TEHNICI DE EXTRACTIE A TECHNIQUES FOR POLUANTILOR DIN … · Depoluarea fizica a solurilor...

Analele Universităţii “Constantin Brâncuşi” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, Nr. 3/2011

Annals of the „Constantin Brâncuşi” University of Târgu Jiu, Engineering Series, Issue 3/2011

387

TEHNICI DE EXTRACTIE A

POLUANTILOR DIN SOL, PRIN APLICAREA METODELOR

FIZICE DE DEPOLUARE

Maria Calinoiu, conf. dr. ing., Universitatea ,,Constantin Brancusi,,

din Tg-Jiu REZUMAT: Tehnicile de depoluare a solurilor difera in functie de locul de aplicare ( in afara amplasamentului, pe amplasament si ,,in situ,,) si de principiile tehnice de aplicare (metode fizice, chimice, termice si biologice). Depoluarea fizica a solurilor presupune aplicarea metodelor de imobilizare a poluantilor, prin etansare, blocare hidraulica sau stabilizare şi inertare si a metodelor de extractie a poluantilor. Extractia poluantilor din sol prin metode fizice consta in excavare, pompare, spalare, flotatie sau extractia cu ajutorul aerului. Sunt prezentate toate tehnicile de extractie prin metode fizice, schema procedeului si principiile care stau la baza indepartarii poluantilor din sol.

CUVINTE CHEIE: Tehnici, extracţie, poluanţi, sol

1. CLASIFICAREA TEHNICILOR DE DEPOLUARE A SOLURILOR

a. in functie de locul de aplicare

a. 1. metode aplicate în afara amplasamentului • constau în evacuarea solului prin

excavare sau pompare, transportul în afara amplasamentului şi efectuarea tehnicilor de depoluare în centre specializate • avantajele sunt:

- îndepărtarea rapidă şi totală a componentelor contaminate

- posibilitatea continuării activităţii pe amplasament

- eficienţa ridicată de depoluare, conferită de centrele specializate • dezavantajele sunt:

TECHNIQUES FOR EXTRACTING POLLUTANTS

FROM THE SOIL BY APPLYING PHYSICAL METHODS FOR

DEPOLLUTION

Maria Calinoiu, asociate PhD ing., University ,,Constantin Brancusi,, of

Tg-Jiu

ABSTRACT: Soil remediation techniques differ depending on the application site (off-site, on-site and in situ,,) and applying technical principles (methods of physical, chemical, thermal and biological). Soil remediation involves the application of physical methods of immobilization of pollutants by sealing, hydraulic lock or stabilization and inertare and methods of extraction of pollutants. Extraction of pollutants from soil by physical methods consist of excavation, pumping, washing, flotation and extraction with air. All extraction techniques are presented by physical methods, the scheme process and principles underlying removal of pollutants from soil. KEY WORDS: techniques, extracting, pollutants, soil 1.CLASSIFICATION OF SOIL REMEDIATION TECHNIQUES a. based on application site a. 1. methods applied to off-site • consist of removal of soil by digging or

pumping, transport off-site remediation techniques and performance in specialized centers • the advantages are:

o rapid and complete removal of contaminated components

o scope for further work on site o high efficiency of remediation offered by

specialized centers disadvantages are:

- high cost of transport - rapid and complete removal of

contaminated components



388

- costul ridicat al transportului - îndepărtarea rapidă şi totală a

componentelor contaminate - riscul dispersării parţiale a poluanţilor în

timpul lucrărilor de evacuare, încărcare, transport şi descărcare, impunerea unor limite de concentraţii în poluanţi înainte de tratare

- evitarea amestecului de poluanţi

a. 2. metode aplicate pe amplasament • au la bază principiul evacuării solului • după excavare, produsele contaminate

nu mai sunt transportate în afara amplasamentului, ci sunt tratate pe amplasament, utilizând instalaţii de depoluare mobile

a. 3. metodele aplicate „in situ” • execuţia lucrărilor de depoluare se

realizeaza direct în mediul poluat, fără a se apela la lucrări de evacuare

• sistemul tehnic cuprinde parte mobilă, instalată la suprafaţa amplasamentului, cu posibilităţi de utilizare în altă parte după terminarea lucrărilor de depoluare si partea inserată în mediul subteran

