38 4.E-11
0
8 6.E-11
44
116
85
53
8.E-11
1.E-10
3.E-10
14 5.E-10
14
9
4 7.E-10
2 9.E-10
3
0 2.E-09
Szivárgási tényező [k; m/s]
95%
0
k (m/s)
100 95 %-os gyakorisághoz tartozó szivárgási tényező 97.5 %-os gyakorisághoz tartozó szivárgási tényező k=5.00E-10 szivárgási tényezőhöz tartozó gyakoriság = 99%
90 80 70
Gyakoriság [%]
A tartományba eső minták darabszáma [db]
1000
60 50 40 30 20 10 0 1.00E-11
1.10E-10
2.10E-10
3.10E-10
4.10E-10
5.10E-10
6.10E-10
7.10E-10
8.10E-10
Szivárgási tényező [k; m/s]
3.1x10-10
9.10E-10
1.01E-09
1.11E-09
1.21E-09
1.31E-09
k (m/s)
1.41E-09
Zn Znkoncentráció koncentrációértékek értékekaatalajvízben talajvízben(Zalatárnok) (Zalatárnok)
AAmonitoring monitoringrendszer rendszerkútjainak kútjainakvízkémiai vízkémiaielemzési elemzésiadatai adatai
(Zn) 1000 900 800
Zn [µ g/l]
700 600 500
1. Kút
C2
2. Kút 3. Kút
400
0. Főgyűjtő
300 200 100
B A
0 87.04. 88.05. 89.05. 90.05. 91.05. 92.05. 93.05. 94.05. 95.05. 96.05. 97.05. 98.05. 99.05. 00.05. 01.05. 02.05.
Dátum
A határérték B határérték C2 határérték
a főgyüjtő aknában mért Zn tartalom Cserebökény
Talaj-víz Talaj-vízrendszerben rendszerbenaaZn Znadszorpció adszorpcióalakulása alakulásaaapH pHérték érték függvényében függvényében
AAmedencék medencékalá aláfúrt fúrtferde ferdefúrások fúrásoktalajmintáinak talajmintáinak Zn Znelemzési elemzésiadatai adatai
Zalatárnok
Zn
AAZn-tartalom Zn-tartalomés ésaapH pHérték érték eloszlási eloszlásigörbéi görbéiaa magfúrások magfúrásoktalajmintáiban talajmintáiban
pH
(Zalatárnok)
nagyátmérőjű nagyátmérőjűfügg. függ.fúrások fúrások
r=0,57
AAmért mértoldható oldható Zn Znkoncentráció koncentráció regresszióanalizise regresszióanalizise
B;D;E;G;H B;D;E;G;Hfúrások fúrások
Zn r=0.79 (Zalatárnok)
AApH pHérték értékváltozása változása aamélységgel mélységgel MM jelű nagyátmérőjű fúrások
pH
(Zalatárnok)
AA szennyezőanyag szennyezőanyag kijutásának kijutásának fiziko-kémiai fiziko-kémiai vizsgálatai vizsgálatai Elvégzett vizsgálatok: • Adszorpciós és kioldási vizsgálatok – a szennyezőanyag várható mozgási irányára nézve – Szennyezőanyag – talaj – iszap kölcsönhatásának vizsgálata
• Extrakciós vizsgálatok – A szennyezőanyag kijutásának valószínűségére, esélyére,
mértékére nézve
iszap
Adszorpciós Adszorpciósvizsgálatok vizsgálatok az aziszaptároló iszaptárolómedencék medencék alján alján Medence alatti talaj
(Zalatárnok)
talaj
70 60
iszap
-1
Adszorbeált cink mg.g
Zn Znés ésCr Cradszorpciós adszorpciós vizsgálatok vizsgálatok aamedencék medencékalján alján
50 40 30
Zn
20
(Cserebökény) talaj iszap
10 0 0
200
400
600
1000 80
-A -Atalaj talajkb. kb.1,5-szer 1,5-szertöbb többcinket cinketképes képes megkötni mint az iszap a nagyobb megkötni mint az iszap a nagyobb adszorpciós adszorpcióskapacitása kapacitása következtében következtében -Kis koncentráció -Kis koncentrációtartományban tartománybanaz aziszap iszap kb. 2.5-szer több krómot képes kb. 2.5-szer több krómot képes megkötni megkötni mint mintaatalaj talaj(l.köv.ábrán) (l.köv.ábrán)
