Szekszárd, Lőtéri vízbázis kármentesítése

(KEHOP-3.3.0-15-2016-00003)

Szekszárd, Lőtéri vízbázis kármentesítése

Technológiák

PRB – vízáteresztő reaktív gát

A műszaki beavatkozás során az MMG részterületen vízáteresztő reaktív gát - PRB (permeable reactive barrier) is kialakításra kerül. A PRB egy olyan kármentesítési technológia, amely során a szennyezettség kezelése az eredeti helyzetben, a szennyezett közeg (talaj vagy talajvíz) kitermelése, mozgatása nélkül történik (in situ) és nincs hatással a felszín alatti víz áramlási viszonyaira (passzív). Az eljárás lényege, hogy a szennyezett talajvíz átáramlik egy reakcióképes anyaggal kitöltött térrészen, ahol a szennyezőanyag tartalma kémiai reakcióba lép a töltőanyaggal, így a „gát” túloldalán már megtisztulva áramolhat tovább. A módszer előnye, hogy a rendszer működtetése, fenntartása nem igényel folyamatos energiabefektetést illetve humánerőforrást, sem a szennyezett talajvíz kitermelését, ezáltal költséghatékony. A reaktív gátak gazdaságosan körülbelül 20 m mélységig alkalmazhatók.

A PRB kialakítása többféleképpen is történhet, pl. fal- vagy cölöpsor formában. Az MMG részterületen cölöpsor kialakítással valósul meg a PRB kiépítése: egymástól egyenlő távolságra elhelyezkedő furatok kerülnek lemélyítésre nulla vegyértékű vas (ZVI – zero valent iron) töltettel. A ZVI olyan kémiai anyag, ahol a vasvegyület (pl. vas-klorid vagy vas-szulfát) kémiai reakció révén képes lehasítani a klórt a klórozott szénhidrogén vegyületekből, amelyek így már gyorsabban lebomló, nem veszélyes vegyületekké válnak. Ez akár talaj, akár talajvíz tisztítására alkalmazható.

Talajkeveréses injektálás

A talajkeveréses injektálás olyan technológia, amelynek során a talajban lévő szennyeződés kezelése eredeti helyén, kitermelés nélkül (in situ) történik.

A „talajkeveréses injektálás” kifejezés magában foglalja a technológia sajátosságait. A beavatkozás során a fúrógép - talaj keverésre alkalmas fúrófejjel ellátott - szárának forgatásával érhető el a hatóanyag bejuttatásának maximális mélysége (talpmélység), amely a szennyeződés elhelyezkedésétől függ. A megfelelő mélység elérése után következik a beavatkozás során használt vastartalmú keverék (reagens) talajba juttatása (injektálása), amely a szennyező anyagot helyben kezeli. A keverék előállítása a beavatkozás helyszínén történik. A hatóanyag a fúrógéphez csatlakoztatott betonozócsövön keresztül egy mobil dugattyús betonpumpa segítségével jut a talajba. Az injektálás a legmélyebb pontban kezdődik, majd a fúrófej lassú visszahúzásával és folyamatos forgatásával megtörténik a keverék bejuttatása a teljes fúrási szelvényben. A forgatási- és a felhúzási sebességet úgy kell összehangolni a munkafázis során, hogy a bejuttatott keverék eloszlása egyenletes legyen. Ennek köszönhetően a reagens folyamatosan keveredik a talajjal és biztosítja a teljes talajréteg helyszíni kezelését. Egy fúrással mintegy másfél méter átmérőjű, henger alakú talajtest kezelhető. A technológia előnyei többek között, hogy a fúrógép szára többször is használható, illetve az injektáláshoz kis mennyiségű és nagyobb sűrűségű injektáló keverék alkalmazható. Ezáltal a felszín alatti vizek mennyiségét és a talajban lévő szennyeződés helyzetét is kevésbé befolyásolja a beavatkozás, mint a klasszikus injektálásnál.

A vas, mint segédanyag szerepe kettős. Részben a redukáló anyagként használt nulla vegyértékű elemi vas (ZVI) kémiai redukcióval képes lebontani a klórozott alifás szénhidrogéneket, részben pedig reduktív közeg biztosításával kedvező feltételeket teremt a szennyező anyagok lebontásában szerepet játszó anaerob baktériumok szaporodásához és életéhez, ami a degradációs folyamat sebességét növeli.

