Talajremediáció
Tananyag szennyezett talaj remediációjának tervezéséhez Gruiz Katalin
A környezetirányítás eszköztára
KÖRNYEZETPOLITIKA
POLITIKA
KOCKÁZATMENDZSMENT
MONITORING
GAZDASÁG
JOG
KOCKÁZAT FELMÉRÉSE
KOCKÁZAT CSÖKKENTÉSE
1. VESZÉLY AZONOSÍTÁSA
1. MEGELŐZÉS
2. KOCKÁZAT FELMÉRÉSE
2 . KORLÁTOZÁSOK
Általános / helyspecifikus
3. REMEDIÁCIÓ
Kvalitatív/ kvantitatív
Fizikai-kémiai technológiák
Ökológiai / humán egészségi
Bioremediáció Ökológiai technológiák
A szennyezett területek kockázatának felmérése A szennyezett területek kockázatának felméréséhez szükség van
a szennyezőforrás és a terület integrált kockázati modelljére,
integrált felmérési illetve monitoring módszerre és
területspecifikus kvantitatív kockázatfelmérési módszerre
A kockázat csökkentésének tervezéséhez ismernünk kell a kockázatcsökkentési lehetőségeket:
intézkedés,
megelőzés,
remediáció.
Ezek közül költség-haszon felmérés alapján kell kiválasztani a legmegfelelőbbet vagy a legmegfelelőbb kombinációt.
A kockázatcsökkentést megelőző feladatok
1.
A terület állapotfelmérése vagy monitoringja
2.
A mérési adatok megfelelő interpretációja, a kockázat felmérése,
3.
A kockázatváltozás spontán trendjének megállapításaÉ rövid- és hosszútávú kockázatok
4.
A kockázatcsökkentési intézkedések (megelőzés, korlátozás, remediáció) költség haszon felmérése
5.
A megfelelő intézkedés vagy intézkedés-kombináció kiválasztása
Remediációval kapcsolatos kérdések és feladatok 1.
Mióta szennyezett a terület?
2.
Mekkora a szennyezettség kiterjedése?
3.
Milyen környezeti elemeket érint?
4.
A szennyezett környezeti elemek és fázisok azonosítása
5.
A szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai jellemzői
6.
A szennyezőanyagok azonosítása
7.
A terület jelenlegi használata
8.
A terület hidrogeológiai jellemzői
9.
A terület érzékenysége
10.
A terület ökoszisztémájának állapota
11.
A terület talajának mikrobilógiai állapota
Remediációval kapcsolatos kérdések és feladatok 12. A terület jelenlegi kockázata 13. Milyen helyet foglal ez a kockázati érték a kockázati profilban? 14. A beavatkozás sürgőssége 15. A jövőbeni területhasználat megadása 16. A jövőbeni használathoz tartozó célérték 17. A választott célértéket teljesíteni képes remediációs módszerek áttekintése: a teljesség igényével készült felsorolás 18. Az elvileg megfelelő remediációs technológiák összehasonlító vizsgálata elérhetőség, költség és haszon szempontjából: a reálisak megtartása 19. A reális technológiai alternatívák összehasonlító értékelés, kipróbálása 20. A kiválasztott technológia alk almazása 21. Technológiamonitoring 22. Utómonitoring
A talajremediálási módszereket több szempontból csoportosíthatjuk 1.
A remediáció alapulhat a szennyezőanyag immobilizálásán vagy mobilizálásán.
2.
Remediálási módszerek környezeti elemek szerint: levegő, víz, talajvíz, talaj vagy üledékremediálási módszer lehetnek
3.
A talajremediálási módszer a talaj fázisai szerint jelentheti a talajlevegő, talajnedvesség, a talajvíz, a talaj szilárd fázisa, a különálló szennyezőanyag fázis vagy több fázis együttes kezelését, pl. talajvíz és szilárd fázis, vagy háromfázisú (telítetlen) talaj kezelését.
4.
A remediáció alapulhat a talajban spontán lejátszódó folyamaton.
5.
A remediáció lehet in situ vagy ex situ módszer vagy ezek kombinációja.
6.
A talajremediáció alkalmazhat fizikai-kémiai, termikus vagy biológiai módszert.
7.
A szükséges technológiamonitoring típusa szerint
8.
A remediálás során megengedhető területhasználat szerint
9.
