Remediacja_zaolejonych_gleb.pdf

POLITECHNIKA GDAŃSKA

WYDZIAŁ CHEMICZNY

KATEDRA TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

TECHNOLOGIE REMEDIACJI ŚRODOWISKA

REMEDIACJA ZAOLEJONYCH GLEB I GRUNTÓW

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

INSTRUKCJE PRZYGOTOWALI:

MGR INś. ANNA ZIELIŃSKA-JUREK

MGR INś. DARIA HOŁOWNIA

GDAŃSK 2008

Spis treści

Remediacja zaolejonych gleb i gruntów metodą przemywania podłoŜa gruntowego ............... 3

Wstęp.......................................................................................................................................... 3

Metody rekultywacji gleb zanieczyszczonych produktami ropopochodnymi ........................... 4

Metody biologiczne ex-situ ......................................................................................................... 4

Metody biologiczne in-situ ......................................................................................................... 5

Metody techniczne ex-situ .......................................................................................................... 5

Metody techniczne in-situ ........................................................................................................... 6

Cel ćwiczenia ............................................................................................................................. 8

Fizykochemiczne warunki przemywania .................................................................................. 8

Charakterystyka produktów procesu przemywania ................................................................. 10

Przebieg ćwiczenia ................................................................................................................... 11

Badanie kąta zwilŜania metodą wzniesienia kapilarnego ........................................................ 14

ZwilŜalność .............................................................................................................................. 14

Metody pomiaru kąta zwilŜania: .............................................................................................. 14

Wykonanie ćwiczenia .............................................................................................................. 18

Opracowanie wyników:............................................................................................................ 18

Remediacja zaolejonych gleb i gruntów metodą przemywania podłoŜa

gruntowego

WstĘp

SkaŜenie środowiska substancjami ropopochodnymi jest jednym z najwaŜniejszych

problemów ekologicznych. Przedostawanie się niedostatecznie oczyszczonych ścieków

rafineryjno-petrochemicznych do gruntów, otwartych zbiorników wodnych czy ziemi

uprawnej oraz awarie i wypadki z udziałem produktów naftowych mogą powodować

powaŜne następstwa, wynikające z silnie toksycznego i kancerogennego charakteru tych

substancji.` Często takie zanieczyszczenia gruntów charakteryzujące się wysokimi

stęŜeniami, obejmujące znaczne obszary i głębokości oraz występujące przez dłuŜszy czas

określane są mianem ”syndromu bomby chemicznej z opóźnionym zapłonem” (chemical time

bomb syndrome). W celu ograniczenia negatywnego wpływu tych substancji na środowisko

gleby i grunty zanieczyszczone i zdegradowane poddawane są zabiegom rekultywacyjnym ,

mającym przywrócić im dawną funkcję biologiczną oraz wartość uŜytkową.

Zanieczyszczenia podłoŜa gruntowego moŜna podzielić na dwie grupy, z których jedna

obejmuje zanieczyszczenia nieorganiczne, głównie metalami cięŜkimi, zaś drugą grupę

stanowią zanieczyszczenia organiczne, w postaci substancji ropopochodnych (40%

zanieczyszczeń gleb i gruntów powstałych na skutek awarii i wypadków stanowią

węglowodory ropopochodne tj. benzyny, paliwa lotnicze, oleje opałowe i napędowe oraz inne

pochodne ropy naftowej), polichlorowanych bifenyli, pestycydów, wwa oraz fenoli.

Zabiegi rekultywacyjne w odniesieniu do gleby zanieczyszczonej produktami naftowymi

(PN) obejmują dwie podstawowe metody oczyszczania:

• likwidacja zanieczyszczeń metodą in-situ – usuwanie zanieczyszczeń odbywa się w

miejscu, gdzie ono powstało. Metoda ta jest stosowana w przypadku, gdy teren jest

rozległy oraz nie istnieje niebezpieczeństwo szybkiej penetracji skaŜenia do wód

gruntowych. Główną wadą tych metod jest czas, gdyŜ większość z nich wymaga

stosunkowo długiego okresu działania.

•

likwidacja zanieczyszczeń metodą ex-situ – usuwanie zanieczyszczeń odbywa się poza

miejscem naturalnego występowania gruntów zanieczyszczonych. Technologia ta moŜe

być wykorzystywana, gdy ilość skaŜonej gleby lub wody jest stosunkowo niewielka.

Wydobywanie oraz transport większych objętości gruntów zanieczyszczonych produktami

naftowymi są bardzo kosztowne, a takŜe moŜe powodować uwalnianie do atmosfery

nawet do 90% zanieczyszczeń lotnych, przyczyniając się do dodatkowego skaŜenia

powietrza.