• oferă posibilitatea depoluării simultane a solului şi a apelor subterane

b. in functie de principiile tehnice de depoluare

b. 1. metode fizice • metode bazate pe imobilizarea fizică a

poluanţilor, prin izolare (etanşare, blocare hidraulică) sau prin stabilizare sau inertare

• metode bazate pe extracţia fizică a poluanţilor din mediul contaminat prin excavare, pompare, spălare, flotaţie, extracţie de gaze sub vid (venting), injectare de aer sub presiune (sparging, hidroşoc, geoşoc, UVB, stripping), extracţie electrocinetică

b. 2. metodele chimice • sunt aplicate pentru distrugerea,

- the risk of partial dispersion of pollutants in the exhaust during the work, loading, transport and unloading, imposing limits on pollutant concentrations before treatment

- avoid mixing of pollutants a. 2. methods applied to site

o based on the principle of land disposal

o after excavation, no contaminated products are transported off-site, but is treated on site using mobile decontamination facilities

a. 3. methods applied "in situ" • execution of remediation is done

directly in the polluted environment, without resort to escape work

• technical system includes some furniture, installed at the surface of the site, with possible uses elsewhere after remediation works and the inserted in the underground

• It provides simultaneous remediation of soil and groundwater

b. depending on the technical principles of remediation b. 1. physical methods

• methods based on physical immobilization of pollutants by isolation (seals, hydraulic lock) or by stabilization or inertare

• methods based on physical extraction of pollutants in the environment contaminated by excavation, pumping, washing, flotation, vacuum gas extraction (Venting), pressurized air injection (sparging, hidroşoc, geoşoc, UVB, stripping), electrokinetic extraction

b. 2. chemical methods • are of disposal, separation,

neutralization or conversion of pollutants by chemical extraction, oxidation, reduction and precipitation declorurare

b. 3. thermal methods • have the basic principle of extraction,



389

separarea, neutralizarea sau transformarea poluanţilor, prin extracţie chimică, oxidare, reducere, declorurare şi precipitare

b. 3. metodele termice • au ca principiu de bază extracţia,

distrugerea sau imobilizarea poluanţilor prin supunerea materialului contaminat la temperaturi ridicate ( incinerare, desorbţie termică, vitrificare)

b. 4. metode biologice • se bazează pe degradarea poluanţilor

datorită activităţii microorganismelor (bacterii, ciuperci): bioreactorul, biodegradarea în vrac, biodegradarea in situ, bioventingul şi biospargingul

• biolixivierea şi bioacumularea nu presupun distrugerea poluanţilor, ci doar separarea lor de mediul contaminat.

2. METODE FIZICE DE IMOBILIZARE A POLUANŢILOR

Imobilizarea fizică a poluanţilor nu presupune distrugerea acestora, ci doar blocarea migrării lor, fapt care reduce mult impactul poluării asupra mediului. Aceste metode pot fi aplicate „in situ”.

• Etanşarea - constă în închiderea fizică a mediului contaminat, prin utilizarea unui sistem etanş de protecţie, format din pereţi, cuvertură şi fund ; obiectivul îl constituie stoparea migrării poluanţilor, prin utilizarea unor bariere fizice care contracarează efectele dispersiei.

• Blocarea hidraulică - stoparea migrării poluanţilor prin blocare hidraulică se face prin instalarea unor puţuri sau sonde de pompare cu priză de apă, sub nivelul zonei contaminate şi evacuarea apei în exterior • Stabilizarea şi inertarea - stabilizarea constă în transformarea unui poluant solubil în compus insolubil pe baza unei reacţii chimice sau în virtutea absorbţiei pe o matrice neutră şi nebiodegradabilă (argile,

destruction or immobilization of pollutants by subjecting the contaminated material at high temperatures (incineration, thermal desorption, vitrification)

b. 4. biological methods • is based on the degradation of

pollutants because microorganisms (bacteria, fungi) bioreactor biodegradation in bulk, in situ biodegradation, and biospargingul bioventingul

• do not involve destruction biolixivierea and bioaccumulation of pollutants, but their separation from contaminated environment

2. PHYSICAL METHODS OF IMMOBILIZATION OF POLLUTANTS

Physical restraint does not mean destruction of pollutants, but blocking their migration, which greatly reduces the impact of environmental pollution. These methods can be applied "in situ".

