ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΑΠΟ ΤΟ ΥΔΡΟΦΟΡΟ ΣΤΡΩΜΑ ΜΕ ΑΝΤΛΗΣΗ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ ΜΕ ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΟ ΥΔΡΟΦΟΡΟ ΣΤΡΩΜΑ ΜΕ ΑΝΤΛΗΣΗ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ ΜΕ ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-1

2 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Διαρροή υγρής οργανικής φάσης στο έδαφος κίνηση προς τα κάτω μεσα από το πορώδες του εδάφους Μηχανισμοί κατανομής φάσεων - συγκράτησης: Εξάτμιση στον αέρα των πόρων Διαλυτοποίηση στο νερό των πόρων Προσρόφηση στα στερεά σωματίδια Παγίδευση στα κενά των πόρων ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-2

3 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Συνολική ποσότητα οργανικής φάσης που μπορεί να συγκρατήσει ένα έδαφος στην ακόρεστη ζώνη = παραμένων κορεσμός, S r : V r Sr = n V όπου : V r = οόγκος της παραμένουσας οργανικής φάσης V t = συνολικός όγκος του εδάφους n t = το ολικό πορώδες του εδάφους t Ικανότητα συγκράτησης του εδάφους, R: R = V V r t = n t t S r ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-3

4 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Εδάφη υψηλής διαπερατότητας : R = 3-5 l/m 3 Εδάφη χαμηλής διαπερατότητας : R = l/m 3 Ποσότητα διαρροής < ικανότητα συγκράτησης της ακόρεστης ζώνης όλη η ποσότητα ακινητοποιείται στην ακόρεστη ζώνη Ποσότητα διαρροής > ικανότητα συγκράτησης της ακόρεστης ζώνης μέρος της οργανικής φάσης φθάνει στο υδροφόρο στρώμα ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-4

5 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Οργανική φάση χαμηλού ειδικού βάρους (LNAPL) που επιπλέει πάνω στο υδροφόρο ρ στρώμα. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-5

6 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Οργανική φάση υψηλού ειδικού βάρους (DNAPL) που βυθίζεται στο υδροφόρο στρώμα. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-6

7 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Μέθοδοι αποκατάστασης: 1) Απομάκρυνση της ελεύθερης οργανικής φάσης από το υδροφόρο στρώμα με άντληση 2) Απομάκρυνση της οργανικής φάσης που βρίσκεται παγιδευμένη στην ακόρεστη ζώνη με την τεχνική της άντλησης του εδαφικού αέρα (soil vapor extraction ή vacuum extraction) 3) Απομάκρυνση των διαλυμένων πτητικών ρύπων από τα υπόγεια νερά με αεροδιασκορπισμό, δηλ. με διοχέτευση αέρα στο υδροφόρο στρώμα (air sparging, air stripping) 4) Απομάκρυνση των διαλυμένων οργανικών ρύπων με άντληση και επεξεργασία των υπόγειων νερών σε επιφανειακές εγκαταστάσεις, π.χ. προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα 5) Καταστροφή των οργανικών ρύπων είτε στην ακόρεστη είτε στην κορεσμένη ηζώνη ημε βιολογικές μεθόδους. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-7

8 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ Προϋπόθεση: Μικρή διαλυτότητα στο νερό Χαρακτηριστικές κατηγορίες: Απλοί αλειφατικοί υδρογονάνθρακες (πετρελαιοειδή) ρ < ρ Επιπλέουν (LNAPL) Χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες (διαλύτες) ρ > ρ Βυθίζονται (DNAPL) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-8

9 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ Ένωση Ειδικό βάρος* Ακετόνη Βενζόλιο Βρωμοδιχλωρομεθάνιο (15 ο C) Βρωμοφόρμιο (15 o C) Τετραχλωρομεθάνιο Χλωροβενζόλιο Χλωροφόρμιο (τριχλωρομεθάνιο) Χλωροφαινόλη (18.2 o C/15 o C) p-διχλωροβενζόλιο (21 o C) 1,1-Διχλωροαιθάνιο ,2-Διχλωροαιθάνιο ,1-Διχλωροαιθυλένιο (15 o C) 1,2-Διχλωροαιθυλένιο (25 o C) Αιθυλοβενζόλιο Εξαχλωροβενζόλιο Χλωρομεθυλένιο (διχλωρομεθάνιο) Μεθυλ-αιθυλ-κετόνη Μεθυλ-ναφθαλένιο (14 o C) Μθλ Μεθυλ t-βουτυλαιθέρας β λ (MTBE) Ναφθαλένιο Πενταχλωροφαινόλη (22 o C) Φαινόλη (25 o C) Τετραχλωροαιθυλένιο (15 o C) Τολουόλιο ,1,1-τριχλωροαιθάνιο (15 o C) 1,1,2-τριχλωροαιθάνιο (25.5 o C) Τριχλωροαιθυλένιο (20 o C/20 o C) Χλωροβινύλιο (χλωροαιθυλένιο) (25 o C/25 o C) ο-ξυλένιο ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-9

