ĆWICZENIE NR 3

ĆWICZENIE NR 3
REMEDIACJIA ŚRODOWISKA WODNO-GRUNTOWEGO
I Wstęp
Termin remediacja oznacza oczyszczanie i usuwanie zanieczyszczeń powstałych
w wyniku działania przemysłu lub w przypadku awaryjnym (np. awaria cysterny, wyciek
benzyny, awaria tankowca przewożącego ropę naftową). Ćwiczenie dotyczy usuwania
zanieczyszczeń gruntu produktami naftowymi (PN).
Dokładna ocena środowiska wodno-gruntowego zarówno pod względem krążenia wód
jak i stopnia zanieczyszczenia jest bardzo istotna i stanowi domenę badań hydrologicznych,
które pozwalają określić warunki migracji zanieczyszczeń oraz wybrać właściwą metodę
remediacji. Po wycieku produktów naftowych przechodzą one przez strefę aeracji do warstwy
wodonośnej, ulegając po części adsorpcji na materiale skalnym, glebie, a po części zaś
infiltrując aż do osiągnięcia zwierciadła wody podziemnej lub wody gruntowej.
W środowisku podziemnym produkty naftowe (PN) mogą występować w trzech fazach jako
produkty wolne lub związane:
-
faza gazowa
-
faza ciekła: nie mieszająca się z wodą (PNNW), rozpuszczona w wodzie (PNR)
-
faza stała, zaadsorbowana przez materiał skalny (PNA)
Większość produktów naftowych (PN) ulega rozkładowi biologicznemu
(biodegradacji) za pomocą bakterii, grzybów, które wykorzystują źródło energii jakimi są
produkty naftowe w swoim procesie metabolizmu, szczególnie w procesach tlenowych.
Proces biodegradacji zależy od:
-
obecności mikroorganizmów degradujących i współzawodniczących
-
stężenia i dostępności zanieczyszczeń
-
tlenu lub innych związków utleniających
-
nutrientów (substancje bogate w następujące pierwiastki: P, N, C, które
dodaje się w ilościach 250:10:3 lub 100:10:2, źródłem azotu może być
NH4NO3, KNO3, NH 4PO3, a fosforu: Na 3PO4, NH4PO4, K3PO4
-
wilgotności gruntu
-
warunków redox, pH i temperatury
W wyniku biodegradacji zachodzi rozkład produktów naftowych (PN) wg reakcji:
PN
CO2 + H2O + biomasa
Metody
oczyszczania
środowiska
wodno-gruntowego
polegają
na
unieruchomieniu
zanieczyszczeń poprzez zastosowanie izolacji lub likwidacji zanieczyszczeń (różne formy
remediacji).
Usuwanie zanieczyszczeń może odbywać się w miejscu, gdzie ono powstało - dekontaminacja
In-Situ (IS) lub innym miejscu poprzez wybieranie gruntu lub odpompowywanie skażonej
wody - dekontaminacja Ex-Situ (ES).
Metody remediacji:
1. Fizykochemiczne: termiczna (RT), ekstrakcyjna (RE), elektroreklamacja (ER)
2. Biologiczne
Ad.1.
Remediacja termiczna polega na cieplnej obróbce wybranego gruntu:
-
spalenie PN w temp. powyżej 1300 K
-
podgrzewanie, piroliza do temperatury 900 K, a następnie spalanie gazu
pirolitycznego
Remediacja ekstrakcyjna polega na płukaniu gruntu czyli na przeniesieniu
zanieczyszczeń PN do medium płuczącego (woda lub woda z dodatkiem substancji
chemicznych).
Elektroreklamacja
a. elektroosmoza – polega na ruchu zanieczyszczonej wody porowej
między elektrodami
b. elektroforeza – ruch cząstek pod działaniem pola elektrycznego
c. elektroliza – ruch jonów lub kompleksów między elektrodami
Ad.2.
Landfarming LF polega na umieszczeniu skażonego gruntu PN w warstwach o grubości
O,5-1,5 m na nieprzepuszczalnym podłożu wyposażonym w system drenażowy. Następuje
biodegradacja aerobowa PN wspomagana dodatkiem tlenu, nutrientów i wody. Czas trwania
LF od 1-3 lat.
Bioreaktory, w reaktorach specjalnej konstrukcji, zachodzą procesy biodegradacji
wspomagane mikroorganizmami i podwyższoną temperaturą. Czas reakcji jest dużo krótszy,
3 doby do miesiąca w zależności od temperatury.
II. Wykonanie ćwiczenia
Uśrednioną próbkę gruntu poddajemy remediacji ekstrakcyjnej. W tym celu odważamy na
wadze technicznej 50 g skażonego PN gruntu, wsypujemy do zlewki 400 ml i dodajemy
porcjami po 50 cm3 gorącą destylowaną wodę, mieszamy bagietką i dekantujemy roztwór
z nad osadu. Proces powtarzamy 3-krotnie.
Wodę z rozpuszczonymi produktami naftowymi oziębiamy i przenosimy do rozdzielacza.
Po rozdzieleniu się warstw, warstwę wodną odrzucamy, natomiast w warstwie olejowej
oznaczamy zawartość PN.
Drugim roztworem ekstrakcyjnym jest gorąca woda z dodatkiem detergentu. Sposób
postępowania jak wyżej.
Trzecim roztworem ekstrakcyjnym jest gorąca woda z
dodatkiem 10% roztworu
wodorotlenku potasu.
W przypadku stosowania detergentu lub zasady do ostatniej ekstrakcji należy użyć tylko
gorącej wody destylowanej. Sprawdzić odczyn roztworu na koniec przemywania.
Wyniki oznaczeń przedstawić w postaci tabelki:
Masa lub objętość PN
Rodzaj próby
Ilość
Ziemia + PN
Rodzaj roztworu ekstrakcyjnego
gorąca woda
(1)
woda z
dodatkiem
detergentu
woda z
dodatkiem
KOH
Obliczyć zawartość PN w gruncie w % mas. przyjmując masę właściwą produktu
naftowego PN = 790 kg/m3.