Tehnologii de Remediere a Solurilor Contaminate Cu Produse Petroliere

15
TEHNOLOGII DE REMEDIERE A SOLURILOR CONTAMINATE CU PRODUSE PETROLIERE TEHNOLOGII DE REMEDIEREA SOLURILOR CONTAMINATE Tehnologiile de remediere a solurilor pot fi clasificate după modul de acţiune asupra contaminanţilor în trei categorii: Ø tehnologii de distrugere sau alterare a contaminanţilor care includ tehnologiile termice, biologice şi chimice. Acestea pot fi aplicate atât în situ cât şi ex situ. Ø tehnologii de extracţie şi separare a contaminanţilor din sol . Aceste tehnologii au la baza procese de extracţie şi separare a contaminanţilor din sol incluzând desorbţia termică, spălarea solului, extracţia vaporilor din sol (EVA). Apa contaminate din acvifer poate fi tratată prin procese de separare a fazelor, adsorbţie pe cărbune, stripare cu aer, schimb ionic sau combinaţii ale acestor procedee. Gazele extrase din sol pot fi recuperate sau tratate în scopul obţinerii unor produşi care să poată fi eliberaţi în aer. Alegerea şi integrarea tehnologiilor trebuie să ţină cont de mecanismele de transfer astfel încât acestea să fie eficiente. De exemplu pentru contaminanţi volatili insolubili în apă este mai eficientă metoda EVA decât spălarea cu apă. Ø tehnologii de imobilizare a contaminanţilor . Tehnologiile de imobilizare a contaminanţilor includ stabilizarea,

description

Noi tehnologii e remediere a solurilor contaminate cu petrol

Transcript of Tehnologii de Remediere a Solurilor Contaminate Cu Produse Petroliere

TEHNOLOGII DE REMEDIERE A SOLURILOR CONTAMINATE CU PRODUSE PETROLIERE

TEHNOLOGII DE REMEDIERE A SOLURILOR CONTAMINATE CU PRODUSE PETROLIERE

TEHNOLOGII DE REMEDIEREA SOLURILOR CONTAMINATETehnologiile de remediere a solurilor pot fi clasificate dup modul de aciune asupra contaminanilor n trei categorii:

tehnologii de distrugere sau alterare a contaminanilor care includ tehnologiile termice, biologice i chimice. Acestea pot fi aplicate att n situ ct i ex situ.

tehnologii de extracie i separare a contaminanilor din sol. Aceste tehnologii au la baza procese de extracie i separare a contaminanilor din sol incluznd desorbia termic, splarea solului, extracia vaporilor din sol (EVA). Apa contaminate din acvifer poate fi tratat prin procese de separare a fazelor, adsorbie pe crbune, stripare cu aer, schimb ionic sau combinaii ale acestor procedee. Gazele extrase din sol pot fi recuperate sau tratate n scopul obinerii unor produi care s poat fi eliberai n aer. Alegerea i integrarea tehnologiilor trebuie s in cont de mecanismele de transfer astfel nct acestea s fie eficiente. De exemplu pentru contaminani volatili insolubili n ap este mai eficient metoda EVA dect splarea cu ap.

tehnologii de imobilizare a contaminanilor. Tehnologiile de imobilizare a contaminanilor includ stabilizarea, solidificarea i izolarea. Practic, aceste tehnologii nu au ca rezultat imobilizarea permanent i din acest motiv este necesar o monitorizare a mediului n care au fost imobilizai contaminanii.

Aciunile de remediere a solului au n vedere n special solurile poluate din surse localizate i au drept scop imobilizarea, ndeprtarea sau neutralizarea poluanilor i reducerea impactului acestora asupra mediului.