10 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΠΟΥ ΕΠΙΠΛΕΟΥΝ Άντληση υπόγειων νερών στο κέντρο της κηλίδας Ταπείνωση του υδροφόρου ορίζοντα Συγκέντρωση της οργανικής φάσης στο πηγάδι ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-10

11 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ Συγκέντρωση επιπλέουσας οργανικής φάσης μικρού ειδικού βάρος (LNAPL) με ταπείνωση του υδροφόρου ορίζοντα. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-11

12 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΠΟΥ ΕΠΙΠΛΕΟΥΝ Διαχωρισμός οργανικής φάσης από τα υπόγεια νερά: Σε επιφανειακές εγκαταστάσεις Μία αντλία με την οποία απομακρύνεται τόσο το νερό όσο και η οργανική φάση Μέσα στο πηγάδι Δύο αντλίες μία για το νερό και μία για την οργανική φάση ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-12

13 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ Διαχωριστής οργανικής-υδατικής φάσης. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-13

14 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ Γενική διάταξη του εξοπλισμού με διαχωρισμό οργανικής-υδατικής φάσης μέσα στη γεώτρηση ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-14

15 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ Ανάκτηση της οργανικής φάσης με αντλία που ελέγχεται από ανιχνευτή του οργανικού ρευστού (μέτρηση αγωγιμότητας) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-15

16 ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΠΟΥ ΒΥΘΙΖΟΝΤΑΙ Δυσκολότερη περίπτωση από τα οργανικά που επιπλέουν Εντοπίζονται δύσκολα τα όρια της κηλίδας και η κατεύθυνση μετακίνησής της Χρησιμοποιείται συνήθως μία μόνον αντλία σε συνδυασμό με ανιχνευτή αγωγιμότητας ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-16

17 ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ Soil Vapor Extraction (SVE) - Vacuum Extraction Δημιουργία ροής αέρα μέσα από το πορώδες της ακόρεστης ζώνης, έτσι ώστε να επιταχυνθεί η εξάτμιση των ρύπων οι οποίοι μπορεί να βρίσκονται στη μορφή: ελεύθερης λύθ οργανικής φάσης, διαλυμένοι στο νερό ή ροφημένοι στην επιφάνεια των στερεών σωματιδίων. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-17

18 ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ Αναπαράσταση τυπικής εγκατάστασης άντλησης εδαφικού αέρα Πηγή: fttp://.falmouthproducts.com/images/ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-18

19 Εγκατάσταση συστήματος Άντλησης Εδαφικού Αέρα & Αεροδιασκορπισμού σε Εμπορικό Κέντρο στη Loer Mainland, BC, Canada (Matsueda, 2010) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-19

20 Εγκατάσταση συστήματος Άντλησης Εδαφικού Αέρα & Αεροδιασκορπισμού σε Εμπορικό Κέντρο στη Loer Mainland, BC, Canada (Matsueda, 2010) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-20

21 Τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας ΑΕΑ Περιγραφή: Στη ρυπασμένη ακόρεστη ζώνη πραγματοποιούνται σε κατάλληλες αποστάσεις γεωτρήσεις. Σε κάθε γεώτρηση τοποθετείται ένας διάτρητος σωλήνας στο κέντρο και ένα διαπερατό υλικό πληρώσεως περιφερειακά. Οι σωλήνες συνδέονται στην επιφάνεια με αντλία κενού, η οποία δημιουργεί υποπίεση και προκαλεί τη συνεχή ροή του αέρα και των πτητικών ρύπων δια μέσου των πόρων της ακόρεστης ζώνης. Ο αέρας που αντλείται στην επιφάνεια συμπαρασύροντας τους ρύπους οδηγείται σε μονάδα απομάκρυνσης-καταστροφής των οργανικών ρύπων. Τεχνικά χαρακτηριστικά: ρυπασμένο μέσο: ακόρεστη ζώνη μηχανισμός αποκατάστασης: εξάτμιση, εκρόφηση πτητικών ρύπων στόχος αποκατάστασης: απομάκρυνση πτητικών ρύπων από την ακόρεστη ζώνη επί τόπου τεχνολογία Επίπεδο ανάπτυξης: Εφαρμόζεται από τη δεκαετία του 1970 Χρονική Διάρκεια: 1 ~4 χρόνια Κόστος: ενδεικτικά μοναδιαία κόστη (FRTR, 2002): (α) μικρή περιοχή (40m 2 x1.5m) : USD/m 3, (β) μεγαλύτερη περιοχή (250 m 2 x1.5m): USD/m 3 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-21

