Hidrológiai Közlöny 1985 (65. évfolyam)

4. szám - Bayer Antal: A többcélú hévízhasznosítás vízminőségi kérdései

Hidrológiai Közlöny 1985. 4. sz. 247 A többcélú hévízhasznosítás vízminőségi kérdései BAYER ANTAL* . Az energiaszükséglet fokozódásával egyre nagyobb figyelem fordid a természeti erőforrások felé. Ennek nyomán hazánkban is előtérbe kerül a hévizek szélesebb körű felhasználásának vizsgálata. A hévíz kutaknak vizét korábban főleg balneológiai célokra használták és csak később vette kezdetét a hőtartalom fűtésre a vizek használati melegvízellátásra és mezőgazdasági célú felhasználása. A Föld hőtartalmát dinamikusnak tekinthetjük, ha figyelmen kívül hagyjuk a geológiai idők alatt bekövetkező változásokat. Az utánpótlódó hőkészletet volumetrikus ós áramló részre bonthatjuk. A volumetrikus rész a vizsgált kéregrószben a kőzetben ós a pórusfolyadékban — döntően vízben — a kialakult dinamikus egyensúlyi helyzetben felhalmozódott hőmennyiség, áramló része a földi hőáram. A geotermikus energia tehát tárolt ós vezetett részből áll, melyet vízkitermeléssel —- mint szállítóközeggel — hasznosíthatunk. 1. A hévízhasznosítás általános lehetősége A hévizek jelentős hányadát fizikai és kémiai tulajdonsága következtében gyógyászati és balneológiai célra kell felhasználni. A fennmaradó rész hasznosítását a következők szerint célszerű vizsgálni: — kommunális és ipari fűtési rendszerek, — használati melegvízellátás, — mezőgazdasági termesztés, — mezőgazdasági vagy ipari feldolgozás, — szabadidő központok víz és hőenergia ellátása, — fürdők, uszodák vízellátása, fűtése. A hévizek gazdaságos hasznosítása komplex felhasználással, több lépcsőben oldható meg. Lakótelepek, lakások fűtésénél számolni kell, hogy a fűtési energia feltárására alkalmas területek elhelyezkedés és nagysága határozza meg a geotermikus energia hasznosításra alkalmas településeket. Ezeken a helyeken már — a vízminőségtől függetlenül — a hévíz vezetésénél a liőveszteségnek is meghatározó a szerepe. Hazai viszonylatban nagy tere és lehetősége van a hőenergia mezőgazdaságban való felhasználásának, ahol az egyéb energiaforrás általában hiányzik és egy-egy fogyasztó hőszükséglete általában egy átlagos vízhozamú hévízkútból kielégíthető. A hasznosítási kérdéseket tehát a hévíz nyerési lehetőségek és az igények együttes megjelenése determinálja. Amennyiben ezek összhangba hozhatók, úgy a hőtartalom dönti el a hasznosítási variációkat. Általában 60 °C-ig mezőgazdasági hasznosítás, ill. használati melegvízellátás, 80 °C hőmérséklet felett épületek fűtése kerülhet előtérbe. Magasabb hőmérsékletű víznél nyílik lehetőség komplex hasznosításra. A hévíz felhasználásának gyakorlati lehetőségét a vízhozam, hőmérséklet az igények és a vízminőség befolyásolja. Lehet közvetlen vagy közvetett, ezeken belül pedig a víz vezetésének útja a célszerűség szempontjából soros, párhuzamos vagy vegyes kapcsolású (1. ábra). A hasznosítás egyik * Földmérő és Talajvizsgáló Vállalat, Budapest. fő kérdése a vízminőség, erre vonatkozóan saját és más kutatások tapasztalatait foglaljuk össze. 2. A hasznosítás vízminőségi és a vízkezelés kérdései A természetes vizek összetételét elsősorban a vízzel érintkező közeg, másrészt az egyes alkotórészek oldhatóságát módosító tényezők, továbbá az oldott anyagok között utólagosan végbemenő kémiai folyamatok határozzák meg. A hévízek bármilyen célú felhasználását elsődlegesen — a víz fizikai és kémiai tulajdonsága és — a kitermelés, szállítás és tárolás során megváltozó körülmények határozzák meg. Ennek eredményeként — a vízben oldott gázok felszabadulása és — a mész-szénsav egyensúlyi helyzetének módosu lása következtében, lerakódásra (mész), ill. korrózióra, (szénsav-felesleg) való hajlamosság a legkritikusabb. A hévizek bármilyen célú vezetése, hasznosítása ezen problémakörökből kiindulva ítélhető meg. 2.1. A kitermelhető vízben az üledékképződés során bekerült élőszervezetek bomlásaként, vagy más körülmény hatására földgázok képződnek, és a felszínre, ill. a hőellátó rendszerbe kerülve — a vezetés és hasznosítás körülményei alapján — veszélyes, vagy káros hatást fejthetnek ki. A földgázok általában gázkeverékek, melyek főleg gyulladás és robbanásveszélyes szénhidrogénből (metán, etán) széndioxidból, alárendeltebben semleges nitrogénből, kénhidrogénből, héliumból és oxigénből állnak. A hévizek széndioxid tartalmának különleges szerepe van. A széndioxid a vízben csak kismértékben oldódó földalkáli-karbonátokat jól oldódó hidrogénkarbonátokká alakítja (a szénsav savanyú sóivá). A keletkezett kalcium-hidrogénkarbonát oldatban tartásához meghatározott mennyiségű szabad vagy egyensúlyi (tartozékos) széndioxidra van szükség. Az egyensúlyi széndioxid nagysága egyenesen arányos a hidrogénkarbonát koncentráció négyzetével, a kálcium koncentrációval és a Tillmans-féle, a hőmérséklettől is függő állandóval (K) és fordítottan arányos az ionaktivitást kifejező együtthatóval (f)- ' A vizek egyensúlyi állapota tehát a vízben levő mész-jellegű (mint lerakódásra hajlamos) anyagoknak és az oldóképességet növelő (szénsav) egyensúlyából származik. Kívánatos az lenne, ha mész-szénsav egyensúly a felhasználás egész idejében állandósulna. Ennek hiányában, vagy ha a korábban meglevő egyensúly felbomlik, a víz jellege megváltozik attól függően, hogy e tényezők közül melyik kerül túlsúlyba. A hévíz néhány alkatrésze a felszálló vízből gázhalmazállapotban válik ki. Ezek közül egyesek a víz gyógyértékét növelő tényezők, mások meg-