A remediációs technológia környezeti kockázata szerint
A természetes folyamatok mérnöki alkalmazásának fokozatai szennyezett talaj remediálásában
NA:
Natural Attenuation: természetes szennyezőanyag csökkenés
MNA: Monitored Natural Attenuation: monitorozott természetes szennyezőanyag-csökkenés ENA: Enhanced Natural szennyezőanyag-csökkenés In situ bioremediáció Ex situ bioremediáció
Attenuation:
gyorsított
természetes
Szerves szennyezőanyagok sorsa a talajban A szerves szennyezőanyagok nagy része a talajban a holt szerves anyagokhoz hasonlóan viselkedik, ezért kötődésükre, terjedésükre, sorsukra, hatásaikra az alábbiak jellemzőek: 1. Formáik: gáz- vagy gőzforma, vízben oldott vagy emulgeált és szilárd forma. A gáz és gőzformájú szennyezőanyag lehet a talajgázban, a talajvízben oldva vagy szorpcióval a szilárd felülethez kötődve. A folyékony halmazállapotú szennyezőanyagok is előfordulhatnak gőzformában vagy a talajnedvességben illetve a talajvízben oldva, folyadékfilm formájában, a szilárd fázishoz kötődve, vagy különálló fázisként, a talajvíz felületén. A szilárd fázisú szennyezőanyag szemcseméretétől és fizikai-kémiai tulajdonságaitól függően lehet: a.) talajszemcsékhez keveredve, b.) szilárd szemcsék felületéhez kötve szorpcióval, c.) mátrixba kötődve különféle erőkkel, akár kovalens kötésekkel is, például a humuszba épülve. A talajszemcsék felületén tehát gázok, gőzök, folyadékok és szilárd szennyezőanyagok egyaránt megkötődhetnek. 2. A szerves szennyezőanyagok a talajban mineralizálódhatnak, belőlük energia termelődik, C, N és P tartalmuk pedig ismét felhasználhatóvá válik.
•
Kometabolizmus: talajmikroorganizmusok enzimrendszerei úgy bontják el a xenobiotikumot, hogy közben nem termelnek belőle energiát.
•
A perzisztens szennyezőanyagok nem bomlanak egyáltalán, vagy csak részlegesen bomlanak le.
•
Egyes szerves szennyezőanyagok vagy metabolitjaik beépülnek a biomasszába, a talajmikroorganizmusok sejtjeibe vagy a növények szöveteibe.
•
Beépülhetnek a táphumuszba, ahonnan bizonyos feltételek között könnyen mobilizálódhatnak.
•
Beépülhetnek a szerkezeti humuszba, ahonnan csak kis valószínűséggel mobilizálódhatnak.
•
Fosszilizálódhatnak, ezzel véglegesen kikerülhetnek az anyagkörforgalomból.
•
Szerves szennyezőanyagok természetes koncentrációcsökkenése során az alábbi kémiai folyamatok ismeretesek: Hidrolízis során a szerves anyag reakcióba lép a vízzel és alkohol képződik. Szubsztitúció során nukleofil ágenssel (anionnal) lép reakcióba a szerves anyag. Elimináció során a szerves vegyület funkciós csoportjai leszakadnak, majd kettős kötés alakul ki. Oxidáció/redukció során elektron transzport valósul meg a reakcióban résztvevő komponensek között.
Biodegradálható szerves szennyezőanyagok természetes koncentrációcsökkenése során a mikrobiológiai folyamatok kerülnek előtérbe •- A mikroorganizmusok degradáló képessége és hatékonysága függ a vegyi anyag szerkezetétől, összetételétől, illetve a hozzáférhetőségétől. •- A jelenlévő mikrobaközösség minősége nagyban befolyásolja a degradáció hatékonyságát. •- A szerves vegyületnek fizikailag, kémiailag diszpergáltnak kell lennie vízben azért, hogy a mikrobák számára hozzáférhetőek legyenek. Ezt biotenzidek biztosítják. •- Számos környezeti tényező van hatással a bontás intenzitására, például a hőmérséklet, a tápanyagok a pH, és a redoxviszonyok. •- Az oxigén mennyisége és forrása (levegő, NO3, SO4, stb.) meghatározza a légzésformákat. A vas is szolgálhat elektronakceptorként. •-
A szerves szennyezőanyagok természetes koncentrációcsökkenése során szabad vagy oldott oxigénből 3-4 mg szükséges 1 mg telített szénhidrogén teljes oxidációjához, vagyis a teljes mennyiség CO2-dá és vízzé alakításához. Az oxigén bevitele a molekulába oxigenáz enzimek segítségével történik.
