Lexikon
szerves szennyezőanyagokkal szennyezett háromfázisú talaj mikrobiológiai degradáción alapuló remediációjának egyik technológiai megoldása.
A szennyezett talajt 0,5-0,8 m rétegvastagságban vízzáró agyag, beton, geofólia rétegre hordják, majd mezőgazdasági gépekkel, markolókkal, lapátos rakodókkal forgatják vagy szántják, hogy levegőzzön.
A szerves szennyezőanyagok eltávolítása a talajból mikrobiológiai bontással valósul meg. A degradáció sebességét döntően a talaj szennyezőanyag-bontó aktivitása szabja meg. Ez a jelenlévő mikroorganizmusok számától, a tápanyag- és levegőellátottságtól, a talaj emulgeáló képességétől és a szennyezőanyag fázisok közötti megoszlásától függ. Optimális körülmények biztosítását mezőgazdasági gépekkel oldják meg, a talajt lazítják, felületét boronálják, nedvesítik, adalékanyagokkal látják el.
A kezelőterületet a megfelelő vízzárást biztosító izoláción kívül drénrendszerrel és csurgalékvíz elvezető rendszerrel kell felszerelni. Ez lehet egy egyszerű övárok, vagy szivárogtató gyűjtőrendszer. A kezelt talaj sátorral történő lefedése is jó megoldás lehet illékony szennyezőanyagok levegőbe jutásának és a kontrollálatlan csapadék kilúgzó hatásának megakadályozására.
szennyezett talaj kitermelés nélküli, eredeti helyén történő kezelése. in situ talajkezelési technológia alkalmazásakor a kezelendő talajtérfogatot minden irányban nyitott reaktorként kezelve tervezzük és biztosítjuk a technológiai paramétereket a talaj belsejében. Az álló szilárd fázis tulajdonságaiból adódó gradiensekre és a természetes inhomogenitásokra a tervezés és működtetés során tekintettel kell lennünk. A talajkezelés célja a talaj meggyógyítása, remediálása, ami azt jelenti, hogy a szennyezettségből adódó kockázatot elfogadható szintre csökkentjük, tehát nem tisztítjuk meg tökéletesen. A kockázat elfogadható mértéke a terület használatától és érzékenységétől függ. Minden terület egyedi, ezért minden talajkezelési megoldás egyedi. A technológia, ill. a technológiaegyüttes kiválasztása a terület és a szennyezőanyag jellemzői és a jövőbeni területhasználat ismeretében történik. A kiviteli szintű tervezést technológiai kísérleteknek kell megelőzniük. A kockázatcsökkentés alapulhat a szennyezőanyag mobilizációján eltávolítás vagy immobilizációján rögzítés, stabilizálás, esetleg izolálás, melyek eredményeképpen a szennyezőanyag káros hatását nem tudja kifejteni, mert vagy eltűnik, vagy minden szempontból hozzáférhetetlenné válik. Mind a mobilizálás, mind az immobilizálás történhet fizikai, kémiai, termikus vagy biológiai eljárással. A talaj három fázisú rendszer, ezért a szilárd fázis, a folyadék fázis rétegvíz, talajvíz és a gázfázis talajgáz, talajgőz kezelése a szennyezettség szerint párhuzamosan, vagy több, egymást követő lépcsőben történik. in situ talajkezeléshez gyakran párosítanak ex situ talajvíz, és/vagy talajgáz kezelést. in situ talajkezelés előnyei: nincs kitermelési, szállítási költség kiterjedt területekre is alkalmazható és a terület a kezelés alatt is használható. Hátrányai: maradék szennyeződés mindig van, biológiai módszer esetén nagy az időigény. Legelterjedtebb in situ talajkezelési technológiák: biológiai módszerek: természetes bioremediáció, aktivált bioremediáció, bioventilláció, fitoremediáció; fizikai-kémiai technológiák: talajgázelszívás, sztrippelés, talajmosás, fizikai stabilizáció szilárdítás, kémiai stabilizáció; termikus eljárások: alacsony hőmérsékletű termikus deszorpció,vitrifikáció.
