Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами

Подождите немного. Документ загружается.

Технологии восст ановления нефтезагрязненных почв. Зарубежные технологии ex situ

процессе обработки могут образовывать ток сичные побо чные про дук ты. Метод треб у ет

значительных затра т.

За твердевание /стабилизация (5)

Основные кл ассы загрязняющих веществ

Неорганические веще ства, тяжелые металлы; в некоторых случаях метод

использ уют для восстановления почв, содержащих органические вещества.

Оценка технологии

Описание

Токсичные вещества связываются путем перемешивания с мало проницаемой

массой (затв ердев ание), а также посредство м химических реакций, проводимых между

стабилизирующими агентами и загрязняющими веществами в целях их демобилизации

(стабилизация). Для зат вердевания часто применяют механическое перемешивание

загрязненной почвы или грунта с цементом или битумом/ас фальтом в целях

образования про чной массы с низкой скоростью выщелачивания. Соотношение почва/

за твер дев ающий агент определяет к онечные характеристики массы. При стабилизации

используется химическая реакция связывающая загрязняющие вещества с субстратом

или же с целью получения менее мобильных соединений, содержащих отравляющие

вещества.

Преимущества

Затвердевание/стабилизация – относительно не дорогие мет оды обработки почв,

зараженных неорганическими веществами. Эта техно логия проста в применении.

Недостатки

а) В результате демобилизации загрязняющих веществ не происходит их полной

деградации, обезвреживания и утилизации из почвы и уменьшения ток сичности

данных соединений.

б) Объем конечной массы может быть вд вое больше, чем первонача льная

загрязненная по чв а.

в) Образующаяся конечная масса может проявлять некоторые токсичные свойства

и поэтому нуждается в контроле.

г) При применении данной технологии необходим долгосрочный мониторинг

местности.

Дегалогенирование (6)

Основные кл ассы загрязняющих веществ

Галогенсодержащие, низколетучие органические вещества, пестициды.

Оценка тех,нол огии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

3 1 1 3 2 2 2

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

1 - 1 1 1 2 2

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

Описание

Дегалогенизация является методом каталитической деградации, созданным для

очистки почв и седиментов, в частности, содержащих ПХБ, диоксины и фураны.

Одной из модификаций метода является дегалогенизация с помощью гликолей,

при которой для понижения токсичности контаминированного ма териала использу ется

полиэтиленгликоль. Реагент в ре акциях дегалогенирования вместе с загрязненной

почвой смешивают и нагревают в цикличе ском ре акторе. В течение реакции

устраняются галогены, субстрат становится менее токсичным.

Преимущества

а) Метод – один из немногих способов успешного устранения полихлорированных

бензо лов (ПХБ).

б) Этот метод может быть использ ован для высоко токсичной почвы.

Недостатки

Процесс не выгоден по стоимости для большого объема загрязненных земель.

Экстракция растворителем (7)

Основные классы загрязняющих веществ

Галогенсодержащие, низколетучие органические вещества, пестициды, тя желые

мета ллы. Технология может применяться и к некоторым летучим органическим

веществам, к топливам и органически связанным тяжелым металлам.

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

3 2 3 2 2 2 2

Описание

Загрязненная почва и растворитель (или кислота) смешиваются в реакторе, в

котором загрязняющие вещества переходят в растворитель. Элюат затем

перерабатывается, с целью удаления загрязняющих веществ, и использу ется вторично.

Экстракция может проводиться в промывных барабанах летучими растворителями с

последующей отгонк ой их остатков паром.

Преимущества

Метод – один из немногих спо собов, который может быть использован для

удаления широкого диапазона загрязняющих веществ.

Недостатки

Использование метода менее эффективно при очистке почв или грунтов от

высокомолекулярных и гидрофильных органических веществ.

Химическое восстановление/окисление (8)

Основные классы загрязняющих веществ

Неорганиче ские веще ства. В некоторых случаях проце ссы восст ановления/

окисления применяют и к летучим га логенне содержащим и низко летучим

органическим соединениям, топливным гидрокарбонатам и пестицидам.

Технологии восст ановления нефтезагрязненных почв. Зарубежные технологии ex situ

Оценка технологии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

3 2 1 1 1 2 2

Описание

С помощью ре акций во сст ановления/окисления токсичные загрязняющие

вещества перево дят в менее токсичные соединения, более стабильные и/или инертные.

В качестве реагентов используют озон, пероксид водорода, гипохлориды, хлор и

диок сид хлора. Проведение реакций восстановления/окисления при уль трафиолетов ом

облучении способствует более эффективному протеканию процессов.

