Subiecte: Tehnologii si echipamente de depoluare a solului

Subiecte: Tehnologii si echipamente de depoluare a solului1. Poluarea solurilor si a apelor subterane:

Principialele forme si cauze ale poluarii solurilorI. Poluarea solurilor, n funcie de natura ei, mbrac trei forme distincte:

a. fizic : - poluare termic ( cu ape sau aflueni calzi sau reci );

- poluare radioactiv ;

- poluarea cu materiale minerale sau organice n suspensie;

b. chimic : - poluarea cu substane minerale (acizi, baze i sruri, cloruri, nitrai, metale grele, sruri radioactive etc);

- poluarea cu substane organice naturale i sintetice.

c. biologic : - poluare cu germeni patogeni (microorganisme, virui i bacterii).II. Dup modul de rspndire, poluarea solurilor poate fi :

a. punctiform sau local, datorit deversrii i depozitrii necontrolate a unor substane poluatoare, precum i exploatrii defectoase a instalaiilor de extracie a apelor subterane;

b. liniar- se manifest de-a lungul oselelor, cilor ferate, cursurilor de ap, canalelor de evacuare a apelor uzate etc;

c. difuz- rezult n urma aplicrii ngrmintelor i produselor fitosanitare, prin poluarea masiv a atmosferei etc.III. Dup aciunea n timp a polurii, ea poate avea caracter:

a. permanent (prin administrarea inadecvat a ngrmintelor i prin depoz necontrolat a unor deeuri),

b. accidental (prin spargerea unei conducte de transport a hidrocarburilor, rsturnarea unei cisterne etc.).

IV. n funcie de activitile care genereaz poluarea solurilor, pot fi identificate patru forme principale de poluare:

a. poluare domestic:- este datorat n principal deeurilor solide i lichide provenite din activitatea domestic sau a unor uniti de serviciib. poluare industrial: - poate avea cauze variate, cele mai frecvente fiind legate de depozitele de deeuri, de apele industriale uzate i de redepunerile din atmosferc. poluare agricol: - este adesea o poluare difuz i este produs prin utilizarea unor substane chimice de sintez pentru obinerea unor cantiti superioare de produse agro-alimentared. poluare prin transport:- se manifest de-a lungul cilor de transport i comunicaie terestre, navale i aeriene. Adancimea maxima de patrundere a poluantului in zona nesaturata

Prin deversarea unui poluant lichid pe suprafaa solului se formeaz, de regul, un corp de impregnare datorit fenomenelor de convecie, dispersie, adsorbie, precipitare i activitate biologic. Direcia i viteza de deplasare ale poluantului depind n principal de vscozitatea acestuia, de morfologia terenului i de permeabilitatea solului i a rocilor din stratul acvifer. Principala for care acioneaz asupra poluantului este gravitaia.

Adncimea maxim de ptrundere a poluantului n zona nesaturat (Fig. 3.1) se poate determina cu relaia:

[m]

n care: Vi este volumul poluanilor infiltrai, n m3; A suprafaa zonei de infiltraie, n m2; K coeficient adimensional.

Exemple tipice de migrare a poluantilor in zona saturata

1. Migrarea poluantilor in cazul in care poluantul este nemiscibil si mai usor decat apa

Este cazul polurii mediului subteran cu hidrocarburi (benzin, petrol, motorin, ali combustibili lichizi). n zona nesaturat, poluantul formeaz un corp de impregnare din care anumite fracii pot fi mobilizate spre atmosfer, sub form de vapori, sau spre acvifer printr-o solubilizare progresiv, determinat de apele de infiltraie (Fig. 3.4).

La atingerea acviferului, poluantul se ntinde progresiv formnd o pnz plutitoare subire la interfaa dintre zona nesaturat i zona saturat. Forma acestei pnze depinde de viteza de curgere a apei subterane, dar mai ales de proprietile rocilor aflate la interfaa celor dou zone

2. Migrarea poluantilor in cazul in care poluantul este nemiscibil si mai greu decat apa

Este cazul poluanilor de tipul solvenilor halogenai. Corpul de impregnare format n zona nesaturat de solvenii halogenai este mai puin extins dect n cazul produselor petroliere.

Poluantul lichid (PLNGA), odat ajuns n acvifer, va avea tendina de a se depune la fundul acviferului, urmare a faptului c are densitatea mai mare dect apa. Deplasarea poluantului n acvifer este dependent de condiiile de curgere a apei subterane (panta i forma substratului impermeabil, viteza i sensul de curgere a apei subterane).