A szervetlen szennyezőanyagok sorsa a talajban A szervetlen szennyezőanyagok sorsa a növényi tápsók ionjainak sorsával analóg a talajban, ezért kötődésükre, mobilizálódásukra, biológiai felvételükre az alábbiak jellemzőek: 1. Előfordulhatnak atomrácsba, molekularácsba épülve, oxidok és hidroxidok alakjában, ionos formában vagy komplexben. 2. Az atomrácsba (molekularácsba) épült fémforma általában korpuszkuláris szennyezőanyagokban vagy még el nem mállott kőzetekben fordul elő, leggyakrabban a Si, a Fe vagy az Al, esetleg a Ca, Mg vagy a K helyettesítőiként. Innen a mállás során szabadulnak fel, kerülnek ionos formába, és mosódnak be (pl. mélyebb rétegekbe) vagy ki (pl. más környezeti elembe). 3. Az oxidokban és hidroxidokban a Fe és az Al helyettesítőiként fordulnak elő és kőzetek mállásakor, a talaj savanyodásakor mobilizálódnak. 4. Az ionos fémforma lehet a talajvízben vagy a talajnedvességben oldva, vagy a talajkolloidok (agyagásványok, humusz) felületére ionosan kötve, az ionerősségtől függő mértékben kicserélhető formában.
A szerves fémkomplexek főleg a humuszanyagokhoz kötve fordulnak elő, mobilisak. Az ionos és komplex kötésben lévők mozgékonyak, vízoldhatóak, kicserélhetőek, biológiailag felvehetőek. Az oxidok és hidroxidokban kötött fémek közepesen, a molekula és atomrácsban lévők nehezen hozzáférhetőek. Az egyes fémformák egymásba átalakulhatnak. Az egyes fémformák a pH, a redoxpotenciál és a nedvességtartalom függvényében megoszlanak a talaj egyes fázisai között. A szilárd formák kialakulásában fontos szerepe van az adszorpciónak és a kemiszorpciónak. Az akkumulációval együtt járó rezisztencia mechanizmusa lehet: - a sejtfal komponenseihez való kötődés bioszorpcióval - extracelluláris komplexképzés (pl. a Rhizobium sp.Ö - intracelluláris megkötés, - plazmidfüggő akkumuláció - periplazmás peptidoglikánhoz kötés. Tovább bonyolítja a helyzetet a talajban, hogy gyakorlatilag soha sincs egyensúlyi helyzet, részben mert egyes egyensúlyok beállásához évekre sőt évtizedekre van szükség, részint mert állandóan változnak a klimatikus, az éghajlati és a szűkebb környezeti paraméterek.
Mikroorganizmusok a talaj mikroszemcséin
S z e n n y e z ő a n y a g o k k v a n tita tív k o c k á z a tf e lm é r é se J e lle m z ő k : lé p c s ő z e te s e lj á r á s ( k ö lt s é g h a t é k o n y ) , it e r a t ív p e s s z im is t a m o d e ll ( k o n z e r v a t ív ) a d a t h iá n y e s e t é n is h a s z n á lh a t ó ( k iz á r á s ) PEC
PNEC
P E C /P N E C > 1
ne m
N in c s s z ü k s é g to v á b b i te s z te lé sr e
ig e n C sö k k e n th e ti a z ú ja b b te s z t e lé s v a g y a d a tb e s z e r z é s a P E C /P N E C -e t?
nem
KOCKÁZAT C SÖ K K EN TÉS!
