DISCIPLINA: PROCEDEE AVANSATE OE REMEDIERE A SOLURILOR CONTAMINATECursul4

4.1. STRATEGIA MASURILOR DE GESTIONARE A UNUI SITGONTAMINAT

Strategia mdsurilor de gestionare a unui sit poluat ar trebui sd fie concepute, dupdcum urmeazd (Fi9.4.1):controlul aunsei de poluare:

.lucreri de reabilitare (indepdrtarea patiald sau totald a sursei),

. izolare,limitarea transferu lu i:

.ln sol, gazele din sol, apele subterane gi de suprafalE,

.la nivelul clddirilormodificarea amenajirilor:

. schimbare de util izare (pe sit giin afara acestuia),

. schimbarea modului de amenajarea sitului (acoperire, etc.),

. controlul activitdlilor (surse de aprindere,etc.).

lldep,rlarea totalis.u pa4iaL a polrdrii tupactulur

IT-I--DistrgBr.- Ed"$re

Fig. 4.1. Schena pivind sthtegia mesuilor de gestionare a unui 6it

Tehnicile de tratare a solului 9i a apelor subterane poluate au ca obiectiv de adistruge, elimina sau imobiliza poluanlii.

ln funclie de tehnologia alease, se va trata sursa de poluare, se va controlaimpactul sau vor fi protejate !intele.ln general, se va cauta solulia:. Care permite, ca primd abordare, controlul sursei de poluare 9i apoi

transferul Doluerii.. care permite tratarea unui maxim de substanle,. Care permite reducerea la maxim a riscurilor reziduale (deci expunerile

reziduale).

-l,rrbrli2!rde dilizare

Depoluarea solului 9i a apelor subterane este delicatd datoritd faptului cA flecare sitare specificul seu.

Fiecare sit este o combinatie unicd:. De caracteristici de mediu :geologie, hidrogeologie, topografie, hidrologie,. De poluanli (tipologie, concentralie, cantitate, comportament fizico-chimic,

amestec, repartilie spaliald, toxicitate, etc.),. De util izari (captdri, util izare sensibild, etc.).ln consecinld, este foarte dificil sd se asocieze o tehnologie cu un tip de poluare.Astfel, pentru a respunde exigenlelor legate de timp, spaliu gj eficienle, remedierea

solului se face adesea printr-o o combinatie de diferite tehnici.

4.2, CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE DEPOLUAREProcedeele de depoluare a solurilor contaminate pot fi clasiflcate dupe cum

urmeaza:. in functie de natura procedeelor utilizate,. in funclie de locul in care se realizeaze tatatea,. in funclie transformarea poluanlilor.

4.2.1. Clasificarea in functie de natura procedeelor util izate:. Procedee fizice :extragerea poluantului din mediul pe care il contamineazd. Procedee biologice : microorganismele (bacterii, ciuperci) sunt folosite pentrueliminarea poluantilor organici sau minerali, prezenti in soluri, nemolurj, sedimentesau efluentii l ichizi. Procedee termice; c5ldura este folositd pentru neutralizarea poluantului (ex:incinerare), pentru izolarea lui (ex : desorbtie termicd, termolizd, etc.), sau acestadevine inert (ex : vitrificare, etc.). Procedee chimice sau electrochimice: se folosesc proprietatile chimice alepoluantilor pentru a-i inertiza (precipitare, etc.), a-i distruge (oxidare etc.) sau pentrua-i separa de mediul poluat (surfactanti, etc.)

4.2.2. Clasificarea in functie de locul de tratare (Fig.4.2):. Tratarea in afara sit-ului : presupune excavarea mediului poluat (degeuri, sol, apd)gi evacuarea sa intr-un centru de tratare adaptat (ex: incinerator, centru de tratarebiologica, etc). Tratarea pe sit: consta in excavarea solului sau a apelor poluate gi tratarea lor pesr t. Tratarea in situ : presupune tratarea fdre excavare: solul $i apele subterane remdnpe loc. Este voba decj fie doar de extragerea poluantului, fie de degradarea saufixarea acestuia in sol... lzolarea : consta in impiedicarea /limitarea migrarii poluantilor.

Fig.4.2. Schena dteritelar lehnicilar de depaluare functie de laculde tratare

intr-o primd abordare, la alegerea tipului de tratare (on site/ex siiu versus in situ) sepoate tine seama de aspectele pfezentate in tabelul 4.1.

