0618-Miertus
.pdf
ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ |
IN SITU |
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
В. Физико-химические методы
Экстракция почвы паром (11)
Основные классы загрязняющих веществ: галогенсодержащие и другие летучие органические соединения.
Общая |
Чувстви- |
Время очи- |
Надежность и |
Необходимые |
Безопасность |
Общественное |
стоимость |
тельность |
стки |
техническое |
данные |
|
мнение |
|
|
|
обслуживание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Данный 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: При применении данной технологии не требуется усиленного контроля используемого оборудования.
В связи с тем, что загрязняющие вещества находятся под вакуумом, существует вероятность выбросов данных веществ в окружающую среду.
Данный метод используется уже многие годы.
Недостатки: Высокие концентрации органических веществ ограничивают испарение токсикантов.
Ухудшает микробиологическое состояние почвы.
НАЦИОНАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО «ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ» |
31 |
СПРАВОЧНИК: ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
В. Физико-химические методы
Экстракция почвы паром при повышенных температурах (12)
Основные классы загрязняющих веществ: галогенсодержащие и другие низко ле-
тучие органические соединения.
Общая |
Чувстви- |
Время |
Надежность и |
Необходимые |
Безопас- |
Общественное |
стои- |
тельность |
очистки |
техническое |
данные |
ность |
мнение |
мость |
|
|
обслуживание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
1 |
2 |
2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Подобно экстракции почвы паром по технологии ex situ, применение данной технологии требует дополнительного источника тепла. Дополнительный нагрев увеличивает летучесть веществ, что способствует более полному их удалению. В качестве источников тепла могут выступать горячий воздух или закачиваемый пар, электро/радиочастотный нагреватель. Следует принимать во внимание возможное взаимодействие токсичных веществ со средой. В зависимости от используемого оборудования могут достигаться различные температуры нагревания субстрата.
Данная технология может быть использована по отношению к пестицидам, летучим органическим соединениям или топливу.
Преимущества: Ввиду того, что загрязняющие вещества находятся под вакуумом, вероятность попадания их в окружающую природную среду снижается.
Недостатки: Технология может оказаться неэффективной ввиду наличия гетерогенного субстрата.
Чрезмерное увлажнение почвы может препятствовать удалению токсикантов.
Технология работает только в вадозной зоне.
32 |
РОССИЙСКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО |
ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ |
IN SITU |
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
В. Физико-химические методы
Электромелиорация (14)
Основные классы загрязняющих веществ: тяжелые металлы, полярные органические соединения.
Общая |
Чувстви- |
Время |
Надежность и |
Необхо- |
Безопасность |
Общественное |
стоимость |
тельность |
очистки |
техническое об- |
димые |
|
мнение |
|
|
|
служивание |
данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
1 |
3 |
2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Электроды располагают в почве таким образом, чтобы зараженная зона оказалась между ними. Под действием электрического поля постоянного тока загрязняющие вещества мигрируют сквозь почву к аноду и катоду. Затем они проходят ряд стадий, включающих осаждение, адгезию на поверхности электрода или обработку ex situ на очистительном оборудовании. В зависимости от типа загрязняющего вещества потоки жидкости (возможно содержащие специфические добавки для более полной десорбции загрязняющих веществ) могут дополнительно циркулировать через обрабатываемые участки с целью увеличения подвижности токсикантов.
Преимущества: Данный метод потенциально может применяться для удаления металлосодержащих загрязняющих веществ высоких концентраций.
Недостатки: Электромелиорация является развивающейся технологией: не установлено будет ли этот метод эффективно работать для широкой выборки почв и загрязняющих веществ.
Данный метод чувствителен к гетерогенным поверхностям, встречающимся в обрабатываемой зоне. Это предполагает проведение дополнительной экстенсивной обработки участка.
Последствием применения электромелиорации является закисление обрабатываемого участка (величина рН часто составляет 2-4).
