Восстановление грунтовых вод - Groundwater remediation

Восстановление грунтовых вод это процесс, который используется для лечения загрязненные грунтовые воды путем удаления загрязняющих веществ или преобразования их в безвредные продукты. Грунтовые воды присутствует ли вода под поверхностью земли, которая насыщает поровое пространство в недрах. Во всем мире от 25 до 40 процентов мирового питьевая вода извлекается из скважин и вырывается колодцы.[1] Подземные воды также используются фермерами для орошать сельскохозяйственных культур и отраслей для производства товаров повседневного спроса. Большинство грунтовых вод чистые, но грунтовые воды могут быть загрязнены или загрязнены в результате результат человеческой деятельности или в результате естественных условий.

Многочисленные и разнообразные виды деятельности людей производят бесчисленные напрасно тратить материалы и побочные продукты. Исторически сложилось так, что удаление таких отходов не подлежало многочисленным нормативным требованиям. Следовательно, отходы часто удаляются или хранятся на поверхности земли, где они просачиваются в подземные воды. В результате загрязненные грунтовые воды непригодны для использования.

Существующие методы по-прежнему могут влиять на грунтовые воды, например, чрезмерное использование удобрение или же пестициды, проливает из промышленный операции, проникновение из городской сток, и утечка из свалки. Использование загрязненных грунтовых вод создает опасность для здравоохранение через отравление или распространение болезней, и для решения этих проблем была разработана практика восстановления грунтовых вод. Загрязняющие вещества, обнаруженные в подземных водах, охватывают широкий спектр физических, неорганических химических, органических химических, бактериологических и радиоактивных параметров. Загрязняющие вещества и загрязняющие вещества могут быть удалены из грунтовых вод, применяя различные методы, тем самым доводя воду до стандарта, соизмеримого с различными предполагаемыми видами использования.

Методы

Методы восстановления грунтовых вод охватывают биологические, химические и физические лечение технологии. Большинство методов очистки грунтовых вод используют комбинацию технологий. Некоторые из методов биологической очистки включают: биоаугментация, биовентиляция, биоразбрасывание, биоразбавление, и фиторемедиация. Некоторые методы химической обработки включают: закачка озона и кислорода, химическое осаждение, мембранное разделение, ионный обмен, поглощение углерода, водное химическое окисление, и поверхностно-активное вещество улучшенное восстановление. Некоторые химические методы могут быть реализованы с использованием наноматериалы. Методы физического лечения включают, но не ограничиваются ими, накачать и лечить, барботирование воздуха, и двухфазная экстракция.

Технологии биологической очистки

Биоаугментация

Если исследование излечиваемости показывает отсутствие разложения (или продолжительный лабораторный период до достижения значительного разложения) загрязнения, содержащегося в грунтовых водах, то может быть полезна инокуляция штаммами, которые, как известно, способны разлагать загрязнители. Этот процесс увеличивает концентрацию реактивного фермента в биоремедиация системы и впоследствии может увеличить скорость разложения загрязняющих веществ по сравнению с неувеличенной скоростью, по крайней мере, вначале после инокуляции.[2]

Биовентинг

Bioventing - это технология восстановления на месте, которая использует микроорганизмы биоразлагать органический составляющие в системе грунтовых вод. Биовентинг усиливает активность местных бактерий и архей и стимулирует естественное биоразложение in situ углеводороды путем нагнетания воздуха или кислород перетекать в ненасыщенную зону и при необходимости за счет добавления питательных веществ.[3] Во время биовентиляции кислород может подаваться путем прямого нагнетания воздуха в остаточные загрязнения почвы. Bioventing в первую очередь способствует разложению адсорбированных остатков топлива, но также способствует разложению летучие органические соединения (ЛОС) в виде паров, медленно движущихся через биологически активную почву.[4]

Биоразбрасывание

Биоразмерация - это на месте технология восстановления, в которой используются местные микроорганизмы для биоразложения органических компонентов в насыщенной зоне. При биоразжигании воздух (или кислород) и питательные вещества (при необходимости) вводятся в насыщенная зона для повышения биологической активности аборигенных микроорганизмов. Биоразбавление можно использовать для снижения концентрации нефть составляющие, растворенные в грунтовых водах, адсорбируются на почва ниже уровень грунтовых вод, а внутри капиллярная кайма.

Биоплодотворение

Bioslurping сочетает в себе элементы биовентиляции и вакуумирования свободного продукта, который легче воды (легкая неводная фаза жидкости или LNAPL) для извлечения свободного продукта из грунтовых вод и почвы, а также для биовосстановления почв. В системе bioslurper используется трубка для «гашения», которая проходит в слой свободного продукта. Подобно тому, как соломинка в стакане всасывает жидкость, насос втягивает жидкость (включая свободный продукт) и почвенный газ по трубке в одном технологическом потоке. Перекачивание поднимает LNAPL, такие как нефть, от поверхности грунтовых вод и от капиллярной каймы (то есть области чуть выше насыщенной зоны, где вода удерживается на месте капиллярными силами). LNAPL выводится на поверхность, где он отделяется от воды и воздуха. Биологические процессы в термине «биошлампинг» относятся к аэробному биологическому разложению углеводородов, когда воздух вводится в почву, загрязненную ненасыщенной зоной.[5]

Фиторемедиация

в фиторемедиация процесс определенные растения и деревья посажены, корни которых со временем впитывают загрязнения из грунтовых вод. Этот процесс можно проводить на участках, где корни могут отводить грунтовые воды. Несколько примеров растений, которые используются в этом процессе: Китайский лесной папоротник Pteris vittata, также известный как тормозной папоротник, является высокоэффективным накопителем мышьяк. Генетически измененный тополь деревья - хорошие поглотители Меркурий и трансгенные растения индийской горчицы впитывают селен Что ж.[6]

Проницаемые реактивные барьеры

Основная статья: Проницаемые реактивные барьеры

Определенные виды проницаемые реактивные барьеры использовать биологические организмы для восстановления грунтовых вод.

Технологии химической обработки

Химическое осаждение

Химическое осаждение обычно используется в очистки сточных вод удалять твердость и тяжелые металлы. Как правило, способ включает добавление агента к водному потоку отходов в реакционном сосуде с мешалкой либо периодически, либо с постоянным потоком. Большинство металлов можно превратить в нерастворимые соединения путем химических реакций между агентом и растворенными ионами металлов. Нерастворимые соединения (осадки) удаляются отстаиванием и / или фильтрованием.

Ионный обмен

Ионный обмен для очистки грунтовых вод практически всегда осуществляется пропусканием воды вниз под давлением через неподвижный слой гранулированной среды (катионообменная среда и анионообменная среда) или сферических гранул. Катионы вытесняются некоторыми катионами из растворов и ионы вытесняются некоторыми анионами из раствора. Среды ионного обмена, наиболее часто используемые для восстановления: цеолиты (как натуральные, так и синтетические) и синтетические смолы.[2]

Адсорбция углерода

Наиболее распространенный активированный уголь, используемый для восстановления, получают из битуминозный уголь. Активированный уголь адсорбирует летучие органические соединения из грунтовых вод; соединения прикрепляются к графитоподобной поверхности активированного угля.

Химическое окисление

В этом процессе называется Химическое окисление in situ или ISCO, химическая окислители доставляются под землю для разрушения (превращения в воду и углекислый газ или нетоксичные вещества) молекул органических веществ. Окислители вводятся в виде жидкостей или газов. Окислители включают воздух или кислород, озон, и некоторые жидкие химикаты, такие как пероксид водорода, перманганат и персульфат.Озон и кислород газ может вырабатываться на месте из воздуха и электричества и напрямую закачиваться в почву и грунтовые воды. Этот процесс может окислять и / или усиливать естественное аэробное разложение. Химическое окисление оказалось эффективным методом для плотная неводная фаза жидкости или DNAPL, если он присутствует.

Сурфактант улучшает восстановление

Повышенное восстановление поверхностно-активных веществ увеличивает подвижность и растворимость загрязняющих веществ, абсорбированных насыщенной почвенной матрицей или присутствующих в виде плотная неводная фаза жидкости. Инъекции восстановления с повышенным содержанием поверхностно-активных веществ поверхностно-активные вещества (поверхностно-активные вещества, которые являются основным ингредиентом мыла и моющих средств) в загрязненные грунтовые воды. Типичная система использует откачивающий насос для удаления грунтовых вод ниже по течению от точки нагнетания. Добытые подземные воды обрабатываются над землей для отделения закачиваемых поверхностно-активных веществ от загрязняющих веществ и грунтовых вод. После отделения поверхностно-активных веществ от грунтовых вод они используются повторно. Используемые поверхностно-активные вещества нетоксичны, подходят для пищевых продуктов и поддаются биологическому разложению. Повышенное восстановление поверхностно-активных веществ используется чаще всего, когда грунтовые воды загрязнены плотные жидкости в неводной фазе (DNAPL). Эти плотные соединения, такие как трихлорэтилен (TCE) тонут в грунтовых водах, потому что они имеют более высокую плотность, чем вода. Затем они действуют как непрерывный источник шлейфы загрязнения которые могут простираться на мили в пределах водоносного горизонта. Эти соединения могут очень медленно разлагаться. Обычно они находятся в непосредственной близости от места первоначального разлива или утечки, где их захватили капиллярные силы.[7]

Проницаемые реактивные барьеры

Основная статья: Проницаемые реактивные барьеры

Некоторые проницаемые реактивные барьеры используют химические процессы для восстановления грунтовых вод.

Технологии физического лечения

Накачать и лечить

Перекачка и очистка - одна из наиболее широко используемых технологий восстановления грунтовых вод. В этом процессе грунтовые воды перекачиваются на поверхность и подвергаются биологической или химической обработке для удаления примесей.

Барботаж воздуха

Барботаж - это процесс вдувания воздуха непосредственно в грунтовые воды. По мере подъема пузырьков загрязняющие вещества удаляются из грунтовых вод путем физического контакта с воздухом (т. Е. Зачистки) и переносятся в ненасыщенную зону (т. Е. В почву). По мере проникновения загрязняющих веществ в почву удаление паров почвы система обычно используется для удаления паров.[8]

Двухфазная вакуумная экстракция

Двухфазная вакуумная экстракция (DPVE), также известная как многофазная экстракция, представляет собой технологию, в которой используется система высокого вакуума для удаления как загрязненных грунтовых вод, так и почвенного пара. В системах ДПВЭ в зоне загрязненных почв и грунтовых вод устанавливается высоковакуумный колодец с экранированным участком. Системы экстракции жидкости / пара понижают уровень грунтовых вод, и вода быстрее течет в колодец. DPVE удаляет загрязнения сверху и снизу уровня грунтовых вод. Поскольку уровень грунтовых вод вокруг колодца понижается из-за откачки, ненасыщенная почва обнажается. Эта область, называемая капиллярная кайма, часто сильно загрязнен, поскольку он содержит нерастворенные химические вещества, химические вещества, которые легче воды, и пары, которые вышли из растворенных грунтовых вод внизу. Загрязнения во вновь открытой зоне можно удалить путем отвода пара. Оказавшись над землей, извлеченные пары, жидкие органические вещества и грунтовые воды отделяются и обрабатываются. Использование двухфазной вакуумной экстракции с этими технологиями может сократить время очистки на объекте, поскольку капиллярная кайма часто является наиболее загрязненной зоной.[9]

Мониторинг-сбор нефти из скважин

Мониторинговые скважины часто бурятся с целью отбора проб грунтовых вод для анализа. Эти скважины, которые обычно имеют диаметр шести дюймов или меньше, также могут использоваться для удаления углеводородов из шлейфа загрязняющих веществ в подземном водоносном горизонте с помощью ленточного нефтесборщика. Ленточные нефтесборщики, которые имеют простую конструкцию, обычно используются для удаления нефти и других плавающих углеводородных загрязнителей из промышленных систем водоснабжения.

Нефтяной скиммер из контрольной скважины восстанавливает различные виды нефти, от легкого жидкого топлива, такого как бензин, легкое дизельное топливо или керосин, до тяжелых продуктов, таких как нефть № 6, креозот и каменноугольная смола. Он состоит из непрерывно движущегося ремня, который работает на шкивной системе с приводом от электродвигателя. Материал ремня имеет сильное сродство к углеводород жидкости и для проливания воды. Лента, перепад высот которой может составлять более 100 футов, опускается в мониторинговую скважину за границу раздела LNAPL / вода. По мере того, как ремень движется через этот интерфейс, он улавливает жидкие углеводородные загрязнения, которые удаляются и собираются на уровне земли, когда ремень проходит через механизм очистки. До такой степени, что DNAPL углеводороды оседают на дне контрольной скважины, и нижний шкив ленточного скиммера достигает их, эти загрязнения также могут быть удалены нефтесборщиком контрольной скважины.

Как правило, ленточные скиммеры удаляют очень мало воды вместе с загрязняющими веществами, поэтому для сбора любой оставшейся углеводородной жидкости можно использовать простые сепараторы водосливного типа, что часто делает воду пригодной для возврата в водоносный горизонт. Поскольку маленький электродвигатель потребляет мало электроэнергии, его можно запитать от солнечные панели или ветряная турбина, что делает систему самодостаточной и устраняет затраты на подачу электричества в удаленное место.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-12-28. Получено 2014-08-09.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ а б Хейман, М., и Дюпон, Р. Р. (2001). Подземные воды и восстановление почв: проектирование процессов и оценка стоимости проверенных технологий. Рестон, Вирджиния: ASCE Press.
  3. ^ "Часто задаваемые вопросы об Акае". Акая. Получено 2015-09-14.
  4. ^ «Биовентинг», Центр общественного экологического надзора (CPEO). Проверено 29 ноября 2009.
  5. ^ «Биослерпинг», Центр общественного экологического надзора (CPEO). Проверено 29 ноября 2009.
  6. ^ Стюарт, Роберт. «Восстановление грунтовых вод» В архиве 2016-05-07 в Wayback Machine, 2008-12-23. Проверено 29 ноября 2009.
  7. ^ «Повышенное восстановление сурфактанта», Центр общественного экологического надзора (CPEO). Проверено 29 ноября 2009.
  8. ^ «Воздушный барботаж», Центр общественного экологического надзора (CPEO). Проверено 29 ноября 2009.
  9. ^ «Двухфазная экстракция», Центр общественного экологического надзора (CPEO). Проверено 29 ноября 2009.
  10. ^ «Альтернатива сцеживанию и лечению» Боб Тибодо, Интернет-журнал Water, 27 декабря 2006 г.

внешняя ссылка