a talajremediáció reaktorszemléletű megközelítésében az in situ talakzelési technológiákat a reaktoros technológiákhoz hasonlóan tárgyaljuk, azzal a különbséggel, hogy a kvázi-reaktor határai nem falak, hanem a talajba helyezett műveletek hatóköre által megszabottak. Kevés kivétellel a legtöbb talajremediációs technológia alternatívaként megoldható minde ex situ, mind in situ módon, és a műveletek nagy része is azonos módon oldható meg
1. talajgázzal in situ és ex situ végezhető műveletek: levegőbevezetés, levegőinjektálás, levegőelszívás, talajszellőztetés ventilláció;
2. Vizes fázissal mind in situ, mind ex situ végezhető műveletek: víz felszínre szivattyúzása, folyadékinjektálás, elszivárogtatás, recirkuláltatás, telítetlen talaj elárasztása. talajvízzel csak in situ végezhető műveletek: talajvízszint-csökkentés depresszió biztosítása, talajvízszint-növelés, talajvízbe levegő bevezetés és szétoszlatás, talajvíz in situ kezelése kútban vagy aktív fallal, víz felszíni kezelése levegőztetés, porlasztás, melegítés, ioncsere, stb. az in situ technológiáknál jellemző.
talaj szilárd fázisával in situ és ex situ is végezhető műveletek: talaj fellazítása, szilárd talajból zagykészítés, talajhomogenizálás, talajmosás, hőkezelés, hőátadási műveletek, elektrokinetikus kezelés, deszorpció, szilárdítás. talaj és üledékek kitermelése után alkalmazható műveletek: szilárd talajok és zagyok szállítása, szilárd fázis szemcseméret szerinti frakcionálása,, szilárd fázis mosása, extrakciója, ioncsere, szorpció-deszorpció, centifugálás, víztelenítés, stb.
Egyéb műveletek mind ex situ, mind in situ kivitelben: tápanyagadagolás, vízoldható adalékanyagok talajba juttatása vízben oldás, adszorpció, vízben szuszpendált anyagok talajba juttatása szuszpendálás, talaj szűrő hatása, hőmérséklet beállítása, hőmérséklet tervezett növelése a talaj belsejében meleg levegővel, gőzzel, rádiófrekvenciával, pH beállítás, izolálás, lehatárolás, aktív és passzív résfalak beépítése.
során a talaj kezelése prizmákba (halmokba) rakva történik. A technológia kibocsátásának minimalizálását alulról izolációval és csurgalékvíz gyűjtéssel és kezeléssel biztosítják. Leggyakrabban biológiai kezelésre alkalmazzák, de vizes talajmosás és/vagy gáz (gőz)elszívás is történhet prizmába rendezett szennyezett talajban. Statikus prizmák esetében méretezett csőrendszer(eke)t építenek a prizmába, melyen keresztül lehet levegőztetni, szellőztetni, gázokat elszívni, nedvességet pótolni, oldott adalékanyagokat lehet a prizma belsejébe juttatni, valamint hőt bevezetni vagy elvezetni a prizma belsejéből. A mechanikusan kevert prizmák esetében mindezeket a műveleteket gépi mozgatással, áthalmozással érik el (markolóval, lapátolással). Bioremediációs technológia esetében a működő mikroflóra számára biztosítandó optimális körülmények biztosításán kívül a prizma megfelelő levegőellátásáról és a kiszáradás megakadályozásáról különös körültekintéssel kell gondoskodni. A prizma letakarása, befedése is ajánlott.
a talajt alkotó különböző szemcseméretű anyagok szétválasztása. Célja lehet 1. a talaj jellemzése, a talaj fizikai féleségének megállapítása, 2. Hasznosítható termék előállítása, például kavics, homok, 3. talaj vagy üledék remediációja vagy remediációhoz előkezelése. A remediációhoz való felhasználás alapja az, hogy a talajban és az üledékben a szennyezőanyagok a nagy fajlagos felülettel rendelkező finom frakciókhoz kötődnek; a szervetlen mikroszennyezők az agyagásványokhoz, a szerves szennyezőanyagok a humuszanyagokhoz. Tehát a szennyeződést kötő frakció a kolloid mérettartományba esik, melytől a durva frakciókat (kavics, homok) elkülönítve nagymértékben lecsökkenthető a kezelendő talaj/üledék mennyisége, a durva frakciók pedig hasznosíthatóak. A szennyezett talaj/üledék szemcseméret szerinti frakcionálás, mint talajkezelési eljáráshoz bármilyen osztályozásra alkalmas berendezés használható, sziták, ívsziták, ciklonok, hidrociklonok, ülepítéses és flotációs technológiák.
általában a szennyezett talaj vegyi szennyezettségből adódó környezeti kockázatának csökkentését értjük alatta. A szennyezett talaj kezelése mindhárom talajfázis (gáz, folyékony, szilárd) kezelését jelenti. A kezelés helyszínét illetően lehet ex situ és in situ.