22 Πλεονεκτήματα τεχνολογίας ΑΕΑ Εφαρμόζεται επιτόπου (in-situ), χωρίς να απαιτεί εργασίες εκσκαφών. Χρησιμοποιεί απλό και χαμηλού κόστους εξοπλισμό και δεν απαιτεί περίπλοκους χειρισμούς κατά τη λειτουργία της. Συνδυάζεται εύκολα με άλλες τεχνικές, π.χ. άντληση οργανικής φάσης, βιοαερισμό, αεροδιασκορπισμό (airsparging), δηλ. διοχέτευση αέρα στα υπόγεια νερά, κλπ. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-22

23 Στοιχεία σχεδιασμού Πόσες γεωτρήσεις ΑΕΑ απαιτούνται, σε ποιά απόσταση τοποθετούνται μεταξύ τους; Πόσο κενό χρειάζεται να δημιουργηθεί; Πόση είναι η ογκομετρική ροή αντλούμενου αέρα; Με ποιο ρυθμό απομακρύνονται οι ρύποι; Πόσος χρόνος απαιτείται για την αποκατάσταση; Σε τι κατεργασία υποβάλλονται οι ρύποι που αντλούνται στην επιφάνεια; ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-23

24 Τυπικές διαστάσεις και χαρακτηριστικά σχεδιασμού (από περιστατικά) Περιστατικό Όγκος ρυπασμένου εδάφους (m 3 ) Βάθος /διάτρητο βάθος (m): /15 Αριθμός γεωτρήσεων εων ΑΕΑ Επιφάνεια επιρροής ανά γεώτρηση (m 2 ) Συνολική ογκομετρική ροή αντλούμενου αέρα (m 3 /min) Κενό στο πηγάδι (atm) Είδος κατεργασίας ρύπων GAC TO C3 -GAC Διάρκεια (έτη) >2.5 >2.0 Είδος ρύπου/ποσότητα που απομακρύνθηκε(t) TCE,PCE TPH/266 TPH/20 TPH/640 Ολικό κόστος ($Χ1000) Αναφορά FRTR (1998) FRTR (1998) FRTR (1998) GEO (2011) GAC (granular activated t carbon), TO (thermal oxidation), C3 (cryogenic compression-condensation) 1: Camp LeJeune Military Reservation, North Carolina, USA 2: Davis Monthan Air Force Base, Arizona, USA 3: Holloman Air Force Base, Ne Mexico, USA 4: Refinery, Levelland, TX, USA ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-24

25 Διυλιστήριο, Levelland, TX, USA Έκταση 260 στρεμμάτων, όπου λειτουργούσε διυλιστήριο από 1939 μέχρι Οι εγκαταστάσεις απομακρύνθηκαν το Ρύπανση των υπόγειων νερών: Κύριοι διαλυτοί ρύποι: βενζόλιο και 1,2-διχλωροαιθάνιο, Mn, As Έκταση ρύπανσης: μήκος1600 m Καθαρισμός των υπόγειων νερών με τεχνική «άντληση και επεξεργασία». Επεξεργασία με ενεργό άνθρακα (GAC) Ρύπανση ακόρεστης ζώνης: Κύριοι ρύποι: ελαφρά κλάσματα διύλισης πετρελαίου (βενζίνες) Καθαρισμός ακόρεστης ζώνης με τεχνολογία ΑΕΑ σε συνδυασμό με την τεχνολογία C3 (cryogenic compression-condensation) της GEO για την ανάκτηση της NAPL. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-25

26 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-26

27 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-27

28 Χαρακτηριστικά υπεδάφους Συνολικό πάχος της ακόρεστης ζώνης m Η ακόρεστη ζώνη είναι αρκετά ομοιογενής και εντοπίζονται τρία στρώματα: το ανώτερο στρώμα (Α) έχει πάχος ~30 m και αποτελείται από λεπτή άμμο και ιλύ παρεμβάλλεται στρώμα χαμηλής διαπερατότητας (ell cemented sandstone) πάχους m (Β) το κατώτερο στρώμα έχει πάχος περίπου m και έχει ίδια κοκκομετρία με το ανώτερο (Γ). Η επεξεργασία ΑΕΑ πραγματοποιήθηκε στα δύο περατά στρώματα (Α) και (Γ) Η κορεσμένη ζώνη έχει πάχος που ποικίλει από 13 μέχρι 27 m ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-28