Sealing - the closure of the physical environment is contaminated, using a sealed protection system, consisting of walls, blankets and background aim is to stop the migration of pollutants through the use of physical barriers that counteract the effects of dispersion.

Hydraulic Locking - Hydraulic lock to stop migration of pollutants is through the installation of wells or wells pumping water outlet, below the contaminated area and drainage outside

Stabilization and inertarea - stabilization is the transformation of insoluble compounds soluble pollutants on a chemical



390

zeoliţi, gips, cărbune activ, silicat de sodiu) - inertarea sau solidificarea se bazează pe amestecarea solului poluat cu anumite produse adjuvante (ciment, var, cenuşa de termocentrală, asfalt), în scopul obţinerii unui material compozit solid, impermeabil şi nereactiv. 3. METODE FIZICE DE EXTRACŢIE A POLUANŢILOR 3.1. Excavarea • se aplică în cazul unor poluări accidentale şi punctiforme ale solului, când poluantul poate să ajungă în scurt timp la pânza freatică 3.2. Pomparea • este utilizată în cazul depoluării acviferelor contaminate cu hidrocarburi care plutesc la interfaţa dintre zona saturată şi zona nesaturată (fig. 1.) • sistemul de pompare selectivă se bazează pe utilizarea a două pompe conexe, fiecare cu rol distinct, amplasate în acelaşi puţ sau în două foraje apropiate; pompa de apă este instalată în interiorul acviferului şi are rolul de a crea un con de depresiune în care sunt atrase hidrocarburile plutitoare. • hidrocarburile acumulate la partea superioară a acviferului, la baza conului invers de depresiune, sunt evacuate cu ajutorul unei pompe speciale amplasată deasupra pompei de apă.

reaction or absorption under a neutral and non-biodegradable matrix (clays, zeolites, gypsum, charcoal, sodium silicate

- inertarea or solidification is based on mixing of polluted soil with adjuvant products (cement, lime, ash from thermal plants, asphalt), in order to obtain a composite solid, waterproof and non-reactive 3. PHYSICAL METHODS OF EXTRACTION OF POLLUTANTS 3.1. Excavation • apply to the point of accidental pollution and soil, the pollutant may reach the groundwater shortly

3.2. Pumping • is used for clean up aquifers contaminated with hydrocarbons floating on the interface between the saturated and unsaturated zone (fig. 1) • pumping system is based on selective use of two pumps connected, each with a distinct role, located in the same well or two wells nearby, the water pump is installed within the aquifer and is designed to create a cone of depression are floating hydrocarbons attracted • hydrocarbons accumulated on top of the aquifer, to the opposite cone of depression are discharged through a special pump placed above the pump.



391

Fig. 1. Depoluarea unui acvifer contaminat

cu hidrocarburi mai uşoare decât apa

3.3. Spălarea • este o metodă fizică sau fizico-chimică,

utilizată pentru eliminarea fazei reziduale de poluant imobilizat în matricea solului

• principiul spălării constă în separarea poluanţilor din sol şi transferul acestora în fază lichidă sau gazoasă, sub acţiunea apei şi a energiei mecanice; solul contaminat este excavat cu mijloace mecanizate, este transportat la o instalaţie de spălare dotată cu echipamente specifice, în care se obţine un produs spălat şi un concentrat de poluanţi.