Преимущества

Технология успешно использ уется во многих химических процессах дезинфекции

почв, удаления цианидов и др.

Недостатки

а) Прис утствие нефти и масел конкурирует с загрязняющими веществами.

б) Удаление загрязнения может быть не полным, что приводит к образованию

промежуточных токсичных веществ.

в) Процесс невыгоден для почв и грунтов, содержащих высокие концентрации

загрязняющих веществ, так как это требует большого объема окислителей.

Д. Биологические методы

Сельскохозяйственная обработка почвы (9)

Основные классы загрязняющих веществ

Негалогенсо держащие летучие органические вещества, топливные углеводороды.

Оценка технологии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

1 2 3 1 2 2 2

Описание

По данной технологии загрязнённую почву перекапывают с целью увеличения

доступа кислорода воздуха к почвенным микроорганизмам и возрастания скорости

естественной биодеградации. Почву разбрасывают по территории и периодически

перека пыв а ю т для улучшения аэрации. Обрабатываемые участки обычно огоражива ю т

посадками для ограничения загрязненного стока. Степень восстановления почвы

определяется её типом, климатическими факторами (количе ством о садков,

температурой), степенью и видом загрязнения, а т акже присутствующими

микроорганизм ами.

Данная технология может быть использована по отношению к почвам,

загрязненным летучими и полулетучими галогенсодержащими соединениями,

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

негалогенсодержащими полулетучими органическими соединениями, пестицидами.

Однако не вс е выше перечисленные стойкие загрязняющие веще ства могут

подверга ться биодеградации при применении рассматриваемой технологии.

Преимущества

а) Использование данной технологии не требует квалифицированного персонала

и существенного контроля.

б) Определенные классы загрязняющих веществ могут быть полностью удалены

из почвы посредством применения данной технологии.

в) Данный метод является естественным биологическим процессом,

сопровождающим возделывание сельскохозяйственных земель.

Недостатки

а) Применение данной технологии требует длительного времени.

б) Концентрацию некоторых стойких токсикантов не всегда удается снизить до

предельного уровня, вследствие чего обработка почв эффективна только для

ограниченного числа загрязнителей.

в) Слив необходимо собирать с дальнейшей переработкой.

г) Данный метод не применим к почвам, содержащим тяжелые мета ллы и

неорганические соединения.

Использование биореакторов (10)

Основные классы загрязняющих веществ

Негалогенсодержащие летучие органические вещества, топливные углеводороды .

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

2 2 2 2 2 2 2

Описание

Биореакторы значительно различаются по своим рабочим характеристикам, но

их принципиальное назначение заключается в стимулировании скорости

биологической деградации по средством выбора оптимальной температуры,

концентрации загрязняющих веществ, степени аэрации и других факторов. Опыт

показывает, что действие почвенных микроорганизмов достаточно эффективно, и они

способны адаптироваться к различным условиям окружающей среды.

Согласно методике, почву перемешивают с водой и другими ре агентами и

помещают в реактор периодического действия. Эту массу выдерживают при

конт ролируемых рабочих условиях, при необходимо сти добавляя кислород и

питательную среду до окончания процесса. Затем почву обезвоживают, а полученную

жидкость используют вновь (используют вторично или утилизируют).

Аэробные (насыщенные кислородом) системы эффективны для основных

загрязнющих веществ, в то время как анаэробные биореакторы наиболее эффективны

в случае галогенсодержащих углеводородов, которые подвергаются дегалогенизации

прежде, чем происходит их собственный распад.

Технологии восст ановления нефтезагрязненных почв. Зарубежные технологии ex situ

Преимущества

а) Метод является достато чно быстрым по сравнению с другими биологическими

методами восстановления почв.

б) Данная технология может быть частично использована по отношению к

загрязненным глинам.

Недостатки

Использование биореакторов мало эффективно для почв, загрязненных тяжелыми

металлами.

а) Эффективно сть использования данной технологии в значительной степени

зависит от особенностей почв и химических свойств загрязненной среды.

б) Необходим контроль за процессом восстановления почв.

в) Стоимость данной технологии существенно зависит от степени доочистки (воды

и почвы), предварительной обработки и отбора газа, а также используемого

оборудования.

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

2.2.2. Технологии in situ

А. Механические методы

Системы сдерживания/Реакционные стены/Барьеры (13)

Основные классы загрязняющих веществ

Все органические соединения.