Tabelul 4.1. Aplicabilitatea Tra6rii in situ vs. Tratarea pe sit / ex situ

T6hnologie Caracteristicile sitului Aplicabilitatea tehnologiei

Ex si lu / pe si t Extinderea pol!5rii trt.ndere ve.ica l; 9i or zorlalS lim tat: (l_ot spot)Caractedslicile solului Foarte eterogen, scufgefi preferentiale

Struclu le de la suprafate Situl nu este aglomerausupraindrcai

Pf oxirnitatea receptoilor ln proximitatea imediata nu exide recepiori sensibili(pfobleme in timpu excaverii solurilor)

Conslrengeri de depoluare Necesilate rapidl de depoluaretn slu Extinderea poludrii En ndere vertrcal: qi ofzonla a semnificative

Caracteristicile solului Uniform, de la oeffneabil la pemeabil moderai

Structu ie de la suprafala Structufi prezente pe zona de poluarc

Proxlmitatea recepiorilor Prezenta receoiorilor sensibili in imediata oroximitateConsl16nged de depoluare Depoluarea imediatS nu esle necesar;

4.2.3. Clasificarea in funclie de modul de transformare a poluantilorExistd doud posibilitdti:

. lmobilizarea: pune in joc tehnici care permit modificarea mobiliteli i si/sau atoxicitSlii poluanlilor prin doue tipuri de procese :

.l\y'odificarea poluantului (schimbarea comportamentului, a toxicitdtii) aclionandasupra nivelului de oxido-reducere, asupra complexdrii, asupra precipitdrii.

. Modificarea mediului receptor: reducerea permeabilitdtii si a porozitdlii :

. Prin solidificare/stabilizare,

. Pfin izolare. Distrugerea (totald sau partiale) prjn procedeele chimice, termice, fizice 9i biologicementionate anterior.

4.2.4. Procedee util izate in mod curentin tabelul 4.2 se prezinta o sintezd a procedeelor util izate'in prezent

Tabelul 4.2. Sinteza procedeelor utilizate in mad curcnt

Venli aea zonei nesalurale

Baboiarea in situ (sau inlecrarea aenrlqi h silu)

. Sorlarea O@nulomek ci

lzoa.ea cu o psu a S ebn9e zarea

sbpaea sau zoarea hdEU cdSo idifrea/stablizarea in situ

. nepsu lareapestS le imnaadeseu ior incen lede

. So idif rea/stab I zaea

. Oxldaea chimice in stu. Transformarea in elu! e 9 exictla chim c:

Biodegdaa in situ dinamizala

Alenuaea naturala @ntu ate. Peetireac|v sau de lratare

' Rec! pemrea pionuselfi pue . slr parea aeru ui . Fotooxidarca subUV.Adedtia.Boreaclor(pr@dee nle6ve).Boreachareprocedee exlemive) . oxidorcdu@rea &pda@ap nmemtana'Precpilarea oaoularea.iocllarea de laea , F l(.areaAdso rbba pe cadu@ , Absodtia (s a! speraeal Condemareanc nerarca . ordarea catalIcd Folo oxidarea . Aderea ir lo rteRedlcerearermic5.Soreacror .Melodededespretuire

4.3. PROCEDEE DE DEPOLUARE IN SITU(cu tratarea produselor recuperate pe sit sau in afara sitului)

Acliunea curativd este realizate prin instalarea pe sit a unui sistem de depoluare.Acesta este constituit dintr-o parte mobild, care poate fi reutilizatd (instalatie desuprafale), 9i o parte fixd, instalat5 fie in centrul, fie in imprejurimile zonei de tratat.Aceastd ultima parte este formatd din dispozitive de injeclie, pompare, forare, etc.

Procedeele de tratare in situ prezintd avantajul:. de a evita excavarile,. de a nu genera transport gi eliminare (cu exceptia degeurilor de la gantier 9i a

subproduselor generate in cantitate redusd),. de a pune puljne probleme de reabilitare a sitului.Totu9i, necesitd investilii (piezometre, unitdli de tratare, etc.) care nu trebuiesc

neglijate, precum 9i cheltuieli de functionare (analize, consum de energie, etc.) uneoridestul de consistente. Tocmai de aceea, pentru cantitdli reduse de sol poluat, tratareain situ nu este foarte avantajoasd.