1. ex situ talajkezelés: a talaj eredeti helyéről való kiemelését és helyben (on site) vagy az eredeti helytől távolabb (off site), pl. kezelőtelepen történő kezelés. Az eredeti helyszín szempontjából ez jelenthet talajcserét, amikor nem a kezelt talajt használják fel az eltávolított helyett, hanem máshonnan származó nem szennyezett talajt.
2. in situ talajkezelés: a talaj eredeti helyszínén, kitermelés nélkül történő kezelés. Egyik célja a szennyeződés vízzel való tovaterjedésének megakadályozása pl. felszín alatti izoláló falakkal (résfal), vagy folyamatos talajvíz-szivattyúzással, másik célja a talaj szennyezőanyag-tartalmából eredő kockázat csökkentése mobilizációval (eltávolítás) vagy immobilizációval (rögzítés, stabilizálás). Lásd még remediálási technológiák, remediáció, bioremediáció, sztrippelés, bioventilláció, kioldás, talajkezelés iszapfázisban, talajba injektálás, talajoltóanyag).
a termikus talajkezelési eljárások a fizikai-kémiai talajkezelési eljárások közé tartoznak, mégis érdemes őket külön csokorban tárgyalni a speciális előkészületek és alkalmazások, valamint a technológiai kockázatok miatt. Leggyakoribb termikus talajremediációs eljárások a termikus deszorpció, az égetés, a pirolízis és a vitrifikáció.
Ezek közül az alacsony hőfokú termikus deszorpció az a technológia, amelyiknél a hőmérsékletemelés széles skálája megengedi, hogy a technológia akár az ökoszisztémát nem károsító és/vagy biológiaival kombinált eljárások között is felmerüljön, hiszen pl. az in situ 5-10 oC-al megemelt talajhőmérséklet nagymértékben megnövelheti a deszorpciót és amellett a talaj biológiai aktivitásának is kedvez, tehát a bioremediáció intenzifikálásához vezethet. A klasszikus ®termikus deszorpciós technológia egy olyan ex situ talajkezelési technológia, amelynek hőmérséklete vagy 100 és 300 oC között mozog, ez az alacsony hőfokú termikus deszorpció vagy 300 oC-tól akár 600 oC-on is folyhat a szennyezőanyag forráspontjától függően, ez a magas hőfokú termikus deszorpció.
zagyreaktorban a talajt előzetesen nedvesíteni, illetve vízben szuszpendálni kell. Zagyreaktorban kezelést gyakran megelőzi a talaj vizes mosása és a durva, nem szennyezett frakció eltávolítása. A finom, szennyezett frakciót iszapnak is nevezik és emiatt a technológiát iszapreaktorban vagy iszapfrakcióban történő talaj vagy üledékkezelésnek. Üledékek kezelése közvetlenül kotrás és előkezelés után történhet.
A zagyreaktor előnyei, hogy homogenitást és intenzív kezelést biztosíthatunk a keveréssel, levegőztetéssel, injektálási és mintavételi lehetőséggel felszerelt reaktorokban. Ezek az előnyök, a biztonság és a homogén minőség kompenzálhatja a többletköltségeket.
Zagyreaktorban történhet fizikai, kémiai és biológiai kezelés. Fizikai kezelés a keverés, szitálás, osztályozás, ülepítés, flotálás, sztrippelés. A kémiai kezelések széles skálája valósulhat meg iszapreaktorban, így oxidáció, redukció, vagy bármilyen más kémiai reakció, vizes, savas, lúgos vagy szerves oldószeres extrakció, stb. Biológiai kezelés esetén aerob vagy anaerob körülmények mellett dogozhatunk. Az iszapreaktor aerob körülmények, vagyis megfelelő oldott oxigén koncentráció melletti működtetése többletköltségekkel jár, viszont anoxikus körülmények között általában lassúbb a biodegradáció, bár az is optimálható és intenzifikálható. A teljesen anaerob körülmények biztosítása esetleg speciális reaktort igényelhet. A biodegradáción vagy más biológiai átalakításon alapuló zagyreaktoros kezelés tervezésekor figyelembe kell venni a szennyezőanyag, mennyiségét és minőségét, a biológiai átalakítás anyagcsereútjait, a mikróbaműködéshez optimális körülmények biztosításának technológiai lehetőségeit, az időigényt és a költségeket. Lásd még iszapreaktorok.