Poszczególne technologie usuwania zanieczyszczeń węglowodorowych z gruntów i wód

gruntowych są skuteczne w ściśle określonych warunkach środowiskowych. Przy wyborze

właściwej techniki remediacyjnej naleŜy uwzględnić następujące kryteria:

• rodzaj gruntu i budowę podłoŜa gruntowego

• rodzaj zanieczyszczeń, ich stęŜenie, stan skupienia, właściwości fizyko-chemiczne oraz

podatność na biodegradację

• wielkość zanieczyszczonego podłoŜa gruntowego

• czas trwania zanieczyszczenia

• przyszły sposób zagospodarowania obiektu

• dostępne środki finansowe i techniczne

• względy społeczne

Metody rekultywacji gleb zanieczyszczonych produktami ropopochodnymi

Najczęściej do obróbki ziemi zanieczyszczonej produktami ropopochodnymi stosowane są:

• oczyszczanie biologiczne, opierające się na wykorzystaniu mikroorganizmów

glebowych

• metody termiczne

• przemywanie gruntu/gleby roztworem wodnym lub rozpuszczalnikiem organicznym

Metody biologiczne ex-situ

Podobnie jak metody in situ biologiczne metody ex situ oparte są na procesach

mikrobiologicznej degradacji zanieczyszczeń z tym, Ŝe podstawowym warunkiem jest

usunięcie zanieczyszczonej warstwy gleby i poddanie jej procesowi biodegradacji w miejscu

do tego przeznaczonym. We wszystkich metodach ex situ problemem są jednak wysokie

koszty oczyszczania gruntu.

Landfarming – polega na umieszczeniu skaŜonego PN podłoŜa gruntowego w postaci

cienkich warstw o grubości 0,5-1,0 m na nieprzepuszczalnym podłoŜu wyposaŜonym w

system drenaŜu. Spulchnianie przygotowanego w ten sposób gruntu zapewnia dostęp tlenu

mikroorganizmom aerobowym rozkładającym zanieczyszczenia. Landfarming jest moŜliwy

do stosowania, jeŜeli węglowodory ropopochodne występują w strefie przypowierzchniowej

gruntu. Metoda jest wykorzystywana głównie do usuwania zanieczyszczeń łatwo

przyswajalnych przez mikroorganizmy.

Bioreaktory – oczyszczanie gruntu polega na kontrolowanym, biologicznym procesie

rozkładu zanieczyszczeń w reaktorach specjalnej konstrukcji, w którym zachodzą procesy

biodegradacji wspomagane mikroorganizmami i podwyŜszoną temperaturą. Proces jest

bardziej efektywny od landfarmingu. Dzięki utrzymywaniu na odpowiednim poziomie

parametrów takich jak: pH, zawartość składników pokarmowych, temperatura, dostępność

tlenu, degradacja zanieczyszczeń moŜe być zoptymalizowana. Wadą metody jest wysoki

koszt wykorzystywanych do oczyszczania gruntu urządzeń [10].

Kompostowanie – w metodzie tej zanieczyszczoną glebę miesza się np. z korą, słomą lub

obornikiem i poddaje procesowi kompostowania. Zapewnienie odpowiedniej wilgotności jak

równieŜ utrzymywanie optymalnego stosunku węgla do azotu w czasie procesu

kompostowania powoduje zwiększenie aktywności bakterii termofilnych, równieŜ i tych

szczepów, które rozkładają związki organiczne.

Metody biologiczne in-situ

Bioremediacja – jest techniką, która wykorzystuje naturalne mikroorganizmy glebowe

(bakterie, grzyby i promieniowce) w procesach rozkładu zanieczyszczeń organicznych do

związków mniej toksycznych lub nie toksycznych. Bioremediacja polega na wspomaganiu

mikroorganizmów rozkładających zanieczyszczenia poprzez utrzymywanie optymalnych

warunków dla ich wzrostu.

Metody techniczne ex-situ

1. Metoda termiczna

Termiczne metody oczyszczania gleby polegają na poddaniu zanieczyszczonego podłoŜa

gruntowego działaniu wysokich temperatur: 870–1200 °C, co prowadzi do spalenia związków

organicznych.

• oczyszczanie niskotemperaturowe – przebiega w temperaturze do 750°C i obejmuje

podgrzewanie gruntu, pirolizę oraz spalanie gazu pirolitycznego. Metoda jest

wykorzystywana do oczyszczania gruntów niespoistych zanieczyszczonych lŜejszymi

frakcjami ropy naftowej

• oczyszczanie wysokotemperaturowe – przebiega w temperaturze w granicach 800-

1000°C. Polega na spaleniu zanieczyszczeń organicznych gruntu w piecach obrotowych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: