Τεχνικές Απορρύπανσης Εδαφών και Θαλασσών Ενότητα 3: Φυσικοχημικές μέθοδοι αποκατάστασης εδαφών (ΙΙ)

Transcript

1 Τεχνικές Απορρύπανσης Εδαφών και Θαλασσών Ενότητα 3: Φυσικοχημικές μέθοδοι αποκατάστασης εδαφών (ΙΙ) Τσικριτζής Λάζαρος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας 3 Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της ενότητας οι φοιτητές θα πρέπει: να γνωρίζουν τα κύρια σημεία των εξής φυσικοχημικών μεθόδων αποκατάστασης εδαφών: εδαφική έκπλυση, εδαφική πλύση, άντληση εδαφικού αέρα. να επιλέγουν σε απλές περιπτώσεις εξυγίανσης εδαφών την κατάλληλη φυσικοχημική μέθοδο και να μπορούν να συμμετέχουν σε μια επιστημονική ομάδα που θα κληθεί να την σχεδιάσει και να την εφαρμόσει. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας 3 Φυσικοχημικές μέθοδοι απορρύπανσης εδαφών (ΟΜΑΔΑ ΙΙ : εδαφική έκπλυση, εδαφική πλύση, άντληση εδαφικού αέρα). Αρχή λειτουργίας και περιγραφή των μεθόδων, στάδια εφαρμογής, χαρακτηριστικά και ιδιαιτερότητες, διαγράμματα υπολογισμού και σχετικοί πίνακες, πλεονεκτήματα μειονεκτήματα, παραδείγματα. 5

6 Περιγραφή Εδαφική έκπλυση / Soil flushing (1/6) In situ εισαγωγή υδατικού διαλύματος (απορρυπαντικά, οξέα, βάσεις, οργ. διαλύτες) με ψεκασμό ή εναπόθεση. Διήθηση στο έδαφος / Παραλαβή ρύπων από το έδαφος στο διάλυμα. Κατάληξη του διαλύματος στον υπόγειο υδροφορέα, ο οποίος το μεταφέρει. Άφιξη σε ειδικό φρεάτιο άντλησης. To «φορτισμένο» διάλυμα επεξεργάζεται στην επιφάνεια του εδάφους. 6

7 Εδαφική έκπλυση (2/6) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 7

8 Εδαφική έκπλυση (3/6) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 8

9 Εδαφική έκπλυση (4/6) Η μέθοδος είναι in situ. Διαφορά με soil wash (ex situ). Όταν η ρυπασμένη ζώνη είναι βαθιά το διάλυμα εισάγεται με φρεάτιο. Επιλογή σύστασης διαλύματος ανάλογα με το είδος ρύπου Παραδείγματα: Ρύποι διαλυτοί (υδρόφιλοι) π.χ αλκοόλες Διάλυμα: Νερό. Ρύποι αδιάλυτοι (υδρόφοβοι) π.χ πετρελαϊκά. Διάλυμα: Απορρυπαντικά ή co-solvents. Ρύποι βαρέα μέταλλα. π.χ Ni, Cd.. Διάλυμα: Όξινο. 9

10 Εδαφική έκπλυση (5/6) ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ Σε εδάφη με μεγάλη υδραυλική αγωγιμότητα (μεγάλοι πόροι) και ομοιογένεια. Κατάλληλη για μεγάλη ποικιλία ρύπων, επειδή υπάρχει μεγάλη «γκάμα» διαλυτών. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ In situ (άρα σχετικά φτηνή). Μπορεί να συνδυαστεί και με ex situ (pump and treat). Φτάνει μέχρι τη ζώνη κορεσμού (βαθιά). 10

11 Εδαφική έκπλυση (6/6) ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Δεν αποδίδει σε εδάφη μικρής υδατοπερατότητας. Χρειάζεται αρκετό χρόνο (λόγω της αργής διήθησης). Νομοθετικοί περιορισμοί, (επειδή εισάγονται χημικά στο υπέδαφος). Εμπόδια από πιθανές υπόγειες σωληνώσεις κατασκευές. Προσεκτική διαχείριση εξυγίανση του εξερχόμενου διαλύματος (πιθανές διαρροές ρύπων). 11

12 Εδαφική πλύση / Soil washing (1/6) Χρήση διαλυμάτων και μηχανικών μεθόδων για την απομάκρυνση των ρύπων (μέχρι 90 %). Διαφορά με προηγούμενη (την έκπλυση). Είναι ex situ. ΣΤΑΔΙΑ ΜΕΘΟΔΟΥ 1. Εκσκαφή - μεταφορά - προεργασία εδάφους. 2. Κοσκίνισμα - απομάκρυνση ογκωδών. 3. Πλύση (+ ανατάραξη) με το διάλυμα στην κύρια μονάδα. 12

13 Εδαφική πλύση (2/6) ΣΤΑΔΙΑ ΜΕΘΟΔΟΥ [συνέχεια] 4. Διαχωρισμός του εδάφους από το διάλυμα και πλύση με νερό. 5. Διαχωρισμός βαρέων κλασμάτων του εδάφους (άμμος + χαλίκια) από τα ελαφριά (ιλύς + άργιλος). 6. Απομάκρυνση των ρύπων μέσω του «φορτωμένου» διαλύματος. 7. Το κλάσμα εδάφους που δεν καθάρισε οδηγείται πάλι για πλύση ή για εναλλακτική «θεραπεία», π.χ αποτέφρωση. 13

14 Εδαφική πλύση (3/6) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 14

15 Εδαφική πλύση (4/6) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 15

16 Εδαφική πλύση (5/6) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 16

17 Εδαφική πλύση (6/6) Φυσικοχημικός μηχανισμός απομάκρυνσης των ρύπων. Διάλυση ή αιώρηση (με ρύθμιση και του ph). Οδήγηση των ρύπων σε μικρότερο όγκο εδάφους που έχει λεπτόκοκκα σωματίδια μεγάλης ειδικής επιφάνειας. Αυτό γίνεται διότι οι ρύποι προσροφούνται στα λεπτά (ιλύ, άργιλο, οργαν. ύλη) κι όχι στα χοντρά (χαλίκι, άμμο). Τα λεπτά με τη σειρά τους «κολλούν» στην άμμο ή τα χαλίκια. Παράμετροι σχεδιασμού. Τύπος εδάφους / Κοκκομετρία / Υγρασία / οργαν. ύλη / ρύποι 17

18 Άντληση εδαφικού αέρα soil vapor extraction (1/12) Άντληση εξαερωμένων ρύπων + αέρα από το έδαφος. Δημιουργείται υποπίεση (κενό). Οι ρύποι είναι πτητικοί ή ημιπτητικοί και διαχωρίζονται («ξεκολλούν») από το έδαφος όπου είναι προσροφημένοι ή από τον υδροφορέα όπου είναι διαλυμένοι. In situ μέθοδος. Συνώνυμοι όροι: soil venting or vacuum extraction. 18

19 Άντληση εδαφικού αέρα (2/12) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 19

20 Άντληση εδαφικού αέρα (3/12) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 20

21 Άντληση εδαφικού αέρα (4/12) Βασικά χαρακτηριστικά Εγκατάσταση πηγαδιών στην ακόρεστη ζώνη. Σύνδεση με αντλία κενού. Δημιουργία ροής αέρα (λόγω υποπίεσης). Συλλογή αέρα (και ρύπων) από τα πηγάδια άντλησης. Επεξεργασία ρύπων στην επιφάνεια. 21

22 Άντληση εδαφικού αέρα (5/12) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 22

23 Άντληση εδαφικού αέρα (6/12) Διεργασία (μηχανισμός) απομάκρυνσης ρύπων Κατανομή ρύπων στην αέρια και υγρή φάση. Αέρας ακίνητος ισορροπία. Ανανέωση αέρα μείωση C ρύπων στον αέρα. Διατάραξη ισορροπίας εξάτμιση νέων ρύπων. Συνεπώς το ΚΕΝΟ και η ΡΟΗ ΑΕΡΑ παίζουν ΒΑΣΙΚΟ ΡΟΛΟ για τη μεταφορά των ρύπων. 23

24 Άντληση εδαφικού αέρα (7/12) ΡΟΗ ΑΕΡΑ ΣΤΟ ΥΠΕΔΑΦΟΣ Πώς δημιουργείται η ροή αέρα; Με το κενό. Κινητήρια δύναμη η διαφορά πίεσης (ΔΡ). Η ΔΡ δημιουργείται μεταξύ καθέτων πηγαδιών και οδηγεί τον αέρα στα πηγάδια (βλ. επόμενο σχήμα). 24