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техничес кое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

1 - - 1 2 3 2

Описание

Системы сдерживания/Р еакционные стены и барьеры – эт о механические системы,

которые уст анавливают ся для препят ствования распрост ранения загрязнения за

пределы загрязненной области. Обычно их располагают так, чтобы предотвратить

миграцию загрязняющих веще ств, которая происходит с водным потоком. Для

образования сдерживающих систем обычно используют смесь бентонита (глинистого

минерала) и по чвы; бентонит – как адсорбент, позволяет воде просачиваться, сдерживая

при этом загрязнения путем абсорбции. Реакционные стены используются для

химиче ского связывания или изменения свойств токсичных веществ. Для этого

используют цеолиты или алюмосиликаты.

Преимущества

а) Не требуется длительного времени для установки блокирующих систем.

б) Требует ся относительно небольшое время для оценки распро ст ранения

загрязнения.

в) Применение метода не т ребует комплексного исследования загрязненной

территории.

Недостатки

а) Системы сдерживания/Реакционные стены и барьеры – это механическо е

сдерживание загрязняющих веще ств в источнике их образования, которое

используется до момента разработки плана восстановления территории.

б) Необходим мониторинг системы для эффек тивности блокиров ания загрязнения.

в) Повреждение системы сдерживания может понизить их эффективность.

г) Необ ходима оценка состояния подземных вод для правильного проектирования

системы блокирования.

Изолирование загрязнения (21)

Основные классы загрязняющих веществ

Все органические соединения.

Технологии восстановления не фтезагрязненных почв. Зарубежные технологии in situ

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

1 - - 1 1 2 2

Оценка технологии

Описание

Непроницаемый слой (цемент, асфа льт, нефтяной битум или более сложные

системы, состоящие из асфальтеновых веществ с наполнителями) устанав ливается

над загрязненной областью в целях её изоляции. С помощью по следующего

мониторинга принимаются решения относительно дальнейшего удаления данного

загрязнения или его обеззараживания.

Преимущества

а) Относительно дешевый метод.

б)

Использование данного спо соба позволяет быстро изолировать источник

загрязнения (например, разлив токсичной жидкости).

Недостатки

а) Не позво ляет восстанавливать загрязненную территорию.

б) Применение мето да ограничивает потенциальное использование изолированного

участка в будущем.

Б. Физико-механические методы

Экстракция почвы паром (11)

Основные классы загрязняющих веществ

Летучие галогенсодержащие и другие органические соединения.

Оценка технологии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

1 2 2 1 2 1 1

Описание

Метод включает использование экстракционных резервуаров для создания вакуума

и градиента давления. Пар собирают и обрабатывают в сепараторе. Метод эффективен

только в случае летучих соединений (постоянная Генри > 0.01). На время экстракции

в большой степени влияет проницаемость почвы.

Преимущества

а) При применении данной технологии не требует ся усиленного контроля за

используемым оборудованием.

б) Данный метод используется уже многие го ды.

Недостатки

а) Высокие концент рации органиче ских веще ств ограничивают испарение

токсикантов.

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

б) В связи с тем, что загрязняющие вещества находятся под вакуумом, существует

вероятность выбросов данных веществ в окружающую среду.

в) Ухудшает микробиологическое состояние почвы.

Экстракция почвы паром при повышенных температурах (12)

Основные классы загрязняющих веществ

Галогенсодержащие и другие низколетучие органические соединения.

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

2 2 1 2 2 1 2

Описание

Данная технология требует дополнительного источника тепла, что увеличивает

летучесть веществ и способств ует более полному их удалению. В качестве источников

тепла могут выступать горячий воздух или закачиваемый пар, электро/радиочастотный

нагреватель. В зависимости от используемого оборудования могут достигаться

различные температуры нагревания субстрата.

Преимущества

Технология может быть использована по отношению к пестицидам, летучим

органическим соединениям или топливу.

Недостатки

а) Технология может оказаться неэффективной ввиду наличия гетерогенного

су бстрата.

б) Чрезмерное увлажнение почвы может препятствовать удалению токсикантов.

в) Технология работает только в вадозной зоне.

Промывка почвы (15)

Основные классы загрязняющих веществ

Галогенсодержащие и другие летучие органические соединения, неорганические

соединения, радионуклиды.