A technológia alkalmazására az MMG és a TOTÉV részterületeken kerül sor. A szennyezett talaj mély szintű in situ talajkeveréses kezelése során finomabb (0-20 µm) és durvább (40-63 µm) szemcseméretű vas keveréke kerül bejuttatásra segédanyagként, lassú lebomlású szénforrások (baktérium tápanyagok) alkalmazásával. A finomabb szemcseméretű (0-20 µm) vas méretéből adódóan nagy fajlagos felületű, emiatt nagyobb reakcióképességgel rendelkezik, és jelentősebb mennyiségű szennyezőanyagot képes lebontani. A durvább szemcseméretű (40-63 µm) vas nagyobb szemcseméretéből adódóan, az előbbinél valamivel kisebb fajlagos felülettel és reakcióképességgel rendelkezik, ugyanakkor a hatását hosszabb időn keresztül képes kifejteni.

Az injektáló pontok a legszennyezettebb részeken (gócterületen) egymástól 3,5 m távolságban, a csóvaterületeken (ahová a talajvíz közvetítésével jutott el a szennyező anyag) ennél ritkábban, egymástól 5,75 m távolságra lettek kijelölve. A pontok egyenletes hálóban fedik le a csóva- illetve a gócterületet. A talajkeveréses injektálás két fázisban tervezett. Az I. fázisban elvégzett kezelést követően, az ellenőrző mérések eredményei alapján, szükség szerint további injektáló pontok kialakítására kerül sor. A kezelendő pontok kitűzése geodéziai módszerrel történik.

A technológia alkalmazásáról készült fotók a Galériában megtekinthetők.

Injektálás

Az injektálás során a talajba juttatott reagens és a szennyeződés között különböző reakciók mennek végbe. A szennyeződés sikeres lebontásának alapfeltétele, hogy a bejuttatott anyag kellő távolságra és megfelelő koncentrációban elterjedjen a felszín alatti térrészben. A szennyezőanyag és az injektált reagens közötti reakciót segíthetik, illetve akár gátolhatják is a földtani és geokémiai adottságok (pl. porozitás, oxidáló környezet stb.). Nehezíti a műszaki beavatkozás megtervezését, hogy a jellemzők pontról pontra változhatnak (heterogenitás).

A reagens kiválasztásánál tekintettel kell lenni annak oldhatóságára és injektálhatóságára, a hatóidejére és lebomlási sebességére, a reakciók során létrejövő vegyületekre, melléktermékekre, illetve a reagens kezelhetőségére. A bejuttatott anyag terjedésének és lebomlásának ellenőrzéséhez folyamatos monitoringra van szükség, amely az úgynevezett figyelőkutak létesítésével, a belőlük vett vízminta laboratóriumi elemzésével valósítható meg. A felszín alatti víz számított áramlási sebességét szintén a figyelőkutakban végzett mérések segítségével lehet ellenőrizni.

A tényleges műszaki beavatkozás során az injektáló pontok, azaz a reagens bejuttatásának helyei, az adott szennyeződés tulajdonságainak megfelelően tervezhetők. A forrásterületen kialakított injektáló pontok általában egy jól lehatárolt, kisebb terület (gócpont) kezelését célozzák, amely a szennyezett talajvíz csóvát létrehozta. Ennek során figyelembe kell venni, hogy a szennyezőanyag lebomlásával keletkező vegyületek koncentrációja a beavatkozás hatására megnövekedhet. Ekkor a forrástól távolabb újabb injektálásra lehet szükség.

Amint a beavatkozási helyek hálózata rendelkezésre áll, megtörténik a reagens bejuttatása, miközben az injektálási pontokhoz legközelebbi figyelőkutakból mintavétel történik a reagens koncentrációjának meghatározására. Az injektálás akkor fejezhető be, ha a számított hatásterület szélén elhelyezett, legközelebbi figyelőkutakban stabil koncentrációban észlelhető a reagens. Ezt követően a távolabbi figyelőkutak mintázása történik többször (hetek vagy hónapok során).

Az injektálás műszaki megoldására többféle módszer áll rendelkezésre: többször is használható injektáló kutak, ideiglenes injektáló pontok kiépítése, direct-push injektáló módszerek (nem készülnek előre telepített injektáló csápok), hidraulikus vagy pneumatikus repesztés. A Szekszárd Lőtéri vízbázis kármentesítése során a reagens bejuttatása elsősorban a direct push rendszerű injektálással valósul meg. A módszer előnye, hogy több injektálandó réteg is kezelhető egyazon pontról: a rétegeket fentről lefelé haladva injektálják. További előny, hogy a beavatkozás a megfelelő mélységközökre szűkíthető, és a módszer jól alkalmazható épületek mellett, üzemcsarnokokon belül is. Egy-egy injektáló pont elferdülése, eltömődése esetén a korrekció lehetősége azonnali. A reagens bejuttatható gravitációs úton, vagy nyomás alatt. A módszer kombinálható a kitermelt és tisztított víz visszasajtolásával is. Az injektáló anyag (reagens) a hosszabb élettartama, illetve a terepi tapasztalatok alapján alapvetően az mZVI lett. A gócpontokban legalább az injektálás I. ütemében nZVI hatóanyag adagolása tervezett.