Poluarea din surse difuze (fertilizare, combatere duntori, ploi acide) se poate reduce printr-un management adecvat al produciei agricole i prin folosirea unor ingrminte minerale i pesticide cu impact redus asupra mediului, prin utilizarea unor produse ale biotehnologiei sau, n cazul depunerilor atmosferice, prin reducerea polurii atmosferice n regiunea respectiv. Remedierea n sine a acestor forme de poluare difuza nu se poate realiza practic, n special datorit suprafeelor foarte man, a dispersiei foarte mri a unor poluani aflai n concentraii mici pe suprafee mari.

Suprafee mari de sol sunt distruse i n urma exploatrilor miniere prin depozitarea materialului inert ndeprtat pentru a ajunge la zcminte i a sterilului rezultat n urma prelucrrii minereului, iar n cazul exploatrilor de suprafaa distrugerea are loc chiar prin ndeprtarea stratului de sol (decopertare). Remedierea solului nu este posibil n acest caz, ci numai o reconstrucie a peisajului prin plantarea de vegetaie la suprafaa depozitelor pe un strat relativ subire de sol adus n mod special.

Remedierea solurilor se practic n cazul emisiilor accidentale de compui care reprezint un pericol asupra sntii omului, plantelor i animalelor. Principalele surse de poluare accidental a solului sunt:

accidente la instalaii de producie;

depozite vechi de deeuri periculoase i toxice;

scurgeri de iei n zonele de extracie sau pe traseele de transport;

accidente pe cale ferat sau osele cu evacuarea unor cantiti importante de produse chimice sau deeuri chimice;

evacuare ilegal de deeuri n mediu;

fisurarea unor rezervoare de stocare sau conducte de transport (frecvent n cazul rezervoarelor de produi petrolieri).

n legislaia internaional de profil, solurile contaminate cu compui i deeuri toxice sunt clasificate ca deeuri toxice i periculoase. Tehnicile de remediere a solului aplicate n cazul contaminrii solului cu compui i deeuri toxice, cu iei, cu produse petroliere sunt clasificate dup amplasamentul n care are loc tratarea solului n dou categorii:

Insitu (denumire adoptat din literatur de specialitate) - tehnologii care nu presupun excavarea matricei poluate a solului intervenia fcndu-se chiar n amplasamentul unde s-a produs contaminarea fr excavarea solului, existnd dou variante:

procesele care acioneaz asupra poluanilor au loc chiar n zona de contaminare n orizontul contaminat (Fig. 45a);

solul contaminat este contactat cu un agent sub forma gazoas sau lichida de mobilizare a contaminantului, fiind ulterior ndeprtat din orizontul tratat, adus la suprafaa solului unde i se aplic o tehnic de tratare corespunztoare pentru ndeprtarea sau distrugerea contaminanilor 51 reutilizarea agentului de mobilizare (Fig. 45b). a. b.

Figura 45. Principiul tehnicilor de remediere in situ. Ex situ - tehnologii care se aplica solului contaminat care a fost indepartat in prealabil din locatia initiala (Fig. 46). Solului contaminat poate fi tratat: in amplasament (In limba engleza on-site) - solul excavat este plasat in apropierea de zonei contaminate, tehnologiile incluzand once operatii (inclusiv excavarea matricei poluate a solului) necesare decontaminarii solului; in afara amplasamentului (in limba engleza off site) - solul este excavat i transportat la statii de tratarea aflate in general la distanta de zona contaminata. Agent de decontaminate