Химические процессы, входящие в процесс электромелиорации (например, электрохимические реакции, механизмы миграции) являются довольно сложными. Во многих случаях, перед крупномасштабной обработкой почвы, требуется предварительный отбор проб.
Реакции восстановления/окисления могут приводить к образованию нежелательных побочных продуктов.
НАЦИОНАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО «ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ» |
33 |
СПРАВОЧНИК: ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
В. Физико-химические методы
Промывка почвы (15)
Основные классы загрязняющих веществ: галогенсодержащие и другие летучие
органические соединения, неорганические |
соединения, радионуклиды. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Общая |
Чувстви- |
Время |
Надежность и |
|
Необхо- |
Безопасность |
Общественное |
стоимость |
тельность |
очистки |
техническое об- |
|
димые |
|
мнение |
|
|
|
служивание |
|
данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
3 |
2 |
|
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Подобно технологии ex situ, для вымывания загрязняющих веществ из почвы используется вода (со специальными добавками). Впоследствии используемая вода собирается и очищается. При использовании данной технологии необходимо учитывать наличие грунтовых вод с целью избежания их загрязнения.
Преимущества: Применяется для широкой выборки загрязняющих веществ.
Может использоваться для быстрой и адекватной очистки недавно образовавшегося загрязнения (например, случайно пролитая жидкость).
Недостатки: В результате неправильной обработки могут образовываться каналы на поверхности почвы, задерживающие остаточные загрязнения. Для избежания образования таких каналов необходимо заранее определять условия применения данного метода.
Использование активирующих веществ, используемых для увеличения подвижности связанных токсикантов, может способствовать дополнительной обработки почвы.
Метод мало эффективен для почв с низкой проницающей способностью.
34 |
РОССИЙСКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО |
ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ |
IN SITU |
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
В. Физико-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 веществами.
Общая |
Чувстви- |
Время очи- |
Надежность и |
Необхо- |
Безопасность |
Общественное |
стоимость |
тельность |
стки |
техническое об- |
димые |
|
мнение |
|
|
|
служивание |
данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
N/A |
1 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: По существу, данная технология идентична технологии стабилизация/затвердевание ex situ. Загрязняющие вещества заключаются в стабилизированную массу либо физическим методом (затвердевание), либо же химически. Химические процессы индуцируются между стабилизирующим агентом и загрязнителем
иснижают подвижность последнего (стабилизация). Затвердевание достигается при многократном перемешивании загрязнённой почвы с цементом (это является наибольшей сложностью в применении к in situ). В результате этого процесса образуется масса с низкой степенью выщелачивания. Природа загрязнённой почвы
исоотношение почва/реагент обуславливают конечные характеристики затвердевшей массы. В результате стабилизации образуются либо менее подвижные соединения, либо загрязнения связываются в субстрат. Это является быстрым и дешевым способом фиксации загрязняющих веществ на поверхности, но с другой стороны усложняет окончательную очистку.
Преимущества: Затвердевание/стабилизация являются относительно недорогими и простыми методами обработки почв, загрязнённых неорганическими соединениями.
Недостатки: Загрязнения не утилизируются, а только превращаются в менее подвижные.
В процессе затвердевания объём конечной массы удваивается по сравнению с первоначальным объёмом загрязненной почвы.
Факторы окружающей среды оказывают влияние на продолжительность применения данных технологий.
Необходим контроль качества конечной массы, так как она может быть токсична.
Для определения совместимости процесса с качеством загрязнения и окружающими условиями может потребоваться дополнительный мониторинг.
НАЦИОНАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО «ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ» |
35 |
СПРАВОЧНИК: ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
С. Биологические методы
Биоремедиация (17)
Основные классы загрязняющих веществ: летучие и полулетучие галогенсодер-
жащие и другие органические соединения, топливные углеводороды.