25 Άντληση εδαφικού αέρα (8/12) ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 25

26 Άντληση εδαφικού αέρα (9/12) ΡΟΗ ΑΕΡΑ ΣΤΟ ΥΠΕΔΑΦΟΣ [συνέχεια]. Το πεδίο ροής & το σύστημα άντλησης αέρα εξαρτώνται από: την εφαρμοζόμενη υποπίεση. το μήκος του διάτρητου σωλήνα του πηγαδιού. το πορώδες, τη διαπερατότητα, την υγρασία. το βάθος υδροφόρου. το βάθος, την έκταση και το βαθμό ρύπανσης. 26

27 Άντληση εδαφικού αέρα (10/12) ΡΟΗ ΑΕΡΑ ΣΤΟ ΥΠΕΔΑΦΟΣ [συνέχεια]. Πιλοτικές δοκιμές πριν την εφαρμογή ώστε να επιλεγούν οι παράμετροι (ΔΡ, ακτίνα επιρροής πηγαδιών κλπ). Η ακτίνα σημαντική. Δείχνει την max εμβέλεια του πηγαδιού κι έτσι υπολογίζονται τα απαιτούμενα πηγάδια. 27

28 Άντληση εδαφικού αέρα (11/14) Τεχνολογίες επεξεργασίας ρύπων ΠΗΓΗ: Γιδαράκος και συν. (2005) 28

29 Άντληση εδαφικού αέρα Δυνατότητες εφαρμογής. (12/14) Εφαρμόζεται σε ρύπους πτητικούς (τάση > 5mm Hg), ημιπτητικούς, λίγο διαλυτούς με μικρή προσροφητικότητα. Π.χ ελαφροί HC, βενζόλιο, τολουόλιο (Διυλιστήρια). Αποικοδομεί (λόγω Ο 2 ) και μη πτητικούς ρύπους που είναι στο έδαφος. Η οργανική ύλη αρνητικός παράγων. (Προσροφά ρύπους). 29

30 Άντληση εδαφικού αέρα (13/14) Δυνατότητες εφαρμογής (συνέχεια). Ρόλος θερμοκρασίας. Γενικά βοηθά (αυξάνει την εξάτμιση). Συχνά ρίχνουμε ατμό (ακριβή τεχνική). Ορισμένες φορές η μέθοδος soil venting εφαρμόζεται μόνο για έλεγχο και όχι αποκατάσταση εδάφους (π.χ σε οικισμούς, όπου υπάρχει κίνδυνος διαφυγής αερίων). 30

31 Άντληση εδαφικού αέρα (14/14) Πλεονεκτήματα. Μειονεκτήματα. Ώριμη τεχνολογία, μεγάλη απόδοση. Μικρές επεμβάσεις και κατασκευές στο πεδίο. Σχετικά μικρό κόστος. Εφαρμόζεται σε πτητικά της ακόρεστης ζώνης. Δύσκολη σε χαμηλές διαπερατότητες. (Πολλά πηγάδια με μεγάλο μήκος διάτρητων σωλήνων). Άργιλος και χουμικά (οργανικά) αυξάνουν την προσρόφηση στη στερεά φάση. Δύσκολη, αν ο υδροφορέας έχει μεγάλη διακύμανση. 31

32 Τέλος Ενότητας

33 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Τσικριτζής Λάζαρος. «Τεχνικές αποκατάστασης εδαφών και θαλασσών. Φυσικοχημικές μέθοδοι αποκατάστασης εδαφών (ΙΙ)». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: URL.

34 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 34

35 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 35

36 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες Τεχνολογίες αποκατάστασης εδαφών και υπογείων υδάτων από επικίνδυνους ρύπους, Ε. Γιδαράκος, Μ. Αιβαλιώτη, Εκδόσεις Ζυγός, Θεσσαλονίκη, Περιβάλλον και βιομηχανική ανάπτυξη, τόμος Β, Καλδέλης Ιωάννης Κ., Κονδύλη Αιμιλία Μ., εκδόσεις Σταμούλη ΑΕ,