• aplicarea spălării se face pe amplasament ( se pot spala poluanţi organici, poluanţi anorganici solubili, metale grele)

• spălarea solului „in situ” permite extracţia poluanţilor din sol fără excavarea acestuia; metoda se aplică în cazul solurilor permeabile si se bazează pe un sistem de infiltrare în sol a apei de spălare care are ca efect antrenarea mecanică şi solubilizarea poluanţilor, sistem urmat de colectarea în aval şi pomparea la suprafaţă a apei purtătoare de poluanţi; la suprafaţă, apa este supusă unui proces de decontaminare, după care poate fi din nou reintrodusă în sol (fig. 2)

• infiltraţia controlată a apei în sol se poate face prin:

Fig. 1. Clean an aquifer contaminated with hydrocarbons lighter than water

3.3. Washing • is a physical or physicochemical method, used to remove residual pollutant phase immobilized in the soil matrix • the principle of separation of money is transfer of pollutants in soil and liquid or gaseous phase, under the action of water and mechanical energy, contaminated soil is excavated by mechanical means, is transported to a washing plant equipped with specific equipment, which is obtained washed product and concentrate pollutants • the application money is made on site (you can wash pollutants organic, inorganic soluble pollutants, heavy metals) • soil washing "in situ" allows the extraction of pollutants from the soil without excavating it, the method applies to permeable soils and is based on a system of water infiltration into soil washing which results in mechanical training and leaching of pollutants, followed by system downstream collection and pumping of water-bearing surface pollutants, to surface water is subjected to a decontamination process, after which it can be reintroduced back into the soil (fig. 2 )

• controlled soil water infiltration can be done by: - digging of trenches upstream of the



392

- săparea unor tranşee în amonte de zona poluată, tranşee în care se introduce apă curată

- realizarea unor puţuri verticale de injectare

- executarea unor drenuri orizontale - stropirea suprafeţei solului contaminat

prin aspersiune solul de la suprafaţa zonei poluate este stropit prin aspersiune cu apă curată sau cu o soluţie diluată care conţine reactivi de spălare (agenţi dispersanţi, tensioactivi)

polluted trenches where clean water is introduced - the development of vertical injection wells - execution of horizontal drains - sprinkler spray contaminated surface soil - polluted soil from the surface area is sprinkled with clean water or spray with a solution containing diluted wash reagents (agents dispersants, surfactants)

Fig. 2. Spălarea solului in situ, prin

aspersiune

3.4. Flotaţia • pot fi extraşi prin flotaţie hidrocarburile,

compuşii organocloruraţi, compuşii cianhidrici şi metalele grele.

• procesul de flotaţie se realizează în maşini de flotaţie care, asigură aerarea cât mai completă a tulburelii în care se găseşte solul poluat, dispersia omogenă a solului în tulbureală, alimentarea continuă şi uniformă si evacuarea în condiţii bune a produselor obţinute (spuma şi produsul de cameră)

• inainte de a fi supus flotaţiei, solul poluat este pregătit corespunzător prin operaţiile de mărunţire, dezaglomerare, atriţie, deşlamare; tulbureala destinată flotaţiei este condiţionată cu reactivi de flotaţie, în vase de agitare

• prin adăugarea reactivilor denumiţi spumanţi, se asigură persistenţa bulelor de

Fig. 2. Washing in situ soil, sprinkler

3.4. Flotation • hydrocarbons may be extracted by flotation, organochlorine compounds, cyanide compounds and heavy metals • flotation process is carried out in flotation machines which provide more complete aeration of the slurry in the soil is polluted, homogeneous dispersion of the soil slurry, continuous and uniform supply and evacuation of the products produced under good conditions (foam and product per room) • flotation process is carried out in flotation machines which provide more complete aeration of the slurry in the soil is polluted, homogeneous dispersion of the soil slurry, continuous and uniform supply and evacuation of the products produced under good conditions (foam and product per room) • before being subjected to flotation,



393

aer create de maşină, iar prin adăugarea reactivilor denumiţi colectori, se creează artificial sau se intensifică hidrofobia poluanţilor şi a mineralelor purtătoare de poluanţi; reactivii denumiţi modificatori influenţează flotabilitatea substanţelor poluante, asigurând condiţiile procesului de flotaţie selectivă.