29 Σχεδιασμός επεξεργασίας ξργ ΑΕΑ Τοποθετήθηκαν 62 διπλά πηγάδια σε απόσταση ~15 m. To κάθε πηγάδι έχει δύο σωλήνες: Ο ένας σωλήνας είναι διάτρητος σε βάθος 20 με 30 m, για την επεξεργασία του ρηχού στρώματος (Α) Ο δεύτερος σωλήνας είναι διάτρητος σε βάθος 33 με 43 m, για την επεξεργασία του βαθύτερου στρώματος (Γ). Οι σωλήνες του ρηχού στρώματος αποτελούν ενιαίο δίκτυο στο οποίο γίνεται άντληση αέρα με ογκομετρική ροή 13.5 m 3 /min Οι σωλήνες του βαθέως στρώματος αποτελούν δεύτερο δίκτυο στο οποίο γίνεται άντληση αέρα με ογκομετρική ροή 40 m 3 /min ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-29

30 Σχεδιασμός επεξεργασίας ξργ ΑΕΑ Ο αέρας από το ρηχό δίκτυο σωλήνων (Α) οδηγείται σε μονάδα επεξεργασίας με τεχνολογία C3 δυναμικότητας 13.5 m 3 /min Ο αέρας από το βαθύ δίκτυο σωλήνων (Γ) οδηγείται σε μονάδα 3 επεξεργασίας με τεχνολογία C3 δυναμικότητας 40 m 3 /min Τα απαέρια και από τις δύο μονάδες οδηγούνται σε μονάδα προσρόφησης σε ενεργό άνθρακα (GAC, granular actvated carbon). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-30

31 Διάταξη των 62 πηγαδιών ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-31

32 Ενδεικτικά αποτελέσματα 1 ppmv = 1 ppmv = MW 22.4 MW o [ mg / m ] 0 C 3 o [ mg / m ] 20 C 1 ppmv = MW o [ mg / m ] 25 C Π.χ. C 7 H 16 : MW= ppmc 7H 16=4.1 mg/m 3 25 o C GEO, 2011 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-32

33 Ενδεικτικά αποτελέσματα gallons=757 m 3 = ~ 600 t ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-33

34 ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Α. Πτητικότητα ρύπων: P o > 1mmHg (20 o C) Παραλλαγή : θερμική ενίσχυση της εξάτμισης των ρύπων. Εξίσωση Clausius-Clapeyron: P λ 1 1 ln = o P R o T T Για την αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους εφαρμόζονται διάφορες τεχνικές, όπως: διοχέτευση θερμού αέρα ή ατμού, θέρμανση με εφαρμογή ηλεκτρικών αντιστάσεων, θέρμανση με ραδιοσυχνότητες, κοκ. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-34

35 ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Α. Πτητικότητα ρύπων: P o > 1mmHg (20 o C) Β. Διαπερατότητα εδαφών στον αέρα: k > -5 a 10 cm/s Διαπερατότητα στο νερό: Διαπερατότητα στον αέρα: Διαπερατότητα εδαφών k (cm/s) k a (cm/s) Απόλυτη (γεωμετρική) περατότητα: K (cm 2 ) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-35

36 Διαπερατότητα εδαφών Περιγράφει την ευκολία ροής δια μέσου των πόρων. Ο συντελεστής διαπερατότητας, k (cm/s), του κάθε ρευστού εξαρτάται από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του, δηλ. πυκνότητα (ρ) και ιξώδες (μ): k = K ρ g μ K = η απόλυτη ή γεωμετρική περατότητα του εδάφους εξαρτάται μόνον από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του εδάφους (cm 2 ) ρ = η πυκνότητα του ρευστού (g/cm 3 ) g = η επιτάχυνση της βαρύτητας = 981 cm/s 2 μ = το ιξώδες του ρευστού (g/(cm s) ή poise) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-36

37 Σχέση μεταξύ συντελεστών υδροπερατότητας, k, αέριας περατότητας, k a, και απόλυτης περατότητας, K, για διάφορους τύπους εδαφών Τύπος εδάφους Συντελεστές περατότητας k, cm/s k a, cm/s K, cm 2 Χαλίκι Χονδρή άμμος Λεπτή άμμος, πηλοαμμώδες Πηλώδες, αμμοαργιλώδες Αργιλώδες Οι συντελεστές, k a, και απόλυτης περατότητας, K, υπολογίστηκαν με βάση τους συντελεστές υδροπερατότητας, k, και τις τιμές: ρ =1.0 g/cm 3 και μ = 10-2 g/(cm s) για το νερό, και: ρ a = g/cm 3 και μ a = g/(cm s) για τον αέρα (Τ= 20 o C, P=1atm). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-37

38 ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ Άργιλος (clay): <0.002mm Ιλύς (silt): mm mm Άμμος (sand): mm-2.0 mm Τρίγωνο μηχανικής σύστασης του εδάφους ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-38

39 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Ροή αέρα στην ακόρεστη ζώνη Τρείς βασικές εξισώσεις: Ισοζύγιο μάζας του αέρα (εξίσωση συνέχειας) Ταχύτητα ροής (νόμος Darcy για τον αέρα) Νόμος των τελείων αερίων ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-39