Общая |
Чувстви- |
Время |
Надежность и |
Необхо- |
Безопас- |
Общественное |
стоимость |
тельность |
очистки |
техническое об- |
димые |
ность |
мнение |
|
|
|
служивание |
данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
3 |
3 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: В настоящее время данный технический приём является предметом научных исследований. Метод основан на стимулирующем действии аборигенных почвенных микроорганизмов за счет внесения в почву питательных, кислородсодержащих и/или других компонентов, которые обычно добавляют в почву путем распыления их водных растворов или же путем запашки. При использовании данного метода часто необходима экстракция добавленной жидкости, так как в нее могут попадать загрязняющие вещества.
Недостатки: Рассматриваемый метод чувствителен к гетерогенным поверхностям, в результате чего в почве могут оставаться загрязняющие вещества.
Высокий уровень загрязнения может привести к стерилизации почвы.
Необходимо производить оценку уровня подземных вод.
Микроорганизмы могут быть недостаточно эффективными для всех типов присутствующих загрязнений.
Метод не применим для восстановления почв, загрязненных тяжёлыми металлами.
36 |
РОССИЙСКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО |
ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ |
IN SITU |
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
С. Биологические методы
Фитомелиорация (18)
Основные классы загрязняющих веществ: некоторые органические соединения,
тяжелые металлы, радионуклиды.
Общая |
Чувстви- |
Время очи- |
Надежность и |
Необхо- |
Безопасность |
Общественное |
стоимость |
тельность |
стки |
техническое об- |
димые |
|
мнение |
|
|
|
служивание |
данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
2 |
3 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Данный метод основан на посеве стойких к нефтяным загрязнениям и активизирующих почвенную микрофлору растений. Такие растения способствуют процессам разложения, стабилизации или устранения загрязняющих веществ из почвы.
Данная технология применяется в основном на окончательной стадии рекультивации загрязненных почв. При этом органические загрязняющие вещества могут модифицироваться в области корневой системы растений, а также в черенках или листьях.
Преимущества: Данный метод достаточно дешевый и не требует сложного технического обслуживания.
Недостатки: Фитомелиорация - технология, применяемая в крайних случаях, её рабочие характеристики и стоимость не достаточно оправданы.
Корни растений способны эффективно очищать почву только на определённой глубине.
От остатков растений необходимо избавляться как от вредных отходов.
Очистка сильно загрязнённых почв может быть слишком долгосрочной. Ввиду этого экономически целесообразнее использовать данный метод для восстановления почв с низкой концентрацией загрязнения.
НАЦИОНАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО «ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ» |
37 |
СПРАВОЧНИК: ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
IN SITU ТЕХНОЛОГИИ
С. Биологические методы
Естественное разложение (22)
Основные классы загрязняющих веществ: негалогенсодержащие органические со-
единения, топливо.
Общая |
Чувстви- |
Время очи- |
Надежность и тех- |
Необхо- |
Безопасность |
Общественное |
стоимость |
тельность |
стки |
ническое обслужи- |
димые дан- |
|
мнение |
|
|
|
вание |
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
1 |
3 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Данный метод не является активной технологией восстановления почв; он основывается на самоочищающейся способности окружающей среды (обычно посредством активизации аборигенной микрофлоры). Главная задача ремедиатора правильно оценить возможность использования этого метода на данной территории и проследить распространение загрязнения и очистку до завершения процесса.
Преимущества: Относительно дешевый метод.
Недостатки: В целях гарантии отсутствия риска для окружающей природной среды необходим длительный мониторинг загрязненной области.
Естественные процессы разложения загрязняющих веществ полностью не позволяют очистить территорию до требуемого уровня.
Данный метод может быть достаточно долгосрочным.