Adszorbeált króm mg.g
Megállapítások: Megállapítások:
iszap talaj
70 -1
Egyensúlyi koncentráció µg.l
800 -1
60
iszap
50 40 30
Cr
talaj
20 10 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Egyensúlyi koncentráció mg.l
-1
3.0
3.5
Adszorpciós Adszorpciós vizsgálatok vizsgálatok eredménye eredménye (Cr (Crkis kiskoncentráció koncentrációtartomány) tartomány)
10 9
iszap talaj
Adszorbeált króm mg.g
-1
8
Cr iszap
7 6 5
talaj
4 3 2 1 0 0.00
0.05
0.10
0.15
Egyensúlyi koncentráció mg.l
0.20
-1
(Cserebökény)
Forróvizes Forróvizes extrakciós extrakciós vizsgálat vizsgálat eredménye eredménye (Zn (Znesetén) esetén)
0.8 0.7
Megállapítások:
0.6
-az alsó 1 méternyi iszap teljes kioldódásáig
Zn koncentráció mg.l
-1
talaj
0.5
talaj iszap
kb 220 szükség
0.4
évre lenne
0.3 0.2
iszap
0.1 0.0 2
4
6
8
10
Frakciók száma
(Cserebökény)
Forróvizes Forróvizes extrakciós extrakciós vizsgálat vizsgálat eredménye eredménye (Zn (Znesetén) esetén)
• A talaj- és iszapmintán átáramló víz oldott cinkkoncentrációja
kilogrammonként kb. 30 l víz átfolyásáig a talaj cinktartalmát csökkenti, ezután megfordul a folyamat és a talajban gyűlik fel a szennyeződés. • Az így kicserélődött Zn mennyisége 20,1 mg/kg a metszéspontig, vagyis az egyensúly beálltáig. Ez az érték jelentősen alatta marad a B szennyezettségi határértéknek Vízháztartási vizsgálatok alapján a teljes kioldódáshoz legalább 200 évre lenne szükség
(Cserebökény)
Transzportmodellezés Transzportmodellezés
vízbázis vízbázisközelében közelébenlévő lévőiszaptároló iszaptárolómedence medenceesetében esetében medencék
Iszaptároó edence
Az Azalkalmazott alkalmazott vízföldtani vízföldtani modell modell 1
2
(Zalatárnok)
AAretardációs retardációsállandó állandómeghatározása meghatározása A cink transzport mérési eredményei
1000
Zn koncentráció mg.dm-3
800
c(z,t)t=0 =0
z∈[0,∞)
c( z , t )z =0 = c0
t >0
∂c =0 ∂z z →∞
mérési pontok
600
Illesztett áttörési görbe 400
A transzportegyenlet 200
R⋅
0
A peremfeltételek -100
t>0
c0 R⋅z − x c = ⋅ 1 − erf 2 x D⋅R⋅ v
∂c ∂ 2c ∂c = D⋅ 2 −v⋅ ∂t ∂z ∂z
0
100
200
300
400
500
600
700
800
3
Azátfolyt vízmennyisége, cm v⋅ z + e D ⋅ 1 − erf R ⋅ z − x x D⋅R⋅ v
A transzport egyenlet megoldása (OGATA,1961)
Transzportmodellezés Transzportmodellezés eredménye eredménye
aa vízbázis vízbázisközelében közelébenlévő lévőiszaptároló iszaptárolómedence medenceesetében esetében
Transzportmodellezés Transzportmodellezés az az alföldi alföldi iszaptározók iszaptározók esetében esetében
1. A hidrodinamikai számítások eredményei a 10, 20, 30, 40, 50 és 100 év múlva kialakuló nyomásszintek 2. A víz mozgása sebességének érzékeltetése 75, 100, 300 és 1000 éves elérési időhöz tartozó áramvonalakkal 3. A transzportszámítások eredményei 100 éves időszakra 10 éves időközönként kialakuló koncentráció-eloszlások
Hidrodinamikai Hidrodinamikai számítások számítások eredményei eredményei 400 13F