ig e n P E C /P N E C > 1
nem
N in c s to v á b b i te e n d ő
ig e n G r u iz K .: S z e n n y e z e t t te r ü le te k e n le j á t s z ó d ó t e r m é s z e te s f o ly a m a to k é s a k ö rny e z eti k o c k á z a t
A kockázati tényező értéke és a megfelelő veszélyeztetési szintek
RQ = PEC/PNEC
Veszély
< 0,001
elhanyagolható
0,001 – 0,1
kicsi
0,1 - 1
enyhe
1 - 10
nagy
>= 10
igen nagy
I n t e g r á l t K o c k á z a t i M o d e ll E lv i fe l é p ít é s ( l e h e t á l t a l á n o s v a g y h e ly s z í n s p e c if i k u s )
T ra n szp o rt m o d ell
T a la j
F e ls z ín a l a tti v íz
S zen n yező an yag
F o rr á s
Ü le d é k
F e ls z ín i v íz
L evegő K ö r n y e z e ti elem
E m ber
Ö k o s z is z té m a B o n tó k
E x p o z ic i ó s m o d ell
T er m e lő k F o g y a sz tó k
T e r ü le t h a szn á la t G r u iz K . :
S z e n n y e z e t t t e r ü l e te k e n l e j á ts z ó d ó t e r m é s z e t e s f o l y a m a t o k é s a k ö r n y e z e t i k o c k á z a t
Talajlégzés könnyen bontható szubsztrát ( glükóz) adagolása előtt és után ( Torstensson, 1994)
Talajlégzés könnyen bontható szubsztrát adagolása előtt és után szennyezetlen és fémekkel szennyezett talaj esetén ( Torstensson, 1994)
A talajlégzés mérésére szolgáló rendszer ábrája
A levegőztetés mértékének hatása a dízelolaj biodegradációjára
24.ábra: Tipikus talaj-mikrokozmosz sematikus ábrája
Tipikus talaj-mikrokozmosz sematikus ábrája A rendszeren levegőt áramoltatunk keresztül. A termelődött CO2-ot infravörös gázanalizátorral mérjük
Szennyező-anyag kémiai tulajdonsága
Talaj szilárd fázis szennyezett
Talajvíz szennyezett
Talaj levegő szennyezett
Illékony
Biodegradáción alapuló Talajgőz kiszívása és felszíni kezelése Termikus deszorpció
Biodegradáción alapuló remediáció Sztrippelés
Biodegradáción alapuló remediáció Talajgáz kiszívása és felszíni kezelése
Vízoldható
Biodegradáción alapuló remediáció Fitoremediáció Talajmosás Elektrokinetikai eljárások
Biodegradáción alapuló remediáció Fitoremediáció Talajvíz kiszívás & felszíni kezelés Insitu kémiai ox/red Aktív résfalak
Biodegradáción alapuló remediáció Talajgőz kiszívása és felszíni kezelése
Szorbeálódó
Biodegradáción alapuló remediáció Biológiai kioldás Fitoremediáció Extrakció Szemcseméret szerinti frakcionálás Termikus deszorpció Talajégetés/Pirolízis Vitrifikáció Elektrokinetikai eljárás
Biodegradáción alapuló remediáció Talajvíz kiszívás és felszíni kezelés
Biodegradáción alapuló remediáció Talajgáz kiszívása és felszíni kezelése
Szennyezőanyag kémiai tulajdonsága
Talaj szilárd fázis szennyezett
Talajvíz szennyezett
Talaj levegő szennyezett
Illékony
Gázadszorpció szilárd fázison Kémiai immobilizáció
Biológiai immobilizáció Kémiai immobilizáció
Izoláció Kémiai immobilizáció
Vízoldható
Biológiai immobilizáció Fitostabilizáció Szorpció növelése Kémiai oxidáció/redukció Fizikai-kémiai stabilizáció
Biológiai mmobilizáció Rhizofiltráció Szorpció növelése Kicsapás, oldhatóság csökkentése Kémiai ox./redukció
Izoláció Fizikai-kémiai immobilizáció (kicsapás, szorpció növelése)
Szorbeálódó
Biológiai immobilizáció Fitostabilizáció Szorpció növelése Kémiai oxidáció/redukción Fizikai-kémiai stabilizáció Vitrifikáció, kerámiába ágyazás
Biológiai immobilizáció Rhizofiltráció Szorpció növelése Kicsapás, oldhatóság csökkentés Kémiai oxidáció/redukció
Bioremediáció Biodegradáción alapuló A baktériumok végtelen genetikai és biokémiai potenciálja biztosítja a szerves szennyezőanyagok lebontását a talajban illetve a talajvízben. A holt szerves anyagokhoz hasonló útvonalon kerül a szennyezőanyag az elemek körforgalmába. Biodegradáció fajtái:
Energiatermeléssel összekötve Kometabolizmussal (energia nem termelődik)
Redoxpotenciáltól függően: aerob / fakultatív anaerob / anaerob Teljes mineralizáció vagy részleges bontást követő átalakulás, pl. humuszképződésben való részvétel. Ez már átvezet a mikrobiológiai stabilizációs módszerekhez. Mikrobiológiai stabilizáción alapuló Szerves szennyezőanyagok irreverzibilis beépülése humuszanyagokba vagy szervetlenek irreverzibilis megkötése vagy átalakulása (pl. fémszulfidokká).