Figura 46. Principiul tehnicilor de remediere ex situ.Exista i cazuri de contaminare cand este necesara o tratare speciala a solului (in general in instalatii specializate). In aceste cazuri solul excavat este transportat in afara zonei de contaminare i inlocuit cu straturi noi. Metoda este cu atat mai greu de aplicat cu cat adancimea solului contaminat este mai mare.Unul din scopurile remedierii este i acela de a izola contaminantii i de a nu permite acestora patrunderea in acvifer. Pe langa metodele de remediere propriu- zise exista i metode hidraulice care izoleaza sursa de poluare a acviferului (solul poluat) prin diverse mijloace.Multe din procedeele de remediere care vor fi prezentate in continuare sunt aplicate numai la nivel pilot. In general nu este aplicata un singur procedeu pentru remedierea unei zone contaminate. Tehnologiile de remediere pot include mai multe procedee care sunt combinate intr-o anumita succesiune pentru fiecare caz in parte. De exemplu, emisiile dintr-un sistem EVS sau de stripare cu aer pot fi tratate intr-o instalatie separata de tratare a vaporilor. Trecerea aerului prin mediul contaminat are avantajul de a stimula activitatea microbiana naturala astfel incat poate avea !oc degradarea biologic! a unor contaminanti. In unele cazuri se injecteaza aer in zonele saturate sau nesaturate pentru a favoriza transportul contaminantului i a initia procesele biologice.Principalele tehnologii de remediere a solului se pot desfaura chiar in mediul contaminat fara deplasarea acestuia din amplasamentul natural (in situ) sau in afara amplasamentului natural intr-un spatiu special amenajat sau instalatie (ex situ).Principalele procedee de tratare sunt: tratament biologic (bioremediere) in situ; tratament fizic/chimic in situ; tratament termic in situ; tratament biologic (bioremediere) ex situ (cu excavarea solului); tratament fizic/chimic ex situ (cu excavarea solului); tratament termic ex situ (cu excavarea solului); izolare; alte procedee de tratare. Principalele procedee de tratare a apelor subterane sunt: tratament biologic (bioremediere) in situ; tratament fizic/chimic in situ; tratament biologic (bioremediere) ex situ (cu pompare la suprafata); tratament fizic/chimic ex situ (cu pompare la suprafata); izolare.Contaminarea apelor subterane se produce, de cele mai multe ori, ca o consecinta a contaminarii solurilor. Exista multe procedee care pot fi aplicate simultan pentru remedierea celor doua medii. In continuare vor fi prezentate principalele tehnologii de remediere ale solurilor.3.1 6.1. Influenta caracteristicilor solului n alegerea tehnologiilor de remedierePoluarea solului conduce la degradarea sa i reducerea drastica a fertilitatii fi la un mare rise de poluare a apelor subterane. Alegerea tehnologiilor de remediere trebuie realizata in urma unor investigate amanuntite i de relativ lunga durata ceea ce presupune caracterizarea amplasamentului din punct de vedere geomorfologic, localizarea cu precizie a contaminarii, caracterizarea sa din punct de vedere calitativ i cantitativ. Caracteristicile solului sunt foarte importante i de ele depunde raspunsul pe care aplicarea unei tehnologii il poate avea de la un anumit anumit tip de sol care este tratat in scopul decontaminarii. Astfel, daca tehnologia nu tine cont de specificitatea solului, eficienta finala a decontaminarii poate fi redusa i costarile totale excesive. in continuare sunt prezentate cateva din modalitatile in care anumite proprietati ale solului pot influenta eficienta remedierii. Distributia granuiometrica a particulelor care alcatuiesc solul influenteaza gradul de afanare i prin urmare permeabilitatea acestuia. Cu cat procentul de materiale neconsolidate de tip pietrif, nisip este mai mare, cu atat solul respectiv este mai afanat, mai permeabil i deci poate fi tratat mult mai u?or. Solul nu are o compozitie omogena fiind format din straturi (orizonturi) cu o compozitie diversa, particulele constitutive avand dimensiuni variate ceea ce conduce la formarea unor straturi cu permeabilitate diferita. Aceasta neuniformitate poate determina