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

2 3 3 2 2 2 2

Описание

Для вымывания загрязняющих веществ из почвы использует ся вода со

специальными добавками. Откачивание загрязненной воды происходит на

противоположной стороне очищаемой территории с по следующей очисткой

использованной воды для повторного применения. При использовании данной

Технологии восстановления не фтезагрязненных почв. Зарубежные технологии in situ

технологии необходимо учитывать наличие грунтовых вод с целью избежания их

загрязнения.

Преимущества

Технология применяется для широкого спектра загрязняющих веществ. Может

использоваться для быстрой и адекватной очистки недавно образовавшего ся

загрязнения (например, случайно пролитая жидкость).

Недостатки

а) В результате неправильной обработки могут образовываться каналы на

поверхности почвы, задерживающие остаточные загрязнения. Для избежания

образования таких каналов необ ходимо заранее определять условия применения

данного метода.

б) Использование активирующих веще ств, используемых для увеличения

подвижности связанных токсикантов, может потребовать дополнительной

обработки почвы.

в) Метод мало эффективен для почв с низкой проницающей способностью.

В. Химические методы

Стабилизация/Затвердевание (16)

Основные классы загрязняющих веществ

Неорганические вещества, тяжёлые металлы; в некоторых случаях метод может

быть использован для обработки почв, загрязненных органическими веществ ами.

Оценка технологии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходимые

данные для

восстановления

Безопас-

ность

Обществен-

ное мнение

2 - 1 1 2 1 2

Описание

Метод идентичен методу стабилизации, описанному в технологиях ex situ.

Загрязняющие вещества заключаются в стабилизированную массу либо физическим

методом (затвердевание), либо химическим. Химические процессы индуцируются

между ст абилизирующим агентом и загрязнителем и снижают подвижность

последнего. Затвердевание до стигается при многократном перемешивании

загрязнённой почвы с цементом. В результате образуется масса с низкой степенью

выщелачивания. Природа загрязнённой почвы и соотношение почва/ре агент

обуславливают конечные характеристики затвердевшей массы. В ре зультате

стабилизации образуются либо менее подвижные соединения, либо загрязнения

связываются в субстрат. Метод является быстрым и дешевым способом фиксации

загрязняющих веществ на поверхности, но с другой стороны усло жняет оконча тельную

о чистк у.

Преимущества

Затвердевание/стабилизация являются относительно недорогими и простыми

методами обработки почв, загрязнённых неорганическими соединениями.

Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродукт ами

Недостатки

а) Загрязнения не утилизируются, а только превращаются в менее подвижные.

б) В процессе затвердевания объём конечной массы удваивается по сравнению с

первоначальным объёмо м загрязненной почвы.

в) Факторы окружающей среды оказывают влияние на продолжительность

применения данных технологий.

г) Необходим контроль качества коне чной массы, так как она может быть токсична.

д) Для определения совместимо сти проце сса с качеством загрязнения и

окружающими условиями может потребоваться дополнительный мониторинг.

Г. Физико-химические методы

Электромелиорация (14)

Основные классы загрязняющих веществ

Тяжелые металлы, полярные органические соединения.

Оценка техно логии

Общая

стои-

мость

Уровень

восстанов-

ления

Время

очистки

Надежность и

техническое

обслуживание

Необходи мые

данные для

восстановления

Безопас

-ность

Обществен-

ное мнение

2 2 1 3 2 1 2

Описание

Электро ды располагают таким образом, чтобы зараженная зона оказалась между

ними. Под действием электрического поля постоянного тока загрязняющие вещества

мигрирую т сквозь почву к ано ду и като ду. Затем они про ходят ряд стадий, включающих

о с аждение, адгезию на поверхно сти электрода или обработку на очистительном

оборудовании. В зависимости от типа загрязняющего вещества потоки жидкости

(возможн о содержащие специфиче ские добавки для более полной де сорбции

загрязняющих веществ) могут дополнительно циркулировать через обрабатываемые

участки с целью увеличения подвижности токсикантов.

Преимущества

Метод потенциально может применяться для удаления металлосодержащих

загрязняющих веществ высоких концентраций.

Недостатки

а) Электромелиорация является развивающейся техно логией: не установлено будет

ли этот метод эффективно работать для широкой выборки почв и загрязняющих

веществ.

б) Данный метод чувствителен к гетерогенным поверхностям, встречающимся в

обрабатываемой зоне. Это предполагает проведение дополнительной

экстенсивной обработки участка.

в) Последствием применения электромелиорации является закисление

обрабатываемого участка (величина рН часто составляет 2-4).

г) Химиче ские процессы, входящие в процесс электромелиорации (например,

элект рохимиче ские реакции, механизмы миграции) являют ся довольно