Természetes tenzidek
Fitoremediáció Fitoextrakció Talajból: hiperakkumuláló, felszín feletti részekben, nagy biomassza, égetés, hamu veszélyes hulladék, visszanyerés Talajvízből: gyökérzónás kezelés: fűzfa, nád, sás Felszíni vízből: rhizofiltráció: élőgépek Fitostabilizáció Rezosztens fajok: növény általi fizikai talajmegkötés, kémiai+biológiai stabilizáció Kombinált kémiai és fitostabilizáció
Növényi bioakkumuláció mechanizmusai A toxikus fém a táplálékláncba elsősorban a növényeken keresztül kerül. Az adaptációs mechanizmus lehet: - a rhizoszférában csapja ki, így sem a gyökérben, sem pedig a szárban nem mérhető nagy fém koncentráció (pl. Epilobium sp.) - a gyökérben raktározza, nem szállítja el a szárba (pl. Elytrigia repens, Poa annula, Scirpus holoschenus) - csak a szárban és a levelekben raktározza el (pl. Inula viscosa, Euphorbia dendroides, Arundo dorax - a vakuolumokban immobilizálja - a sejtfalban immobilizálja - mind a gyökérben, mind a szárban raktározza a fémeket az anyagcseréjéből kiiktatva (pl. Cistus salviifolius, Helichrysum italicus).
Passzív módszerekre
In situ bioventillációs talajtisztítási technológia vázlata levegő
ventillátor
C5
C6
C4
0
szívócsövek (B)
B3
B2
B1
1
Talajgáz tisztító berendezés
2 3
Levegő kiszívó csövek (B)
4
5 Talajlevegő Áramlási iránya
C3
C2
C1
Levegő bevezető csövek (C)
Forró sűrített levegő ( 250o1200oF)
Légkörbe Gázkifúvó / égő 1500oF
Eltávozó gáz
Incinerátor
Eltávozó gáz gyűjtőcső T= 72o F psig = 0
Felső talajvízszint övezet
Szennyezett zóna
Forró levegőt injektáló kutak T = 250o- 1200oF psig= 5-22
Talajvízszint
páraelszívás
szennyezőanyag
gőzbefúvás
I
it
l íté é
á l í á
Kezelt talaj Talajgáz- vagy gőzelszívó
Talajfelszín
Izolálóréteggel bélelt reaktor
Biológiai kezelés szilárd fázisban, reaktorban
Két zónás in situ bioremediáció
Szennyezőanyag forrás
ae An
ro
n eta m b
a zón n ogé
Tápanyagok glükóz adagolás
o Aer
Telíte tlen ta lajzón a Telíte tt tala jzóna Tetra
Term
észet
es izo l
áló r é
klóret ilén cs ó
va
teg Tala
jv í z á
raml
ási ir á
ny
n e ta m b
ó of z r t o
na
Tápanyagok oxigén metán adagolás
szénforrás és anaerob mikroorganizmusok beadagolása
víz oxigén elnyelő réteg
szigetelt tartály
Dinoseb-bel szennyezett talaj
Anaerob biológiai talajkezelés iszapfázisban
Permetező öntözés Elszívott talajlevegő biofilterbe tsiztításra
Csurgalékvíz öntözéshez Szennyezett talaj Levegő Csurgalékvíz összegyűjtése
Csurgalékvíz el
Szivattyú
Keverés, homogenizálás Levegőelvezetés Szennyezett zagy be
Levegőbevezetés
Talajszuszpenzió + tápanyag + levegő + mikroorganizmusok
Kezelt zagy ki
TALAJPÁRA KITERMELÉS Folyékony szénhidrogén
Tároló tartály
Olaj/víz Szeparátor
Recirkulálás
Víz
Tisztított víz
Víztisztítás Szénhidrogén pára
Gőzleválasztó
Párakezelés
Tisztított levegő
Légsűrítő Szénhidrogén pára
Gőzkazán
& normál nyomású gőz
Folyadék/pára Kitermelő kút Mélyszivattyú