o reducere a eficientei de indepartare a contaminantilor. Straturile de sol alcatuite din particule fine de argila maresc dificultatea de indepartare a contaminandlor prin spalare datorita adsorbtiei acestora pe particule. Acestea pot influenta negativ si desorbtia termica deoarece au tendinfa de a se aglomera.Daca pentru decontaminarea solului se opteaza pentru procesele de stabilizare-solidificare, prezenta particulelor fine ale solului reduc eficienta acestor procese, in sensul ca maresc timpul de intarire al matricii iar aderarea particulelor fine la cele de dimensiuni mari slbete coeziunea acestora. Particulele de dimensiuni mici au un efect negativ i in cazul incinerarii solurilor contaminate cu compui organici deoarece pot fi antrenate in gazele de ardere, epurarea acestora implicand echipamente suplimentare (filtre). Confinutul in compui organici (fracfia organica) din sol reprezinta un alt factor de care trebuie sa se tina sema la alegerea procedeului de remediere. Un coninut ridicat de compui humici determina o structura compacta a solului reducand mobilitatea compujilor organici i pericolul de contaminare a apelor subterane. In acelaji timp, constituent organici ai solului au o capacitate mare de adsorbpe a contaminantilor, astfel incat aplicarea unor procedee precum extracpa cu vapori, cu abur sau spalarea solului conduce la o eficienta scazuta. Cu cat cantitatea de compui humici este mai mare cu atat viteza reactiilor de dehalogenare chimica este mai mica.In cazul aplicarii tratamentelor biologice (bioremediere), sunt importante estimarile privind cantitatea de material organic din sol, in functie de acesta stabilindu-se i cantitatea de oxigen necesara pentru degradarea aeroba. Cu cat cantitatea de material organic din sol este mai mare cu atat cantitatea de aer care trebuie sa fie introdusa in sol este mai mare, avand astfel, efect direct asupra costurilor procesului. De asemenea, i in cazul oxidarii cu agenti chimici, prezenta materiei organice in sol marete consumul de ageni oxidanti utilizati.Pentru a estima cantitatea de compui organici dizolvap in faza lichida a solului, se folosesc urmatorii indicatori: continutul de carbon organic total (COT) care caracterizeaza cantitatea totala de material organic prezent lichide apoase in sol; cunoscand continutul de carbon organic al solului inainte de contaminare se poate estima cantitatea de carbon organic suplimentar provenit in urma poluarii solului respectiv; coninutul de hidrocarburi volatile, de oxigen i de dioxid de carbon; aceste valori se folosesc la caracterizarea i delimitarea zonelor contaminate i la identificarea zonelor potenial bioremediabile prin bioventilare; consumul biochimic de oxigen (CBO) cu ajutorul caruia se estimeaza continutul in compui biodegradabili in apa subterana sau solutiile apoase care se obtin in urma spalarii solurilor, prin masurarea oxigenului consumat la descompunerea compuilor organici dizolvati in prezenta mi croorganismel or; consumul chimic de oxigen (CCO) care reprezinta o masura a cantitatii echivalente de oxigen necesara oxidarii compuilor organici din apa contaminata intr-un mediu putemic oxidant (bicromat de potasiu sau permanganat de potasiu in mediu de acid sulfuric); raportul CCO/CBO care indica daca apa contaminata poate fi tratata eficient prin procese biologice sau prin procese chimice. Omogenitatea i izotropia solului sunt factori care stau 3a baza alegerii tehnologiilor in situ de decontaminare care implica deplasarea unor fluide prin solul contaminat: spalare cu apa, extracfie cu abur sau in vid, bioremediere in situ. Daca in sol exista straturi altemante cu permeabilitafi foarte diferite, la suprafata de contact dintre acestea se formeaza canale prin care fluidele circula preferential scazand astfel eficienta de remediere. Straturile de sol formate din particule de dimensiuni mari scad eficienta proceselor de vitrificare, extracfie chimica, stabilizare-solidificare. Densitatea aparenta este determinate de omogenitatea solului. Aceasta influenteaza uniformitatea transferului termic la aplicarea procedeelor