38 |
РОССИЙСКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО |
ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, НАХОДЯЩИЕСЯ НА СТАДИЯХ РАЗРАБОТОК И ВНЕДРЕНИЯ |
EX SITU |
1.3. ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, НАХОДЯЩИЕСЯ НА СТАДИЯХ РАЗРАБОТОК И ВНЕДРЕНИЯ
Ниже приводится описание нескольких новых технологий, разработанных в зарубежных лабораториях. Данные технологии находятся на стадии разработки и ещё не находят широкого применения. Более подробная информация об этих методах может быть получена в МНЦ-ЮНИДО в г. Триесте (Италия).
1.3.1. ТЕХНОЛОГИИ EX SITU
Полимерная адсорбция (23)
Основные классы загрязняющих веществ: тяжелые металлы.
Общая |
Чувстви- |
Время очи- |
Надежность и |
Необходимые |
Безопас- |
Общественное |
стоимость |
тельность |
стки |
техническое об- |
данные |
ность |
мнение |
|
|
|
служивание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N/A |
2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Для очистки загрязнённых почв используют водорастворимые полимеры, обладающие сродством к тяжёлым металлам. Растворы полимеров пропускают через почву, в результате чего происходит десорбция металлов из почвы за счет связывания их полимером. Благодаря своему строению, полимер проходит через почву, не сорбируясь. Затем раствор полимера обрабатывают по технологии ex situ для освобождения от металлов. Металлы восстанавливают, а полимер возвращают в повторный цикл. Высокая водная растворимость, способность к связыванию металлов и высокий молекулярный вес при наличии компактной структуры полимера обусловливают его уникальные свойства для удаления тяжелых металлов из загрязнённых почв.
Другая область использования таких полимеров включает обработку подземных и сточных вод.
Преимущества: Технология эффективна для удаления таких токсичных металлов, как свинец, хром и кадмий.
Недостатки: Наличие в воде оксидантов ухудшает сорбционные способности полимера.
Не полностью исследована экономичность продажи больших объёмов полимеров при их высокой стоимости.
НАЦИОНАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО «ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ» |
39 |
СПРАВОЧНИК: ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
EX SITU ТЕХНОЛОГИИ
Фотолиз (24)
Основные классы загрязняющих веществ: летучие и полулетучие органические вещества, полиядерные ароматические углеводороды, галогенсодержащие соединения, диоксины/фураны, пестициды, взрывчатые вещества и тяжёлые металлы.
Общая |
Чувстви- |
Время |
Надежность и |
Необхо- |
Безопас- |
Общественное |
стоимость |
тельность |
очистки |
техническое об- |
димые дан- |
ность |
мнение |
|
|
|
служивание |
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N/A |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Описание: Данная технология используется в крайних случаях для деструкции широкого ряда токсичных органических веществ, содержащихся в почве и/или воде путем фотокаталитического окисления или термического разложения. В рассматриваемом процессе используется вакуумная экстракция для удаления загрязняющих веществ из почвы. После конденсации загрязнения перемешиваются с полупроводниковым катализатором (например, диоксидом титана) и помещаются в реактор, находящийся под действием солнечного света или УФ-облучения. Свет активизирует образование химически активных частиц - гидроксильных радикалов, которые являются сильными окислителями и разлагают загрязняющие вещества на менее токсичные.
Некоторые научно-исследовательские центры США разработали методику проведения фотолиза органических загрязняющих веществ, содержащихся как в твёрдых, так и в жидких отходах. Использование данной методики позволяет удалять такие вещества, как пестициды, взрывчатые вещества, красители, летучие органические соединения, растворители, некоторые тяжелые металлы, фураны, диоксины, ПХБ и др. с высокой степенью эффективности.
Преимущества: Указанная технология полностью разлагает токсичные соединения в воде/почве.
Технология эффективна для удаления различных классов загрязняющих веществ до их минимального содержания.
Недостатки: Существуют немногочисленные крупномасштабные области применения и неадекватная информация о стоимости использования технологии.
Биологическое и физическое загрязнение взвешенными твердыми частицами или осадками ограничивает эффективность данной технологии.
40 |
РОССИЙСКОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ АГЕНТСТВО |