3. 5. Extracţia poluanţilor cu ajutorul curenţilor de aer • procedeele de extracţie a poluanţilor din sol

cu ajutorul curenţilor de aer sunt adecvate în cazul poluanţilor volatili.

• cu cât concentraţiile poluantului în faza gazoasă sunt mai ridicate, cu atât există mai multe şanse de succes în aplicarea procedeelor de extracţie cu ajutorul curenţilor de aer.

3.5.1. Extracţia poluanţilor sub vid (venting în situ) - procedeul prevede punerea sub presiune a solului contaminat, utilizând ventilatoare (exhaustoare) sau pompe de vid, racordate la sonde sau puţuri de extracţie - gradientul de presiune creat generează o circulaţie a gazelor în interiorul solului spre sonda sau puţul de extracţie - poluanţii volatili prezenţi în zona nesaturată sunt antrenaţi de curentul generat de extractor sunt evacuaţi la suprafaţa solului, unde sunt neutralizaţi sau distruşi, utilizând echipamente speciale (fig. 3)

soil polluted by adequately trained shredding operations, dezaglomerare, attrition, deşlamare; slurry is conditioned with flotation reagents for flotation, the mixing vessels • by addition of reagents called foaming, ensure persistence of air bubbles created by machine and by adding reagents collectively, to create artificial or increase hydrophobic pollutants and pollutant-bearing minerals, reagents called modifiers influence the buoyancy of pollutants, providing selective flotation process conditions. 3. 5. Extraction of pollutants by air currents • procedures for extraction of pollutants in soil with air currents are suitable for volatile pollutants. • the pollutant concentrations in the gas phase are higher, the more likely successful in applying extraction procedures using air currents 3.5.1. Extraction of pollutants under vacuum (in situ Venting) - the process provides for contaminated soil pressure, using fans (exhaust) or vacuum pumps, wells or wells connected to the extraction - created pressure gradient generates movement of the soil gas extraction to probe or shaft - volatile pollutants present in the unsaturated zone are trained by the current generated by the extractor are evacuated from the soil surface, where they are neutralized or destroyed, using special equipment ( fig. 3)



394

Fig. 3. Extracţia hidrocarburilor

volatile sub vid (venting in situ)

3.5.2. Extracţia poluanţilor prin injecţia aerului sub presiune

a. Procedeul sparging (în situ) - principiul acestui procedeu constă în injecţia de aer sub presiune, în mediul subteran contaminat, fapt care determină o vaporizare intensă a poluanţilor cu proprietăţi volatile - vaporii toxici rezultaţi sunt în continuare aspiraţi de către o instalaţie venting (fig. .4.). - aerul cu presiune se introduce printr-un foraj sau puţ de injecţie, prevăzut la partea inferioară cu un tronson perforat care este mai scurt decât tronsonul perforat corespunzător forajului sau puţului de aspiraţie - volumul de aer injectat (V1) este mult mai mic decât volumul de gaz aspirat (V2) - poluanţii care pot fi eliminaţi prin sparging sunt compuşii organici volatili şi semivolatili (benzen, toluen, xilen, benzină, solvenţi cloraţi); pentru extinderea gamei de eliminare a poluanţilor prin sparging, se înlocuieşte aerul curat cu un amestec aer-ozon sau aer-apă oxigenată

Fig. 3. Vacuum extraction of volatile hydrocarbons (venting in situ)

3.5.2. Extraction of air pollutants injection pressure a. sparging process (in situ) - the principle of this method is the injection of pressurized air in the underground contamination, which causes an intense vaporization of volatile pollutants by property - are still toxic fumes resulting vacuum by a facility Venting (fig. 4.). - air pressure is introduced through an injection well drilling or provided at the bottom with a perforated section that is shorter than the section corresponding hole drilling or suction pit - volume of air injected (V1) is much smaller than the volume of gas aspirated (V2) - pollutants can be removed by sparging are VOCs and semivolatili (benzene, toluene, xylene, gasoline, solvents, chlorine), to extend the range of pollutant removal by sparging, air is replaced with a clean-air mixture or air-ozone peroxide



395

Fig. 4. Schema depoluării solurilor în situ,

prin injecţie de aer (sparging)

b. Procedeul stripping în coloană - este utilizat pentru depoluarea la

suprafaţă a apelor subterane evacuate din acvifer (fig. 5.).