2.Alegerea filierei adecvate de depoluare a unui sit Alegerea tehnologiei de depoluare pe baza criteriilor tehnice i economice

Diagnosticul polurii constituie prima etap n abordarea corect a unui studiu de depoluare i const n analiza factorilor de mediu ai sitului studiat. Investigaiile necesare stabilirii diagnosticului unui sit vizeaz n principal solul, subsolul i apa subteran, la care se adaug uneori aerul, apele de suprafa, fauna, flora i starea de sntate a populaiei.

Stabilirea diagnosticului se poate face prin:

identificarea i caracterizarea poluanilor, determinarea concentraiei lor n mediu, localizarea zonelor afectate i definirea gradientului de repartiie sau dispersie;

determinarea surselor i cauzelor polurii;

caracterizarea condiiilor fizico-chimice i hidrogeologice ale sitului, n vederea determinrii vulnerabilitii mediului.

Ancheta documentar se execut pornind de la surse de informaii scrise, grafice, orale, legate de istoricul polurii sitului luat n studiu. Aceast faz este indispensabil deoarece simplific mult sarcina investigaiilor costisitoare aferentei fazei de teren.

Din multitudinea de surse documentare care pot face obiectul cercetrii n aceast faz, se prezint n continuare cele mai importante:

Documente reglementare ale administraiei de stat i locale privind utilizarea produselor toxice i gestiunea deeurilor, planul de ocupare a terenului, eventuale studii de impact i de risc;

Documente cartografice privind localizarea geografic i administrativ a sitului, implantarea cldirilor, reeaua de ap potabil i uzat, zonele de depozitare a deeurilor, localizarea rezervoarelor cu produse toxice, localizarea puurilor de ap i a forajelor, zonele decopertate, zonele acoperite cu vegetaie;

Etapele de parcurs pentru aplicarea unei tehnologii de depoluarea a unui sit

n vederea pregtirii studiului de teren, ancheta documentar cuprinde, n mod obligatoriu, o vizit detaliat a sitului. Vizita trebuie s permit:

realizarea unei analize preliminare pentru identificarea poluanilor precum i a zonelor de localizare a acestora;

evaluarea i decizia asupra aciunilor ce trebuie luate privind sursele de poluare, cile de transfer i depozitele de deeuri pentru:

reducerea riscurilor imediate, n mod particular meninera n siguran a sitului, prin evacuarea i eliminarea produselor periculoase i a deeurilor prezente pe sit, prin interdicia sau limitarea accesului pe sit, prin eliminarea riscurilor de incendii sau explozii

- organizarea aciunilor ulterioare, cum ar fi controlul strii de calitate a factorilor de mediu prin punerea la punct a unui sistem de monitorizare a surselor de poluare

Not: Punerea n aplicaie a msurilor mai sus menionate se va face dup efectuarea vizitei. Pentru realizarea vizitei trebuie cerut acordul prealabil proprietarului pentru acces pe sit. Dac este posibil, vizita se va face n compania unei persoane care cunoate activitatea pe sit.

Chestionarul vizitei se completeaz n timpul vizitei/vizitelor.

Studiul de teren se face pe baza unui program de investigaii bine stabilit care ine seama de informaiile dobndite n faza de anchet documentar. Obiectivul principal al studiului de teren este certificarea polurii pe sit i cuantificarea acesteia (tipul poluanilor, nivelul concentraiilor n mediu, suprafeele i volumele de teren afectat, distana de migrare a poluanilor etc).

Principalele etape ale studiului de teren sunt: msurtorile direct pe sit, prelevarea probelor, analiza de laborator, iar n final, prezentarea i interpretarea rezultatelor.

3. Procedee de depoluare in situ a solurilor si a apelor subterane Principiul extraciei poluanilor sub vid; Avantajele i inconvenientele extraciei sub vidProcedeele de extracie a poluanilor din sol i apa subteran cu ajutorul curenilor de aer se aplic n cazul poluanilor volatili i semivolatili care au constanta Henry mai mare de 160 atm iar presiunea de vapori superioar valorii de 0,00066 atm (1 mm col.Hg la 25 oC).

n principiu, acest procedeu const n crearea unei depresiuni n solul contaminat prin utilizarea unor ventilatoare (exhaustoare) sau pompe de vid racordate la sonde sau puuri de extracie. Gradientul de presiune creat genereaz o circulaie a gazelor n interiorul solului spre puul de extracie. Poluanii volatili prezeni n zona nesaturat sunt antrenai de curentul generat de extractor, fiind evacuai la suprafaa solului, unde sunt neutralizai sau distrui, utiliznd echipamente speciale.