40 Ισοζύγιο μάζας του αέρα για τριδιάστατη ροή ( ) ( ) ( ) u ρ u ρ u ρ ρ ώδ δά ί ί έ ά ( ) ( ) ( ) u) (ρ z u ρ y u ρ x u ρ t ρ n a z a y a x a a a = + + = n a = το πορώδες του εδάφους το οποίο αντιστοιχεί στην αέρια φάση ρ a = η πυκνότητα του αέρα, η οποία μεταβάλλεται λόγω της ιδιότητας του αέρα να συμπιέζεται (ML -3 ) η ς ρ μ ζ ( ) u x = η ταχύτητα του αέρα κατά τη διάσταση x(lt -1 ) Ισοζύγιο μάζας για μονοδιάστατη ακτινική ροή ( ) r r u ρ t ρ r n r a a a = ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-40

41 Ταχύτητα ροής (Νόμος Darcy) u = r K μ a dp dr Κ = η απόλυτη περατότητα του εδάφους ς( (L 2 ) μ a = το ιξώδες του αέρα (ML -1 T -1 ) dp/dr = η μεταβολή της πίεσης προς την κατεύθυνση r (ML -1 T -2 /L) Νόμος τελείων αερίων ρ a = P (MW) RT MW = το μοριακό βάρος του αέρα ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-41

42 Συνδυάζοντας τις εξισώσεις: n a P t K = μ a P Pr r r Για μόνιμες συνθήκες P Pr r = 0 r Αναλυτική λύση με συνοριακές συνθήκες: Ακτίνα γεώτρησης: r = R Πίεση στη γεώτρηση: P=P Μέγιστη ακτίνα επιρροής: r = R I Πίεση στην ακτίνα R I : P=P Ι P(r) = P 2 + ( 2 2 ) ln( r R ) P P I ln ( R R ) I 1 2 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-42

43 Ακτίνα επιρροής και αριθμός γεωτρήσεων Μια από τις σημαντικότερες παραμέτρους σχεδιασμού των εγκαταστάσεων ΑΕΑ: Πόσες γεωτρήσεις και σε ποιά απόσταση ώστε να εξασφαλισθεί η διέλευση του αέρα από όλα τα σημεία της ρυπασμένης περιοχής; Θεωρητικά μέγιστη ακτίνα επιρροής: R I (max) ΔP=P = P atm -P P=0 Λειτουργική ακτίνα επιρροής: R I ΔP Ι =1% ΔP π.χ. εάν P =0.90 atm ΔP = 0.10 atm ΔP I = atm P I = atm ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-43

44 Ακτίνα επιρροής και αριθμός γεωτρήσεων Προσδιορίζεται με προκαταρκτικές επιτόπιες δοκιμές: Εφαρμόζεται κενό σε μια δοκιμαστική γεώτρηση και μετρείται η πίεση P(r) σε απόσταση r από τη γεώτρηση. Υπολογίζουμε την ακτίνα R I από την εξίσωση: P(r) = ( r R ) ( R R ) 2 ( 2 2 ) ln( ) P + PI P ln I 1 2 ρυπ Αριθμός γεωτρήσεων Ν N = πr I A ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-44

45 Ακτίνα επιρροής και αριθμός γεωτρήσεων Αριθμός γεωτρήσεων Ν N = 1.2 A πr ρυπ 2 I ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-45

46 u r Ογκομετρική ροή αέρα K dp ( ln r R ) P(r) = I μa dr P + P P ln R I R = ( ) ( ) ( ) 1 2 u(r) = K 2 μ a r ln P ( R R ) P 1 1 I + P I 2 1 P ln ln P I ( r R ) ( R R ) I u K = 2μ a P R Q = 2πR = K Q = πhh μ a [ ( ) 2 ] 1 PI P ln( R R ) P u H [ 2 1 ( P P ) ] I ( R R ) ln I I ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-46

47 Ογκομετρική ροή του αέρα [ ] 2 σε P=P K P 1 ( PI P ) Q = πh μ ln ( R R ) a I σε P =1 atm * Q = Q P P atm ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-47

48 1.E+03 (m 3 /m/min) Ροή αέρα, Q*/H, 1.E+02 1.E+01 1E+00 1.E+00 1.E-01 1E02 1.E-02 1.E-03 1.E-04 R =5.1 cm RI = 12 m P = 0.95 atm P = 0.90 atm P = 0.85 atm Αμμώδη Εδάφη 1.E-09 1.E-08 1.E-07 1.E-06 1.E-05 1.E-04 Απόλυτη περατότητα, K, (cm 2 ) Ροή αέρα συναρτήσει της απόλυτης περατότητας σε μόνιμες συνθήκες λειτουργίας ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-48

