Ы in situ
Закінчення таблиці 4.3.
Пісок із середнім розміром зерен
90%, навіть коли вона зовсім суха чи промерзла. Він не вимагає підведення додаткового середовища (води, повітря або пари) для перенесення тепла і не призводить до забруднення. Його можна використовувати для ремедіації низькопроникних ґрунтів, на забудованих забруднених ділянках та успішно комбінувати з різними методами ремедіації, у тому числі з екстракцією та віддуванням ґрунтових газів гарячим повітрям. Оскільки радіочастотна дія при м'якому нагріванні ґрунту (до 40 °C) не пригнічує активність ґрунтових мікроорганізмів, його можна поєднувати з біодеградацією, особливо при видаленні таких летких речовин, як BTEX-сполуки.
При використанні радіочастотного нагрівання необхідно контролювати вологість та кінцеву температуру. Швидкість нагріву вологого ґрунту істотно вища, ніж сухого матеріалу, тому якщо одночасно присутні зони сухого та вологого ґрунту, то при тривалому нагріванні спочатку спостерігається стабілізація температури поблизу 100 °С внаслідок випаровування води, що спочатку присутня у ґрунті. У умовах десорбуються леткі забруднення (BTEX та інших.). Після випаровування води температура ґрунту підвищується, при цьому спостерігається термічна десорбція нелетких забруднень. Такі сполуки, як ПАУ можуть ефективно видалятися при температурах близько 160 °С.
Методи термічного очищення in situ вимагають розвиненого інженерного забезпечення, ретельного дотримання технології та умов обробки. Термічний вплив може призвести до стерилізації ґрунту та порушення його функціональних властивостей. Щоб уникнути цього, можна використовувати комбіновану технологію з термічною обробкою найбільш забруднених ділянок і використанням методів, що щадять, наприклад біологічних, з подачеюкисню або водню для мікробіологічного видалення забруднень на менш контамінованій території.
До найбільш розвинених методів пасивної ремедіації відносяться бар'єри: сорбційні, відновлювальні, механічні, гідрохімічні, реакційно активні (реактивні), проникні реактивні та ін.
Для великих глибин спорудження бар'єрів може передбачати конструювання стін із глини або цементного розчину, впорскування під високим
тиском, змішування глибинних пластів, гідророзлом, глибоке вертикальне буріння із великим діаметром свердловин. Такі бар'єри, що споруджуються на шляху міграції ґрунтових вод та забруднень, можуть використовуватися, наприклад, для видалення легких нафтопродуктів (гасу, бензину) шляхом видавлювання. Напір грунтової води, що утворюється, під дією природного струму або створюваний штучно шляхом закачування додаткової кількості води через нагнітальні свердловини, витісняє більш легку і гідравлічно рухливу масу контамінанта на поверхню, з якої вона збирається за допомогою системи чеків, аналогічних чекам зрошення, з валиками і переливними пристроями.
Реакційно активні бар'єри споруджуються як системи захисту, знешкодження забруднень на шляху їхньої міграції. Реактанти в межах бар'єру або іммобілізують забруднення або переводять їх у менш токсичний стан.
Для виготовлення бар'єрів в залежності від специфіки забруднень можуть бути використані торф, глина, суглинки, активне вугілля, летюча зола, діатомова земля, гашене вапно, карбонатні відходи, цеоліти, кальцит, залізна тирса, оксиди/оксигідрати заліза, оксид титану, оксид титану .
В активних бар'єрах із закупорюванням забруднення, що містяться та мігрують у поровій воді, затримуються у шарах бар'єрів, що складаються зодного чи кількох реакційних матеріалів. Закупорювання відбувається в результаті процесів осадження, сорбції або іонного обміну в зоні з активним матеріалом, що призводить до послаблення забруднення потоку на шляху його міграції.
Тяжкі метали можуть осаджуватися у вигляді карбонатів, сульфідів, фосфатів або гідроксидів при вмісті в шарі вапна, фосфатів, синтетичних смол, глини, бентоніту, леткої золи, органічних речовин, матеріалів рослинного походження, модифікованих алюмосилікатів аксимідів і гідроксидів. Найбільша ефективність досягається при використанні суміші чистого піску з природними мікропористими мінералами: цеолітами (1-2%) та кальцитами (10-20% кальциту), що мають гарні експлуатаційні властивості та невисоку вартість. Вони засипаються шаром завтовшки від кількох сантиметрів до кількох метрів. Модифікація цеолітів катіоногенними сурфактантами дозволяє їх використовувати також для іммобілізації хроматів, арсенатів, фосфатів. Кальцити мають високі буферні властивості і здатні затримувати мігруючі метали шляхом утворення карбонатів. Фосфати затримуються ними в аноксічних умовах внаслідок адсорбції, співосадження з карбонатом кальцію або розчиненням кальциту з подальшим осадженням фосфату кальцію.
Сорбційні проникні бар'єри можуть застосовуватися для затримування органічних забруднень (пестицидів, ПАУ, хлорорганічних сполук), які мігрують із ґрунтовими водами. У таких бар'єрах найчастіше використовують активоване вугілля, зокрема, призначене для водопідготовки. Можливе застосування буровугільного кеку (якщо в ньому міститься відносно мало інших забруднень: важких металів, бенз(а)пірена та ін.), гумінових кислот або гумифікованих ґрунтів.