Pára Szénhidrogén Folyadék Víz
Gőz Gőz
Gőz injektáló kút
Víz betáplálás Földgáz
Szénhidrogénnel szennyezett talaj
Tápanyag Oxigénforrás BIOREAKTOR
Töltéssel emelt talajvízszint X X
Nyugalmi talajvízszint
X
X X
X X
X
X X X
X X
Tápláló kút Termelőkút
IN SITU BIOLÓGIAI KEZELÉS
FOLYADÉK LEVEGŐZTETÉS ( AIR STRIPPING) Páramentesítő Porlasztófej
Tisztítónyílás
Levegőztető torony
Toronyszivattyú szintszabályozóval
Tisztítónyílás Szelep Vízbevezetés
Zsomp
Kompresszor
Talajpára sztrippelése injektáló-kitermelő kúttal Levegő betáplálás
Vákuumszivattyú Talajfelszín
Illékony szénhidrogén gőzök kezelése
Szennyezetlen talajvíz Levegő bejuttató cső
Felső visszaforgató szűrő
Vákuumtér Eltávozó illékony szénhidrogének
Illékony CH-val szennyezett talajvíz Illó szénhidrogénnel szennyezett talajlevegő
Talajvízszint
Talajvízszint
Beáramló folyadék szűrő
Átlevegőztetett talajvíz Talajvíz-áramolSzennyezett tatási zóna talajvíz
Talajpára sztrippelése injektáló-kitermelő kúttal Levegő betáplálás Vákuumszivattyú Talajfelszín
Illékony szénhidrogén gázok kezelése
Levegő bejuttató cső
Felső visszaforgató szűrő
Eltávozó illékony szénhidrogének Kezelő vegyianyagok bejuttatása
Kezelő vegyianyagok bejuttatása
Talajvízszint
Talajvízszint
Beáramló folyadék szűrő
Áramlás: Szennyezetlen közeg Illékony CH-val Szennyezett közeg
Átlevegőztetett talajvíz Talajvíz-áramolSzennyezett tatási zóna talajvíz
In situ remediációs technológiák összefoglalása Keverő tartály, Tápanyag adagolás
Vízkezelés
Árkok Levegő befúvás
Víz áramlás Levegőáram Szennyezett talaj telítetlen zónában
Szennyezett telített talaj Levegő
Talajvíz áramlási irány
Levegő eltávolítás
Injektáló kút Elszikkasztás Kitermelő kút tartály
Monitoring kút Talajvíztartó Talajvízszint
Szennyezett talaj
Alacsony vízáteresztőképességű réteg
In situ biodegradációs eljárás talajra ex situ talajvízkezeléssel kombinálva
Radiofrekvenciás in situ talajmelegítés
On site gőzkezelés
Izoláló réteg
Szennyezett talaj
Vezérlő elektród
Telített talaj Gerjesztő elektród
Szennyezett talaj
Olaj
Olajos víz
Olaj
Olajos víz
Kezelt talaj Tisztítómű
Olaj/ víz szeparátor
35 tonna/óra
Szűrők és bioreaktor Kezelt víz
Recirkulálás a következő adaghoz Degradáló Levegő Tisztító
Víz
Talajmosási folyamat
Levegő
Szennyezett talaj kikotrása
Szita
Szuszpenzió
Szitán fennmaradó frakció
Recirkulálás
Többlépcsős tisztítási körfolyamat
Tisztított homok
Szennyezett víz
Szennyezett iszap/agyag
Víztisztító rendszer (ATS)
Bioszuszpenziós reaktor
Tisztított víz
Víztelenítés
Kezelt Iszap/agyag
Egyszerű talajmosás
+10 mesh részecskék
Üledék
kezelés vagy elvezetés
Nedves szitálás
-10 mesh részecskék
Üledék betáplálás Folyékony anyag Elvezetés/ Tisztító
Gőzfejlesztő
Városi vezetékes víz
Keverő kamra
keverő
Üledékkezelés frakcionálással
Hidrociklon/ Centrifuga
Szilárd Anyag tárolás
Válogató Tiszta durva fr. Tiszta durva fr.
Szennyezett talaj
mosó spirál osztályozó dörzsölő mosó
ártalmatlanított termék
ciklon vizes osztályozó
flotációs cella
mágneses szeparátor szennyezőanyag szennyezőanyag
G szennyezőanyag szennyezőanyag mágneses szeparátor ártalmatlanított termék
Talaj komplex fizikai-kémiai kezelése
spirális koncentrátor ártalmatlanított termék szennyezőanyag
ártalmatlanított termék
SZILÁRDÍTÓ KEVERÉK
KÉMIAI KEZELŐSZER
HULLADÉK
VÍZ
HELYSZÍNI KEVERŐ TARTÁLY
VÉGTERMÉK
HULLADÉKKEZELÉS KLÓRTALANÍTÁSSAL ÉS IMMOBILIZÁCIÓVAL (tömbösítés)
In situ szilárdítás
Oldószeres visszanyerés
Feladott anyag előkészítése
Szerves anyag visszanyerés
Visszanyert szerves anyag
Levegő visszanyerés
Extrakciós rendszer
Visszanyert víz
Oldószeres extrakció
Szűrőrendszer
Kezelt szűrési maradék elvezetés
kezelt talaj
Termikus deszorpció
Levegőbevezetés Szennyezett talaj beadagolás
Tápanyagadagolás
Levegőelvezetés
Kezelt talaj
tartály
szennyezett talaj
Elekrokinetikus remediáció
A döntés meghozatalakor figyelembe veendő szempontok: 1.
A szennyezőanyag fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai, veszélyessége
2.
A szennyezett környezeti elem és fázis tulajdonságai, vagyis a matrix
3.
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.
4.
A technológia hatékonysága (anyagmérleg)
5.
A technológia bonyolultsága, rendelkezésre állása
6.
A kezelés várható (szükséges) időtartama
7.
A technológia saját kockázatai (lokális, regionális, globális)
8.
A technológia beruházási és üzemeltetési költsége
9.
A remediáció hasznai
Szennyezőanyagtól függő döntési szempontok: Milyen módon mobilizálható: •Illékony: elpárologtatás •Szorbeálódó: deszorpció felé eltolás •Vízoldékony: vizes extrakció •Biodegradálható: bioremediáció •Fényérzékeny: fotodegradáció, stb. Milyen módon immobilizálható: •Ez elsősorban a szennyezőanyag fizikai állapotától függ •Részecske: fizikai stabilizálás, tömbösítés •Szorbeált: ad/abszorpció felé eltolás külső körülmények, pl. pH, redoxpotenciál segítségével •Reaktív: kémiai reakcióval az immobilis forma felé •Biológialag immobilizálható: bioakkumuláción vagy bioszorpción alapuló technológiák, pl. bioszűrés, rhizofiltráció, stb.
Mátrixtól és fázistól is függő döntési szempontok 1.
Mely környezeti elem, mely fázisai szennyezettek, melyeket kell kezelni
2.
Az egyes szennyezett fázisok milyen módon kötik a szennyezőanyagot
3.
Milyen kölcsönhatások vannak az egyes fázisok, a biota és a szennyezőanyag között
4.
A kezelendő környezeti elemek és fázisok hozzáférhetősége, elhelyezkedése, hidrogeológiai viszonyok
5.
A kezelendő környezeti elemek és fázisok érzékenysége
6.
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.
7.
In situ talajkezelésnél biológiai eljárás preferált, a környezetei kockázat és a talaj jövőbeni használata miatt, az ökoszisztéma megóvása érdekében.
In situ vagy ex situ 1.
Nagyság, kiterjedés: nagy kiterjedés az in situ felé tolja a döntés mérlegének nyelvét
2.
Terjedés, toxicitás, veszélyesség: ennek nagy volta az ex situ felé tolja a döntésünket
3.
Szennyezett elemek és fázisok: víz, levegő: ex situ, talaj: in situ
4.
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.
5.
A beavatkozás sürgőssége: sürgős: ex situ felé, nem sürgős: in situ felé tolja.
6.
Kapcsolható és kapcsolandó technológiák: pl. megelőzésre: résfal: aktív résfal: kezelés + megelőzés, szivattyúzás: ex situ vízkezelés + vízzel tovaterjedése
Költségek és hasznok Miből tevődik össze a remediáció költsége? •Előkészítés, felmérés, tervezés költségei. •A berendezés létrehozásának, telepítésének vagy bérlésének ára. •Az alkalmazandó technológia paraméterei és a rendelkezésre álló idő egyértelműen megszabják a technológia működtetési költségeit. •Az alkalmazandó technológia saját kockázatának csökkentése •A költségek nagyrészét képezheti a technológia monitoring és az utómonitoring.