49 ΑΚΤΙΝΑ ΕΠΙΡΡΟΗΣ Για τον καθορισμό της ακτίνας επιρροής γίνονται επιτόπιες δοκιμές: Άντληση του αέρα από ένα πηγάδι σε διάφορες τιμές P Μέτρηση της πίεσης P(r) σε διάφορες αποστάσεις, f(p ) Μέτρηση της ογκομετρικής ροής αντλούμενου αέρα, f(p ) Υπολογισμός της ακτίνας επιρροής συναρτήσει της υποπίεσης στη γεώτρηση Εκτίμηση της διαπερατότητας του εδάφους ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-49

50 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.1 Δεδομένα: Διαρροή 20m 3 τολουολίου από μία δεξαμενή. Ρύπανση της ακόρεστης ζώνης σε έκταση 1250m 2 και με μέσο βάθος 4m. Προκαταρκτικές επιτόπιες δοκιμές άντλησης του αέρα σε γεώτρηση με ακτίνα R = 5.1cm και συνολικό διάτρητο μήκος μέσα στη ρυπασμένη ζώνη Η=4m. Οι δοκιμές έγιναν εφαρμόζοντας κενό 0.1 atm μέσα στη γεώτρηση, δηλ. P = 0.9 atm. Μετρήθηκε η πίεση σε απόσταση r=6m και βρέθηκε ίση με P (r=6m) = 0.99 atm Η ογκομετρική ροή του αέρα στην έξοδο της αντλίας κενού ήταν 0.2 m 3 /min Ζητούνται: α) ) Πόση είναι η ακτίνα επιρροής, εάν θεωρήσουμε το ελάχιστο απαιτούμενο κενό σε R I ίσο με atm. β) Πόσες γεωτρήσεις θα πρέπει να εγκατασταθούν για την αποκατάσταση της περιοχής; γ) Τι ενδείξεις έχουμε για την διαπερατότητα του εδάφους από τις παραπάνω επιτόπιες δοκιμές; ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-50

51 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.1 α) Ακτίνα επιρροής : P = 0.9 atm, R = 0.051m, r =6 m, P r =0.99 atm, P I =0.999 atm P(r) = P 2 + ( 2 2 ) ln( r R ) P P I R I =991m 9.91m ln ( R R ) R I R 1 2 Aρυπ β) Αριθμός ςγεωτρήσεων: N = N = 4.86 N =5 πr I Q =0.222 m 3 /min Q = /60 =3704 cm 3 /s μ = a g/(cm/s) 2 H=400 cm K P [ 1 ( PI P ) ] K= cm 2 Q = πh P μa ln( R R I ) = = g/(cm s 2 ) * P Q = Q γ) Διαπερατότητα εδάφους: Patm ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-51

52 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού R απομ = N Q * C a T = M καθ διαρ / R απομ o Θεωρητική C a,θ : Ca,θ = P MW /(RT) Συντελεστής αποτελεσματικότητας η = a, μ a Πρακτικά : C a,μ < C a,θ C, θ C ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-52

53 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Πρακτική εμπειρία σε περιοχές ρυπασμένες με ένα ρύπο: Η απομάκρυνση λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια: Ένα αρχικό στάδιο γραμμικό Ένα δεύτερο στάδιο με διαρκή μείωση του ρυθμού απομάκρυνσης ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-53

54 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Θεωρούμε ότι η συνολική αρχική μάζα Μ ΟΛ του οργανικού ρύπου αποτελείται από δύο μέρη, Μ ΕΟ και Μ ΔΟ : M ΟΛ = ΜΕΟ + Μ ΔΟ Ελεύθερη οργανική φάση Μάζα ρύπου δεσμευμένη στις επιμέρους φάσεις του εδάφους ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-54

55 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Απομάκρυνση Μ ΕΟ : 1 ο γραμμικό στάδιο R ΕΟ = ηn Q * C a R ΕΟ = ηn Q * o P MW RT T = Μ ΕΟ ΕΟ / R ΕΟ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-55

56 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Απομάκρυνση Μ ΔΟ: 2 ο μη γραμμικό στάδιο R dm = dt ΔΟ = ηn Q * C a (t) C a (t) = F C (t) Μοντέλο τριών φάσεων t F = K oc f oc ρ d H + n C /(RT) ρ + (n t d n )H C /(RT) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-56

57 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Απομάκρυνση Μ ΔΟ : 2 ο μη γραμμικό στάδιο R dm = dt ΔΟ = ηn Q * C a (t) C a (t) = F C t (t) M(t) dm ηn * C t (t) = = M(t) M S dt M S Q F F = K oc f oc ρ d H + n C /(RT) ρ + (n t d n )H C /(RT) dm M(t) ηn Q = M ( S * F dt M(t = 0) ln M(t) = ηn M Q S * F t ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-57