termice fi viteza de sedimentare a particulelor de sol In suspensie in procesele de floculare fi sedimentare. Densitatea particulelor este importanta fi in procesele de separare a metalelor/mineralelor grele (separare de medii dense) fi la spalarea solurilor. Permeabilitatea este principalul factor care controleaza eficienta tehnologiilor de remediere in situ. Influenta permeabilitatii solului se manifests asupra: capacitatii fluidelor de a se deplasa prin sol (apa, abur, solvent de extracfie); volatilizarii compufilor organici volatili in procesele SVE; deplasarii solutiilor nutritive; vitrificarii in situ prin reducerea vitezei de eliminare a vaporilor; extractiei in vid cauzand excavarea fi deplasarea de material solid din sol; proceselor de vitrificare fi altor procese de tratare termica prin crefterea cantitatii de energie consumata. Umiditatea influenteaza biodisponibilitatea contaminantilor, transferul de gaze, nivelul de toxicitate al contaminafilor, mifcarea fi crefterea microorganismelor, distributia speciilor de microorganisme. Un sol cu o umiditate ridicata favorizeaza procesele de bioremediere deoarece asigura transportul nutrientilor i desorbtia contaminantilor pentru a putea veni in contact cu microorganismele. O umiditate prea mica poate inhiba procesele metabolice. in schimb, un sol cu umiditate scazuta este propice pentru aplicarea procedeelor termice, solurile cu umiditate mare conducand in acest caz la consumuri energetice ridicate. pH-ul este un factor deosebit de important datorita influentei acestuia asupra solubilitahi contaminantilor de natura anorganica. La valori mici ale />H-ului, cele mai multe specii sunt solubile i pot migra prin sol putand contamina i apele subterane. La valori ridicate ale pH-ului, speciile anorganice (metalele grele) formeaza compui cu solubilitate scazuta. Eficienta proceselor de schimb ionic ?i floculare este redusa la valori extreme de pH.Valorile extreme ale pH-ului afecteaza fi activitatea microbiana din sol. Acesta intervine asupra functiilor celulare ale organismelor, transportului prin membrana fi echilibrului reactiilor catalitice. Cele mai multe soluri se caracterizeaza prin valori de pH cuprinse in intervalul 5-9, interval pentru care microorganismele prezente in sol prezinta toleranta. Activitatea microbina maxima se inregistreaza In domeniul de pH 6,5-7,5, cu toate ca exista i specii care pot supravietuii In conditii extreme (soluri prea acide sau prea bazice). Potentialul redox este un factor care influenteaza toate reactiile de oxido- reducere care au loc in sol (inclusiv cele biochimice). Valoarea potentialul redox a unui sistem indica masura in care un compus se oxideaza sau se reduce in acel sistem. Cu cat potentialul redox este mai mare in sol cu atat conditiile sunt mai oxidante, au loc procese de oxidare chimica sau de oxidare aeroba. Daca potentialul redox al solului are valori negative, atunci In sol au loc procese de reducere chimica sau biochimica (descompunere anaeroba).Pentru ca o reactie redox sa aiba loc trebuie ca in sol sa existe acceptori de electroni (O2, NO3', Fe(III), Mn(IV), S042 etc.). La reactiile redox pot participa atat compui anorganici (oxidarea cianurilor cu hipoclorit de sodiu, reducerea cromului hexavalent in mediu acid) cat i compuji organici (degradare biochimica). CoeficientuI de partitie octanol-apa (K0w) reprezinta raportul dintre concentratia contaminantului in octanol (faza organica) i concentratia in faza apoasa intr-un sistem bifazic octanol/apa. CoeficientuI de partitie octanol - apa este un indicator prin care se stabilete hidrofobicitatea unui compus. Pentru ca un contaminant organic sa poata fi uor indepartat din sol prin spalare cu apa, el nu trebuie sa fie prea putemic retinut pe particulele de humus (faza organica) sau argila i sa se solubilizeze ufor in solutia solului (faza apoasa). Cu cat un compus este mai hidrofil (Kow104), compuii sunt hidrofobi, sunt putin solubili in apa i tind sa se acumuleze pe suprafete solide de natura organica cum ar fi soluri cu con^inut ridicat de humus i in specii acvatice.