300
10F
7F
200
F3
100
F2 6F
F4
11F
8F
F5
14F
F1
400 13F
300
10F
0 9F
7F
200
F3
-100 100
6F
12F
-200
-100
0
100
200
300
400
500
14F
F4
F2
-200
11F
8F
F5
F1
0 9F
-100
(Kiszombor)
-200 12F
-200
-100
0
100
200
300
400
500
Hidrodinamikai Hidrodinamikai számítások számítások eredményei eredményei Nyugalmi yomásszintek
700 600
Fúrási iszaptároló
Permanens állapotra jell. nyomásszintek a beszivárgás figyelembe vételével
500 1
400
2
300 3 200
600
100 0
700
500
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
400
1
2
300 3 200 100
(Algyő)
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
AA300 300és és1000 1000éves éveselérési elérésiidőkhöz időkhöztartozó, tartozó,az aziszaptest iszaptest aljáról aljárólinduló indulóáramvonalak áramvonalakképe képe
(kedvező (kedvezővízzáróságú vízzáróságúaltalaj) altalaj)
300 év
1000 év
(Algyő)
AA75 75és és100 100éves éveselérési elérésiidőkhöz időkhöztartozó, tartozó,az az iszaptestaljáról iszaptestaljárólinduló indulóáramvonalak áramvonalakképe képe
(átlagos (átlagosvízzáróságú vízzáróságúaltalaj) altalaj)
75 év
100év
(Kiszombor)
Transzportszámítások Transzportszámítások eredményei eredményei
Zn-transzportra Zn-transzportra 8000 8000µµg/l g/lkoncentráció koncentrációesetén esetén––kedvező kedvezővízzáróságű vízzáróságűaltalajra altalajra 450
2 1
400 350
50év
300 250 200 450350
3
400
450
500
550
600 2
650
700
1
400 350
100 év
300 250 200 350
3
400
450
500
550
600
650
700
(Algyő)
Az Azalgyői algyőiveszélyeshulladék-lerakó veszélyeshulladék-lerakó lezárásának lezárásánakvizsgálata vizsgálata A vizsgálandó szelvény felépítésénél figyelembe kell venni a terület földtani felépítését, a tárolt iszapmennyiséget és az egyes rétegek talajfizikai jellemzőit. Nincs lezárás, Nem veszélyes hulladéklerakók rendezetlen állapot Nincs lezárás, füvesítve
Veszélyes hulladéklerakók Bentonitszőnyeg
A vizsgált szelvények felépítése
A VÍZHÁZTARTÁSI VIZSGÁLAT EREDMÉNYEI AZ ISZAP SZIVÁRGÁSI TÉNYEZŐJÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN
(Algyő) Az iszaprétegen átszivárgó vízmennyiség [mm/év]
150.00
Nincs lezárás, rendezetlen állapot
140.00 130.00
Nincs lezárás, füvesítve
120.00 110.00
Nem veszélyes hulladéklerakók
100.00 90.00
Veszélyes hulladéklerakók
80.00 70.00
Bentonitszőnyeg
60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 5×10-8
1×10-8
5×10-9
1×10-9
"A" eset, nincs lezárás, a jelenlegi rendezetlen állapot "B" eset, nincs lezárás, füvesítve "C" eset, a nem veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere "D" eset, a veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere "E" eset, alternatív lezárási lehetőség bentonitszőnyeggel
5×10-10
1×10-10
5×10-11
1×10-11
Az iszap szivárgási tényezője
k [m/s]
Köszönöm a figyelmet! Dr. Szabó Imre Miskolci Egyetem Hidrogeológiai Mérnökgeológiai Tanszék tel: (46) 565-076 GSM: 20- 3311-432 e-mail:
[email protected]
Letöltés: www.geoszabo.hu