58 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Απομάκρυνση Μ ΔΟ : 2 ο μη γραμμικό στάδιο R dm = dt ΔΟ = ηn Q * C a (t) C a (t) = F C t (t) M(t = 0) ln M(t) = ηn M Q S * F t F = K oc f oc ρ d H + n C /(RT) ρ + (n t d n )H C /(RT) * M ΔΟ ηn Q F = M ΔΟ ln = t M(t) M S M (t 0) = M(t) * ηn = Q F M ΔΟ exp t MS ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-58

59 Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού Απομάκρυνση Μ ΔΟ : 2 ο μη γραμμικό στάδιο R dm = dt ΔΟ = ηn Q * C a (t) C a (t) = F C t (t) M ΔΟ ln M(t) = ηn M Q S * F t F = K oc f oc ρ d H + n C /(RT) ρ + (n t d n )H C /(RT) Εάν η αποδεκτή τελική συγκέντρωση στο έδαφος είναι C t,τελ, η αντίστοιχη αποδεκτή Μ(t): M(t τελ ) = C t, τελ Μ S M = ln C M S ηn Q ΔΟ T ΔΟ,τελ * t,τελm S F ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-59

60 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2 Δεδομένα: Διαρροή 20m 3 τολουολίου από μία δεξαμενή. Ρύπανση της ακόρεστης ζώνης σε έκταση 1250m 2 και με μέσο βάθος 4m. Δοκιμαστική άντληση του αέρα σε γεώτρηση με ακτίνα R = 5.1cm και συνολικό διάτρητο μήκος μέσα στη ρυπασμένη ζώνη Η=4m. Οι δοκιμές έγιναν εφαρμόζοντας κενό 0.1 atm μέσα στη γεώτρηση, δηλ. P = 0.9 atm. Μετρήθηκε η πίεση σε απόσταση r=6m και βρέθηκε ίση με P (r=6m) = 0.99 atm Η ογκομετρική ροή του αέρα στην έξοδο της αντλίας κενού ήταν 0.2 m 3 /min και περιείχε 78 mg/l τολουόλιο. Προσδιορίστηκαν τα χαρακτηριστικά του εδάφους στη ρυπασμένη ζώνη: ρ d =1.7 g/cm3, n t = 0.4, n = 0.2 και, f oc =0.01. Οι αρχές απαιτούν τελική συγκέντρωση τολουολίου μικρότερη από 10mg/kg Ζητούνται: Οι βασικές παράμετροι σχεδιασμού και λειτουργίας της εγκατάστασης AEA ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-60

61 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2 Βήμα 1ο : Βρίσκουμε τα κύρια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του τολουολίου από τους κατάλληλους Πίνακες (π.χ. Suthersan, 1996). Ειδικό βάρος ρ = g/cm 3 Μοριακό βάρος MW = g/mol Τάση ατμών P o = 22 mm Hg = 22/760 = atm Σταθερά Henry H C = atm m 3 /mol Υδατοδιαλυτότητα δ S = 490 mg/l (g/m 3 ) Συντελεστή K oc K oc = ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-61

62 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2 Βήμα 2ο : Υπολογίζουμε την αρχική κατανομή του τολουολίου στο υπέδαφος Μοντέλο 4 φάσεων Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL) C t = C s + (n C + n a C a + n n C n )/ ρ d (5.1) C a = P o X MW/(RT) (5.2) C =m n ρ n 10 6 (5.3) C = S X (5.4) C s = K oc f oc C (5.5) n t = n + n a + n n (5.6) C = t A Mδιαρ 20000L kg / L kg C t = 3 3 H ( ) m 1.7t / m = 8500 t ρυπ ρ d ( ) t C t = 2.038kg / t = 2038 mg / kg ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-62

63 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2 Βήμα 2ο : Υπολογίζουμε την αρχική κατανομή του τολουολίου στο υπέδαφος Ολική Ελεύθερη Υδατική Αέρια Στερεή NAPL Συγκεντρώσεις τολουολίου 2038 mg/kg g mg/l 490 mg/l 109 mg/l 563 mg/kg g Κατανομή μάζας t t 0.49 t 0.11 t 4.78 t τολουολίου Όγκος 4 φάσεων 5000 m 3 14 m m m m % Μ ΕΟ =11.94 t Μ Ο =5.38 t 27.6% ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-63

64 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2 Βήμα 3ο : Υπολογισμός της ακτίνας επιρροής, του απαιτούμενου αριθμού γεωτρήσεων άντλησης αέρα και της δυναμικότητας που πρέπει να έχει η μονάδα καθαρισμού του αντλούμενου αέρα. Από τους υπολογισμούς που έγιναν στο Παράδειγμα 4.1: R I =9.91m N =5 Από κάθε γεώτρηση Q 10 *=0.2 m 3 /min Q ol = 1.0 m 3 /min ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-64

