Szabadföldi liziméterek kapilláris rétegsor kialakításához

Bizonyos hulladéktározók letakarásánál gondot jelent, hogy a hulladékból (például vörösiszapból vagy pernyéből) felfelé vándorolnak a toxikus ionok, illetve a lúg, és ez a talajjal való letakarás, valamint a növényesedés hatékonyságát rontja (Wehr et al., 2006).

A tározók lefedésére megoldást jelenthet a kapilláris rétegsorok alkalmazása, melyet inert építési-bontási hulladékokból készítettünk. Közvetlenül a vörösiszap-felületre egy kapilláris gátként funkcionáló nagyobb szemcseméretű réteg kerül. Ebben a rétegben a szemcsék nagy mérete miatt a kapilláris erők már nem működnek, és ha a szemcse belsejében sincsenek kapillárisok, akkor a vízfelszívás megakad, kialakul a kapilláris gát. A kapilláris gátként működő rétegre egy olyan kisebb szemcseméretű réteg kerül, amelyben a kapilláris erők jól funkcionálnak. Ez a réteg a kapilláris zóna, melynek szerepe a beszivárgó víz megtartása, egyrészt az alsóbb rétegek mentesítése érdekében, másrészt a takarórétegben élő növények vízellátásának céljából (Harder and Martin, 2001). A kapilláris rétegre kerül a talajtakaró réteg vagy termesztőközeg kerül, mely szintén kialakítható hulladékokból.

A kapilláris rétegsorok kialakításához első lépésben laboratóriumi mikrokozmosz kísérleteket végeztünk, mely alapján megállapítottuk, hogy a hulladék beton 30–50 mm szemcseméretű frakciója alkalmas kapilláris gátnak, a hulladék beton 0–20 mm-es és a hulladék tégla 0–6 mm-es szemcseméretű frakciója kapilláris rétegnek (Feigl et al., 2013a).

Második lépésben a kapilláris rétegsorokat szabadföldi liziméterekben teszteltük. Kétféle szcenáriót vizsgáltunk: „lefolyás” és „teknő”. Az előbbiben az elfolyást egy nyitott csappal biztosítottuk a hulladék felszínén, míg az utóbbi esetben a csap zárva volt. A „teknő” esetében vastagabb kapilláris gát réteget és vékonyabb kapilláris vezető réteget terveztünk. A hulladékokat a megfelelő rétegsorrendben egy 0,8 m széles és 2 m magas műanyag hengerbe töltöttük. A rétegsoron belüli vízmozgásokat beépített érzékelőkkel követtük nyomon (Feigl et al., 2013b).

Az eredmények azt mutatták, hogy a kapilláris gát felső részében kisebb a nedvességtartalom, mint a középső részén, tehát a felfelé irányuló vízmozgásokat megakadályozni szándékozó gát jól működött. A kapilláris vezető rétegben, melynek funkciója a nedvesség megtartása a legfelső, növényesített termesztőközeg számára, a felső részben nagyobb nedvességtartalom volt mérhető, mint az alsóbb rétegben, funkcióját tehát megfelelően betölti. A termesztőközeg alatt elhelyezkedő altalajban így a nedvesség megőrződik.

A „teknő” szcenárió esetén a vastagabb (55 cm helyett 64 cm-es) gát alkalmas volt a nedvesség felfelé irányuló mozgásának megakadályozására, tehát a vörösiszapon, illetve pernyén álló, nagy iontartalmú víz nem jutott fel a víztartó rétegbe.

A csurgalékvíz minták elemzése bizonyította, hogy a vörösiszapon megálló víz erősen toxikus és nagy, a felszín alatti vizekre vonatkozó határérték feletti fémkoncentrációval rendelkezik, így a kapilláris rétegsor alkalmazása indokolt (Feigl et al., 2014).

A kutatás szakmailag kapcsolódik a SOILUTIL (TECH 09-A4-2009-0129, támogató: Nemzeti Innovációs Hivatal) projekthez. A kutatás a TÁMOP 4.2.4.A/1-11-1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program –Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése országos program című kiemelt projekt által nyújtott személyi támogatással valósult meg. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.