БІБКОМ» & ТОВ «Агентство Kнига-Сервіс»
Проникний реактивний бар'єр – зона обробки методом in situ при використанні реакційного матеріалу, який сорбує, розкладає та видаляє забруднення у міру того, як вони переносяться з потоком ґрунтової води через обробну зону. Ці бар'єри можуть містити реагенти для деградації летючої органіки, хелатори для іммобілізації металів, поживні речовини та кисень для інтенсифікації біологічних деструкційних процесів або інші агенти. На відміну від бар'єрів із закупорюванням, у них важливо підтримувати проникність активного середовища, щоб ефективніше задіяти весь обсяг використовуваного матеріалу. Потрібні також додаткові заходи підтримки проникності, що підвищує експлуатаційні витрати задля забезпечення функціонування бар'єрів.
Приклад проникного реактивного бар'єру, в якому ефективно протікають хімічні реакції з розкладанням забруднень – бар'єр із залізною тирсою або їх сумішами з гравієм, з гранульованим, губчастим залізом як робочі матеріали, що використовуються для затримування та деструкції хлорорганічних сполук: хлорованих вуглеводнів та ін. 4.20).
Мал. 4.20. Схема реакційно-активного бар'єру на основі заліза (P. Kjeldsen,
A. F. Fuglsang, 2000)
В анаеробних умовах хлоровані розчинники, присутні у ґрунтових водах, вступають у хімічні реакції відновного дехлорування при контакті з поверхнею заліза. При цьому спостерігається висока швидкість деградації більшості хлорованих вуглеводнів.
(за винятком монохлорованих та дихлорованих похідних) та інтенсивна корозія заліза. За кілька годин може бути видалено понад 80% хлорованих вуглеводнів, до 99,5% розчинникатрихлоретилен. Процес анаеробної корозії, що супроводжується споживанням протонів, призводить до підвищення pH, що може призвести до осадження неорганічних солей, що головним чином складаються з карбонатів і гідроксидів заліза та кальцію. У цьому процесі також спостерігається утворення водню, можливий розвиток та біологічних процесів за участю залізо- та сульфатредукуючих бактерій та метаногенів.
Бар'єри на основі Fe 0 апробовані для контролю міграції не тільки хлорованих сполук, але й нітратів, хроматів, миш'яку, урану, технеції та інших речовин. Хромати при контакті з поверхнею заліза відновлюються до менш мобільних та токсичних сполук Cr(III) та осаджуються у вигляді суміші гідроксидів Cr(III) та Fe(II). З'єднання U(VI) відновлюються залізом до U(IV) та осаджуються на бар'єрі.
Реакційно-активний бар'єр зазвичай конструюється шляхом вилучення ґрунту або його заміщення. Застосування цього обмежено глибиною до 8 м, що пов'язані з великими витратами виїмку грунту.
Розрізняють дві основні конструкції проникних реактивних бар'єрів: безперервна реактивна стіна та «воронка та ворота» (рис. 4.21).
Мал. 4.21. Основні конструкції проникних реактивних бар'єрів: а – «безперервна реактивна стіна»; б – «воронка та ворота»
Безперервна реактивна стіна споруджується безпосередньо на шляху міграції забруднення і не змінює істотно перебіг ґрунтових вод. Проникність сконструйованої системи, включаючи фільтруючі шари, екрани та обробне середовище, повинна бути не менше ніж у 2 рази більша за проникність обводненого горизонту, а з урахуванням можливості зменшення з часом проникності бар'єру – у 5–10 разів більше. Ширина шару обробного середовища може змінюватись. На шляху руху найбільш контамінованих вод
вона має бути більшою. Залежно від швидкості перебігу ґрунтових вод, вмісту та виду забруднень час знаходження ґрунтових вод в обробному середовищі товщиною 0,3 м становить від кількох годин до 1–2 діб.
У конструкції реакційного бар'єру типу «воронка та ворота» забезпечуються три функції: колектор, реактор та розподільник.
Як колектор реакційний бар'єр здійснює збір контамінованого потоку, регулювання пропускної спроможності, фізичну передобробку, тобто поділ рідини, газової та неводної фаз, гомогенізація потоку через реактивний об'єм. Для збору та регулювання потоку ґрунтових вод використовуються огородження з непроникних матеріалів, як правило, споруджувані до водотривкого горизонту, для спрямування основного потоку забруднення до реактора, наповненого реакційно-активним матеріалом.
Обробка забрудненого потоку відбувається у межах реактора чи ланцюга реакторів (фізичний, хімічний, біологічний).
Як розподільник бар'єр спрямовує оброблений потік у приймальну зону. Ці функції можуть забезпечуватися геометрією «воронка та ворота» або іншими системами, що включають підземні реактори, де потік між колектором, реактором і розподільником може бути укладений у труби, а не через
Приклади конструкцій бар'єра, що проникається, наведені на рис. 4.22, 4.23.
Мал. 4.22. Проникний реактивний бар'єр (E. Beitinger et al., 1998)
Згодом проникність та ефективність функціонування бар'єрів може зменшуватися в результаті припливу та осадження дрібнозернистих фракцій ґрунтових частинок, що блокують поровий простір завантаження, осадженні.