65 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2 Βήμα 4ο : Εκτίμηση του συντελεστή αποτελεσματικότητας (η) και υπολογισμός του απαιτούμενου χρόνου λειτουργίας της εγκατάστασης για να επιτευχθεί η παραμένουσα συγκέντρωση 10mg/kg τολουολίου. 4.1 Συντελεστής αποτελεσματικότητας Από τους υπολογισμούς αρχικής κατανομής φάσεων: C a,θ =109 mg/l Μετρήθηκε: C a,μ =78 mg/l η = C C a,μ a,θ = = Απαιτούμενος χρόνος για απομάκρυνση ελεύθερης οργανικής φάσης, M EO R ΕΟ = ηn 3 3 R = (0.2 m / min) (109 g / m ) = 77.3 g / min = 112 kg / d ΕΟ Q * C a T Μ / R = t /(0.112 t / d) = d ΕΟ = ΕΟ ΕΟ Τ ΕΟ =106.5 d ΕΟ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-65

66 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Απαιτούμενος χρόνος για απομάκρυνση δεσμευμένου οργανικού ρύπου, M ΔΟ M = ln C M ΔΟ S T ΔΟ,τελ * M t,τελ S ηn Q F F = K oc f oc ρ d H + n C /(RT) ρ + (n t d n )H C /(RT) /( ) 1.7 kg / l = F 06 = kg / l T ΔΟ, τελ M = ln C t, τελ ΔΟ M S M ηn S * Q F g = ln 10 (g / t) 8500 t (m t / min) t / m 3 Τ ΔΟ =161.8 d ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-66

67 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Συνολικά απαιτούμενος χρόνος λειτουργίας Σάδ Στάδια 1 2 Σύνολα Μάζα, t ~ Ρυθμός, kg/d 112 R(t) > Χρόνος, d ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-67

68 ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΡΥΠΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ Θερμική οξείδωση Καταλυτική οξείδωση Προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-68

69 ΘΕΡΜΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Περιλαμβάνει τη θέρμανση του αερίου ρεύματος παρουσία οξυγόνου σε θερμοκρασίες ο C Οι πτητικές οργανικές ενώσεις οξειδώνονται σε αβλαβή τελικά προϊόντα, π.χ. CO 2 και H 2 O β βή ρ, χ 2 2 Εφαρμόζεται κυρίως όταν υπάρχει υψηλό φορτίο ρύπων C > g/m 3 : αυτόθερμη λειτουργία C < g/m 3 : προσθήκη καυσίμου ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-69

70 ΘΕΡΜΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Διάγραμμα ροής τυπικής εγκατάστασης θερμικής οξείδωσης με: Με ανάκτηση θερμότητας για την προθέρμανση των εισερχόμενων αερίων Μονάδα έκπλυσης των απαερίων ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-70

71 ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Χρήση καταλύτη για πραγματοποίηση της οξείδωσης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες ρ ο C Ο καταλύτης κατασκευάζεται από πολύτιμα μέταλλα, π.χ. Pt, Pd, ή οξείδια βασικών μετάλλων Εφαρμόζεται σε σχετικά χαμηλό φορτίο ρύπων C > g/m 3 : αυτόθερμη λειτουργία C < g/m 3 : προσθήκη καυσίμου ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-71

72 ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Διάγραμμα ροής τυπικής εγκατάστασης καταλυτικής οξείδωσης ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-72

73 ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΣΕ ΕΝΕΡΓΟ ΑΝΘΡΑΚΑ Εφαρμόζεται συνήθως σε χαμηλό φορτίο ρύπων, C < g/m 3 Ο ενεργός άθ άνθρακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί θίστη μορφή: Σό Σκόνης: δεν αναγεννάται Σφαιρικά σωματίδια : μπορεί να αναγεννηθεί Η αναγέννηση γίνεται με: Αύξηση της θερμοκρασίας ή Μείωση της πίεσης ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-73

74 ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΣΕ ΕΝΕΡΓΟ ΑΝΘΡΑΚΑ Διάγραμμα ροής μονάδας προσρόφησης ενεργού άνθρακα με δύο κλίνες και κύκλωμα αναγέννησης ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-74

75 ΑΝΑΦΟΡΕΣ FRTR, Federal Remediation Technology Roundtable (FRTR). Abstracts of remediation case studies. Volume 3, EPA 542-R , September FRTR, Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, 4 th Edition. Prepared for U.S. Department of Defence. t / t GEO (2011). Refinery Remediation: Fuel Recovery and Recycling. USEPA, EPA announces proposed plan. State Road 114 ground ater plume Superfand Site Hockley Count, Texas. Matsuedo, T., Installation and Start-Up of In-Situ Air Sparge / Soil Vapour Extraction (Biosparging/Bioventing) Remediation System Beneath Mall. Presentation in the RemTech2010 Conference. Environmental Services Association of Alberta (ESAA), Canada. events.com/remtech/2010/pdf/10-matsueda.pdf ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-75