Avantajele extraciei poluanilor sub vid n situ: procedeul este uor adaptabil n teren, fiind adesea utilizat pentru extracia poluanilor de sub cldiri;

permite depoluarea simultan a zonei nesaturate i a zonei nesaturate;

se accelereaz biodegradarea natural a poluanilor printr-un aport continuu de oxigen;

durata de aplicare relativ scurt i randamentul de depoluare ridicat;

asigur decontaminarea zonelor situate la adncimi considerabile;

costul sczut al lucrrilor de depoluareInconveniente:

se utilizeaz instalaii de nalt tehnicitate;

limitarea aplicabilitii procedeului la extracia poluanilor volatili i semivolatili;

limitarea aplicabilitii procedeului la soluri omogene i permeabile;

necesit tratarea aerului extras (efluenii gazoi).

Metode de spalare a solului in situ

Splarea solurilor este o metod fizic sau fizico-chimic, utilizat pentru eliminarea fazei reziduale de poluant imobilizat n matricea solului.

a. Splarea cu ap cald i abur, aceast metod favoriznd o mobilizare mai rapid i mai eficient a poluanilor spre locul de captare.

Apa cald se injecteaz n amonte, printr-un pu, i formeaz un con de acumulare deasupra nivelului hidrostatic, fapt ce permite att splarea solului n zona contaminat, ct i a stratului superficial al acviferului. n aval, un pu de pompare a apei determin formarea unui con de depresiune care atrage i capteaz poluanii. Astfel, se asigur ntre cele dou puuri un front de ap cald, care se deplaseaz din amonte spre aval i care antreneaz prin splare poluanii fixai n matricea solului.

2. Procedeul Holzmann care se bazeaz pe splarea solului la presiune nalt. Const n injecia subteran a apei la o presiune de 500 daN/cm2 i un debit de 300 l/min printr-un tub de oel cu diametrul de 1,5 m ce ptrunde vertical n sol depsind adncimea zonei contaminate. Introducerea tubului n sol se face cu ajutorul unui vibrator. Dac zona poluat este mai extins, se poate utiliza o reea de tuburi montate unul lng altul .

3. Din acest procedeu s-au desprins i alte procedee cum ar fi:

procedeul care presupune ridicarea gradual a apei de la baza tubului spre suprafa i evacuarea din tub a unei suspensii care conine doar granulele fine de sol i poluanii;

procedeul care prevede injectarea n tub, odat cu apa, a unor bacterii i substane nutritive n scopul realizrii unei decontaminri prin biodegradare n situ Blocarea hidraulica

Blocarea hidraulic a migrrii poluanilor se aplic provizoriu, n regim de urgen, cnd poluanii au atins pnza freatic i amenin s se deplaseze spre sursele de ap potabil sau apele de suprafa. Stoparea migrrii poluanilor, prin blocare hidraulic, se face prin instalarea unor puuri sau sonde de pompare cu priza sub nivelul zonei contaminate, i evacuarea apei n exterior.

Pentru aplicarea cu succes a acestei metode, este important a se aborda corect urmtoarele probleme:

- alegerea numrului de puuri;

- amplasarea puurilor;

- determinarea debitelor de pompare i injectare.Avantaje: -simplitatea i uurina punerii n aplicare;

-costurile sczute. Metode fizice de izolare a poluantilor

Izolarea este o tehnic de blocare a migrrii poluanilor din apele subterane care const n nchiderea fizic a mediului contaminat prin intermediul unui sistem etan de protecie. Etanarea se aplic funcie de situaia specific n care se gsete zona poluat i poate fi realizat n diferite moduri:

Aceast tehnic este aplicat n special n cazul n care mrimea zonei subterane poluate nu este considerabil, cum ar fi, spre exemplu, depozitele de deeuri splate de apele de precipitaii etanare prin nchidere lateral complet;

etanare prin nchidere parial i devierea apei subterane din amonte.

Realizarea izolrii fizice a poluanilor din apele subterane se face, practic, prin:

perei din amestec de materiale naturale;

perdele formate prin injecie de amestec de materiale;

perdele din plci ondulate de oel.

4. Procedee de depoluare ex situ a solurilor si apelor subterane Principiul splrii ex-situ a solului excavat; Particularitile instalaiilor de

splare ex-situ

Splarea solului excavat ex situ (pe sit sau n afara sitului) este un procedeu fizic utilizat pentru eliminarea fazei reziduale de poluant imobilizat n matricea solului. Principiul splrii const n separarea poluanilor din sol i transferul acestora n faza lichid sau gazoas, sub aciunea apei i a energiei mecanice. Prin splare se pot extrage: poluanii organici, poluanii anorganici solubili, metalele grele etc.

Instalaia de splare Eimco-Wemco destinat decontaminrii solului de hidrocarburi, include, pe lng operaiile specifice de splare (clasare volumetric i hidraulic, atriie, desecare), i operaia de flotaie.

Instalaia de splare Lurgi-Deconterra - solul contaminat este supus operaiilor specifice de sfrmare, clasare volumetric, atriie, clasare hidraulic i desecare, la care se adaug operaiile de flotaie i separare n mediu dens. In cadrul acestei instalaii se urmrete separarea selectiv din amestecul poligranular a granulelor fine, n care se concentreaz de obicei poluanii.

Procedeul Oecotec care se bazeaz pe splarea sub presiune nalt (350 daN/cm2) a solurilor ntr-o camer de form tubular.

Analiza comparativa, pe baza avantajelor si dezavantajelor, a metodelor de tratare termica ex-situ

Criteriu de analiza

Incinerarea Desortia termica

Aplicatii posibileIntreaga gama de poluanti organiciCompusi volatili

AvantajeRandament ridicat la depoluareMateriile humice din sol nu sunt distruse prin ardere; rezulta cantitati minime de gaze de tratat

InconvenienteSolurile incinerate devin sterile din punct din punct de vedere agricol, datorita pierderii totale a materiei organiceRandament de extractie a poluantilor mai redus

Biodegradarea cu ajutorul bioreactorului

Biodegradarea pe sit cu ajutorul bioreactorului const n decontaminarea solului, apei i aerului n instalaii speciale constituite din reactoare biologice (cuve nchise, bazine, conducte de legtur etc).

naintea demarrii procesului de biodegradare a poluanilor n bioreactor, solul poluat necesit o preparare mecanic adecvat: omogenizare, mrunire i clasare volumetric. Dup operaiile de pregtire, solul poluat este amestecat cu ap rezultnd un nmol n care partea solid reprezint cca. 30%.

Avantajele biodegradrii pe sit cu ajutorul bioreactorului:

obinerea unor randamente relativ ridicate de depoluare;

se asigur condiii optime de desfurare i conducere a procesului de biodegradare (pH, temperatur, umiditate, adaos de nutrimente, timp de bioreacie etc);

amestecarea mediului contaminat cu microorganisme i nutrimente, precum i aerarea mediului din bioreactor, se pot realiza cu uurin;

microorganismele utilizate n proces se pot recircula n amonte le fluxului tehnologic de decontamianare, fapt ce genereaz importante economii materiale.Inconveniente:

sunt legate de specificul procedeelor aplicabile pe sit (necesit excavarea i pregtirea solului, pomparea apei subterane, etc) Tratarea ex- situ prin metoda biopilePrincipiul biodegradrii n vrac const n excavarea solului poluat i dispunerea acestuia n vecintatea locului de excavare, n condiii tehnice care favorizeaz biodegradarea aerobic natural. n mod obinuit, sursa de microorganisme este constituit din flora bacterian prezent n sol ns n unele cazuri se adaug microorganisme din exterior.

Sunt cunoscute mai multe metode de biodegradare n vrac: compostarea, metoda land farming i metoda biopile.

Metoda biopile este mai complex i mai elaborat dect metoda land farming. Dup excavare, solul contaminat este depus pe o suprafa impermeabil uor n pant i este acoperit cu o membran care reine gazele n interiorul incintei biopile. Decontaminarea prin aceast metod ncepe prin aspirarea i tratarea gazelor existente n grmada de sol poluat. Cnd se constat epuizarea substanelor volatile din gazele aspirate, se oprete operaia de aspirare i se ncepe operaia de aerare a grmezii prin schimbarea sensului de lucru a pompei.

nainte de depunera solului contaminat n grmad acesta poate fi amestecat cu substane nutritive i microorganisme necesare procesului de decontaminare. Completarea necesarului de nutrimente i microorganisme se poate face i n timpul procesului de decontaminare. Exploatarea metodei biopile necesit urmrirea i reglarea parametrilor: pH, temperatura, umiditatea, coninutul n poluani a gazelor evacuate etc.

8

_1265623087.unknown