Miből adódnak a hasznok? •A szennyezettség megszűnéséből adódó értéknövekedés. •A remediáció során megengedett területhasználat. •A remediáció utáni értékesebb területhasználat. •A szennyezőanyag hasznosítása. •Pénzben kifejezhető szociális, egészségügyi és életminőségbeli hasznok. •Pénzben ki nem fejezhető szociális, egészségügyi és életminőségbeli hasznok.
1. Régi-e a szennyezettség? Igen
2
Nem
5. Kockázatot növelő-e? 16/17
2. Monitorozott-e a terület Igen
2a
Nem
Igen
17
Nem
16
5a. Mobilizációs folyamat zajlik-e a területen? 14
Igen
5b
Nem
5c
2a. Azonosított(ak)-e a szennyezőanyag(ok)
5b. Biodegradáció folyik-e a területen?
Igen
Igen
2b
Nem
13
6
Nem
6/5c
2b. Azonosítottak-e a szennyezett környezeti elemek
5c. Immobilizációs folyamat zajlik-e a területen?
Igen
Igen
2c
Nem
13
6
Nem
14
2c. Azonosítottak-e a szennyezett fázisok
6. Technológia alapját képezheti-e a folyamat?
Igen
Igen
3
Nem
13
7
Nem
16/17
3. Azonosítható-e természetes szennyezőanyagcsökkenési folyamat a területen?
7. A talaj kitermelése nélkül alkalmazható-e a technológia?
Igen
Igen
4
Nem
14
10/11
Nem
8
4. Kockázatot csökkentő folyamat-e?
8. Talaj kitermelése és ex situ kezelése
Igen
Igen
4a
Nem
5
4a. Mobilizációs folyamat zajlik-e a területen? Igen
4b
Nem
4c
6
Nem
6/4c
Nem
7
9. A talaj szemcseméreteloszlása indokolja-e az előzetes frakcionálást? Igen 9a
4b. Biodegradáció folyik-e a területen? Igen
9
Nem
10/11
9a. Szemcseméret szerinti frakcionálás után kapott frakció szennyezett-e
4c. Immobilizációs folyamat zajlik-e a területen? Igen
6
Nem
14
Igen
10/11
Nem
18
10. Mobilizáción alapuló módszer alkalmazása 10a. Mobilizáció a gáz/gőz vagy vízfázissal együtt Gáz/gőzfázis eltávolítása és kezelése 12a Folyadékfázis eltávolítása és kezelése
12b
10b. Mobilizáció más fázisba átvitellel Gáz/gőzfázis eltávolítása talajvízből
sztrippelés
Gáz/gőzfázis eltávolítása szilárd fázisból
deszorpció
Szorbeált fázis átvitele folyadékfázisba
mosás, extrakció
Szorbeált fázis átvitele gőzfázisba
termikus deszorpció
10c. Biológiai folyamatokon alapuló mobilizációs módszer alkalmazása Bármilyen fázis eltávolítása bármely fázisból
biodegradációval
Szorbeált fázis átvitele folyadékfázisba
biológiai kioldás
Szorbeált fázis átvitele biológiai fázisba
fitoextrakció
11. Immobilizáción alapuló módszer alkalmazása 11a. Fizikai-kémiai immobilizáció Fizikai stabilizáció
tömbösítés, diszperz stabilizálás
Kémiai stabilizáció
meszezés, oxidáció/redukció
11b. Biológiai immobilizáció Oldott fázisból szilárd fázisba
rizofiltráció, bioakkumuláció
Fizikai stabilizálás
fitostabilizáció
12. Gőz/gázfázis és folyadékfázis ex situ kezelése 12a. Gőz/gázfázis ex situ kezelése gáz/gőzadszorpció / katalitikus égetés / biológiai szűrés, stb. 12b. Vízfázis ex situ kezelése fázisszétválasztás: ülepítés lefölözés / adszorpció / kémiai kezelés (oxidáció, redukció, dehalogénezés, stb.) biológiai kezelés / UV-oxidáció, stb. 13. Állapotelmérés 14. Monitorozás 15. Kockázatfelmérés 16. Intézkedés Megelőzés / Korlátozás / Remediáció 17. Gyorsintézkedés 18. Kezelt talaj (más környezeti elem vagy fázis) hasznosítása