Printre altele, aceste procedee au inconvenientul de a fi relativ lente 9i cu oeficacitate limitate, deoarece aclioneaze direct asupra mediului inconjurdtor. Numerogiparametri pot interfera 9i sunt dificil de controlat. in plus, este dificil de estimat raza deactiune a tratdrii efectuate. Eficacitatea deDinde strens de conditiile de mediu.

4.3.1. Ventilarea zonei nesaturate (ventingul)

Ventingul cost5 in extragerea Compugilor Organici Volatil i (COV) prindepresurizarea zonei nesaturate (Fig. 4.3)

Ventingul este o tehnice testatd, intens comercializatd 9i aplicatd.Compugii volatili deversali in sol se evapora pan6 la saturarea porilor. Prin venting

se produce o re'innoire a aerului poluat din pori, prin depresurizarea la nivelul fieceruiounct de extractie. Aceastd reinnoire a aerului are ca efect modificarea echilibrelorchimice intre diferitele faze prezente (aer, apd, sol). Astfel, in timpul trecerii sale prinzona contaminat6, aerul se "incarcd" cu substanle contaminante. Deplasareaechilibrului fazelor permite depoluarea fazei solide din zona nesaturata. Vaporii suntrecuperali prin punctele de extraclie gi apoi tratali la suprafald.

AplicabilitateExtraclia vaporilor nu poate fi utilizatd decat pentru tratarea zonei vadoase, atunci

cand aceasta este compusd din materiale permeabile cum ar fi nisipul, pietrigul, lutulgrosier, 9i atunci cand contaminanlii sunt volatil i (9i intr-o mai mic6 mdsurA semi-volatil i).

Factorul limitant cel mai constrangdtor pentru utilizarea acestui procedeu estetensiunea vaporilor. Un compus care are o tensiune a vaporilor mai micd de 0,5 mmHg (67 Pa) (la 20 "C) nu va mai putea fi mobilizat din nou in condili i le normate aleventingului. in plus, valoarea limite a constantei lui Henry pentru o volatil izaresemnificative este de 0,0'l (la 20'C).

Ventingul se aplice la compugii suficient de volatil i, pentru a putea fi extragi subformd gazoasd, gi la solurile nisipo-lutoase pane la cele pietroase.

Ventingul este o tehnicd foarte utilizata, mai ales la reabilitarea siturilor petrolieresau petrochimice. Se aplica in mod curent 9i poate fi aplicata la urmdtorii compugichimici: compugi halogenali volatil i 9i semivolatil i, compugi nehalogenali volatil i gisemivolatil i.

Sistemul de venting este constituitd rn :. pu-turi de extraclie verticale sau

orizontale (numite drenaje deextraclie);. puluri de injeclie verticale sauorizontale;. o reiea de extraclie care permitecfearca unei relalii intre punctele deextraclie 9i pompa de vid cu presiunecare variazd intfe 0 5i 300 mbar;. un separator de condens saudezumiditicator ;. o unitate de extraclie;. o unitate de tratare a gazului (coloanade spilare, torla, unitatea de oxidarecataliticd sau unitatea de absorblie-ingeneral cu cerbune activ si biofiliru).

Irl.pr6a6r Unlbled.rlno{dlu6F, d&udtd) 6 gdulul

,uld. hj.qF

tig.4.3. Schema de principiu a s;slenuluicle venling

Variante de aplicare> Extraclia de vapori (Soil Vapor Extraction - SVE).Conform Fig. 4.4: zona nesaturate este pur 9i simpluextraclie (fdrd injeclie de aer). Conirar ventingului, nufazele gazoase, ci crearea unei depresurizari.

depresurizatd prin puluri decirculatia aerului antreneaze

Fig. 4.4. Schena de pincipiua extractiei de vapoi

r Bioventingul: injectarea de aer de la venting, asociatd cu adaosul de nutrienli,permite anclangarea unei biodegraddri a poluanlilor, ceea ce duce la cregtereaperformanlei de depoluare a zonei nesaturate, diminuand cantitelile de poluanligazogi de tratat.

> Exkaclia in dubld faze (dual phase extraction): se apljc5 o depresurizareimportantd in zona nesaturatd 9i la nivelul pdtii superloare a zonei saturate, scopulfiind extragerea gazelor din sol, a fazei flotante (in cazul produselor flotante) 9i a fazeidizolvate.

Aceaste tehnice nu poate fi folosite decet in cazul unei panze freatice pulin adenci.> Ventingul pasiv (passive venting) este realizat f6re injeclie de aer 9i fdrddepresurizare (Fig. a.5). Transferul de gaz se face prin diferenld de presiune (maiales cand se ridice nivelul panzei freatice). rnr-

Fig.4.5. Schena de pincipiua ventingului pasiv

t Extraclia sub vid cu injeclie termicd (SVE with thermal enhancement) : seinjecteaze vapori sau aer rece care sd permitii astfel cregterea volatilizerii si extractieipoluantilor, mai ales a celor mai semivolatil i.

Ef i c a c i tate/P e rto r m a n Ein conditii optime, randamentul poate depegi 9O %.Randament poate fi sensibil afectat

de eterogenitatea mediului, prezenta materiei organice 9i a poluanlilor semivolatil j.Avantaje, inconveniente i factori limitatofiAv a ntaj e Ie ve nti n g- u I u i :

. tehnicd testatd care a demonstrat o mare fiabilitate gi rezultate semniflcative,

. competitivd in ce priveste costul gi performanla,

. aplicarea genereazd puline perturberi ale solului,

. se poate util iza in prealabil altor tehnici de depoluare, pentru a limita emisiile depoluanti volatil i,. se poate aplica sub clSdiri (foraje orizontale) giin cazul poludrilor la adancimi marj.

Inconvenientele i [actorii limitatoi:. eterogenitatea solului de la suprafa!6 poate interfera asupra eficacitegi tratamentului,. permeabilitatea redusa a solului (

d..r, iD"'t '* ' ;11i1.,. ' ' '

Er66p! ll Es{x,lu d. hrbtod. mir.rr ll d..{4qi. rr&!.p.m ll t !F.s&i!r

Fig. 4.6. Schena de pincipiu a extnctiei in dubla faza

AplicabilitateAcest procedeu se aplicd in principal la COV-uri gi hidrocarburi de tip petrolier

(benzina, motorind, etc.) in fazd purd (LNAPL). Este mai adaptat in special pentrurecuperarea fazei flotante din mediile pulin permeabile 9i in condilii izotopiceeterogene. Acest procedeu nu se poate aplica decet la adancimi mici (aprox. 7 m).

Sistemul de extractie in dubld fazd este constituit din:. puturi de extraclie vertical5;. o relea de extraclie care permite crearea unei relalii intre punctele de extraclie 9irezervorul cu vid (legate la o pompe cu palete), contoarele gi vanele de reglare adebitelor:. o pompd de suprafale care dirijeazd lichidele catre un separator de condens saudezumidificator;. un sistem de tratare a apelor uzate pe sit;. separator de hidrocarburi (separator de ndmol/ulei) ;. tratarea fazei dizolvate: stripare (cel mai adesea),cdrbune activ sau oxidarecatalitice;. o fi l ierd de tratare a gazulul a cdrei tipologie depinde de procentele de epurare, dedebitele 9i concentraliile de poluanli; cel mai adesea este constituitd dintr-o unitate deadsorblie (in general cu cerbune activ), uneori 9i dintr-o coloand de spdlare, dintr-ounitate de oxidare catalitice sau dintr-un biofiltrul. un depozit de degeuri solide 9i l ichide remase in urma tratarii;. un sistem de piezometre care permite monitorizarea scurgerilor 9i a calitdlii apelorsubterane.

Ef i c a c i tate/ P e rf o rm a n leRandamentele de depoluare pot sd atingd in cele mai bune condili i 95 %.

Avantaje, inconveniente g factori limitatoriAvantajele acestei traari :

.lmplementare relativ sjmplS 9i rapidd; . Genereazd pulind perturbare a solului;

. Poate fi folositd sub clddiri;

. Procedeul permite stoparea migratiei poluanlilor (izolare hidraulicd);

. Adancimile de pompare pot fi de ordinul mai multor zeci de metri, dacd este necesar;

. Acest procedeu inlocuiegte in mod avantajos cuplarea tehnicilor clasice de pompare/ecremare, pompare/tratare giventing in mediile pulin permeabile 9i eterogene;

Inconvenientele i factorii limitatori :. Aceasta tehnicd poate fi folositd doar in cazul unei panze freatice pulin adanci(

Fig.4.7. Schemade pincipiu a bahaatiicuplatd cu venting

Injeclia de aer permite biodegradarea aerobd a compugilor biodegradabili prezenliin penza freaticd 9i in zona nesaturat5 (Biosparging).

Spargingul poate- fi folosit atat pentru a trata sursele de poluare, cat 9i penele depoluare din aval. In acest din urme caz, sistemul este instalat perpendicular pedireclia de migralie a penei de poluare.

Apl icabil itateSpargingul permite tratarea compugllor organici volatil i 9i semivolatil i (halogenali

sau nehalogenali) in soluri permeabile 9i omogene (constanta lui Henry mai mare de0,01 la 20'C 9i/sau presiunea saturante a vaporilor mai mare de 0,5 mm Hg (67 Pa)la 20"C).

Este deosebit de adaptat pentru tratarea zonei capilare a panzei freatice.Este utilizat frecvent pentru a trata solvenlii clorurali 9i hidrocarburile petroliere

volatile (benzine, pecurd, kerosen, etc.). Totugi este pulin recomandat pentrutratarea poluanlilor foarte solubili (alcool, cetone, etc.).

Aceaste tehnicd se aplice in principal la tipurile de sol relativ permeabile (de lanisipo-lutoase la pietrig) 9i omogene, in zonele saturate 9i nesaturate.

11

Vaiante. Biosparging: oxigenul adus in panza freaticd permite biodegradarea aerobd. Debitelede aer pe punct de injeclie sunt astfel maj reduse decat la un sparging clasic.. Pulurile cu vaporizare-aspirare (Fig.4.8): aceastd tehnicd, dezvoltatd in Germania(UVB: Unterdruckverdamferbrunnen), combind aspirarea aerului sj circulalia apelorsubterane'in acelagi put. Procedeul permite decj realizarea unei "camere de stripare" insitu fotend imbinarea a doi curenli: un curent descendent (ae0 si unul ascendent (apesubterane), permiland astfel tratarea solului, a zonei capilare Fi a panzei freatice desuprafala 9i de adancime. Dacd este necesar, in caz de permeabilitate moderate (106m/s), o pompd faciliteazd cregterea nivelului apei.. lnjeclia de metan (CHr: permite anclangarea fenomenelor de degradare a solvenlilorclorurati prin cometabolism.

Nota: Dace sotul nu arc o permeabilitatesuficientd pentru extmcle, se poaterccurye Ia hactunrea pneumaticdpentru a crege permeabilitateahidraulicd ti pneuma ce, accelerendastfel extnctia.

Fig.4.8. Schena de pincipiu a barbaEiicu vapanzare-aspirarc

Ef i c ac ita te / P e,f o rm a n ERandamentul acestui procedeu variazd in general de Ia 30 la 99 %.

Avantaje, inco nveniente ti factori lim itatoriAvantajele spargingului sunt :

. tehnicd fiabild 9i testatd; . aplicabilitate la numerogi poluanli; . aplicarea genereazapufine perturbdri ale solului; . alternativd la tratarea clasicd prin pompare/ecremare;. relativ rapidd in condilii optime; . se poate aplica sub clddiri (foraje orizontale);

Inconvenientele gi factorii l imitatori sunt:. eterogenitatea solului de sub suprafald poate interfera asupra omogenitdtii distribulieicirculaliei aerului 9i deci asupra eficacitdtii tratamentului; . nu se aplice la solurile cupermeabilitate reduse ( : la oprirea tratamentului, concentralii le sunt reduse dar pot sacreasca semnificativ cateva luni mai terziu (remobilizarea poluantilor);. dificil de aplicat in cazul prezenlei fazei flotante (risc de dispersie a poludrii 9i efect ); acest efect poate fi minimizat prin cregterea densitalii pulurilor de injeclie;. necesitd un bun control al circulaliei poluanlilor in zonele saturate 9i nesaturate;. dificil de aplicat la compugifoarte solubili;. in caz de permeabilitate semnificativ mai redusd este necesar un caroiaj foarte strensde puluri de extraclie;. solul care conline argild gi o cantitate ridicata de materie organica provoac5 o mareadsorblie a poluanlilor pe matricea solidd, fapt ce diminueazd randamentul de epurare;

Costuri i timp necesarCosturile de tratare au o medie de 25 /t de la 4 la 8 luni (15-55 /t).in general timpul necesar variaza intre 6-9 luni pand la 18 luni.

t 2