- principiul acestui procedeu constă în realizarea unui contact energic între apă şi aer

- amestecul apă-aer determină trecerea compuşilor volatili din fază lichidă în fază gazoasă

Fig. 4. Soil remediation scheme in situ air injection (sparging)

b. Stripping process in the column - is used for the remediation of groundwater discharge to the surface of the aquifer (fig. 5.). - the principle of this process is to achieve a strong contact between water and air - water-air mixture causes volatile compounds in liquid phase transition in the gas phase

Fig. 5. Schema de depoluare prin metoda

stripping în coloană

Fig. 5. Remediation scheme by stripping the column method



396

CONCLUZII

• Tehnicile de depoluare a solurilor difera in functie de locul de aplicare ( in afara amplasamentului, pe amplasament si in situ ) si de principiile tehnice de aplicare (metode fizice, chimice, termice si biologice). • Depoluarea fizica a solurilor presupune aplicarea metodelor de imobilizare a poluantilor, prin etansare, blocare hidraulica sau stabilizare şi inertare si a metodelor de extractie a poluantilor. • Extractia poluantilor din sol prin metode fizice consta in excavare, pompare, spalare, flotatie sau extractia cu ajutorul aerului. • Extractia poluantilor cu ajutorul aerului se poate realiza sub vid (venting i vid) sau sub presiune (stripping in situ sau in coloana)

BIBLIOGRAFIE • Brusturean G. A., Dépollution des sols par venting et extrac-tion sous pression réduite: étude expérimentale. modélisation et simulation numérique, Thèse sci. INSA ,Lyon, 2004. • Destribats J.M., Prez E., Soyez B., La dépollution des sols en place. Techniques et exemples. Etudes et recherches, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, 1994 • Lecomte P., Les sites pollués, traitement des sols et des eaux souterraines, Editure Technique et Documentation, Paris, 1998. • Neag G., Depoluarea solurilor si apelor subterane, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj-Napoca, 1997 • Popa R.G., Tehnici de protectie si depoluare a solurilor, Universitatea ,,Constantin Brancusi,, din Tg-Jiu, Facultatea de Inginerie, Note de curs, 2010

CONCLUSIONS

• Soil remediation techniques differ depending on the application site (off-site, on-site and in situ) and application of technical principles (methods of physical, chemical, thermal and biological). • Soil remediation involves the application of physical methods of immobilization of pollutants by sealing, hydraulic lock or stabilization and extraction methods inertare and pollutants. • Extraction of pollutants from soil by physical methods consist of excavation, pumping, washing, flotation and extraction with air. • Extraction by air pollutants can be done under vacuum (Venting and vacuum) or pressure (in situ or stripping column) BIBLIOGRAPHY • Brusturean G. A., Dépollution des sols par venting et extrac-tion sous pression réduite: étude expérimentale. modélisation et simulation numérique, Thèse sci. INSA, Lyon, 2004. • Destribats J.M., Prez E., Soyez B., La dépollution des sols en place. Techniques et exemples. Etudes et recherches, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, 1994 • Lecomte P., Les sites pollués, traitement des sols et des eaux souterraines, Editure Technique et Documentation, Paris, 1998. • Neag G., Clean soil and groundwater, Books Publishing House of Science, Cluj-Napoca, 1997 • Popa R.G., Protection and remediation techniques of soil, University Constantin Brancusi of Targu-Jiu, Faculty of Engineering, Course Notes, 2010

Date post:	08-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	7 times
Download:	0 times

TEHNICI DE EXTRACTIE A TECHNIQUES FOR POLUANTILOR DIN … · Depoluarea fizica a solurilor...

Documents