15. Techniki rekultywacji podłoży zdegradowanych.pdf

15. Techniki rekultywacji podło ż y zdegradowanych.

rekultywacja gruntów - rozumie się przez to nadanie lub przywrócenie gruntom

zdegradowanym albo zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych

przez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu, poprawienie właściwości fizycznych i

chemicznych, uregulowanie stosunków wodnych, odtworzenie gleb, umocnienie

skarp oraz odbudowanie lub zbudowanie niezbędnych dróg,

Proces rekultywacji obejmuje trzy podstawowe rodzaje działań

Zabiegi techniczne związane z ukształtowaniem rzeźby terenu oraz warunków

wodnych w układzie najbardziej korzystnym dla zamierzonych upraw roślin oraz

przyszłego wykorzystania.

II.

Zabiegi mające na celu zainicjowanie na zdegradowanym terenie procesów

tworzenia się gleby poprzez detoksykację gruntu oraz wytworzenie warstwy

glebotwórczej.

III.

Zabiegi biotechniczne związane z wprowadzanie roślinności z uwzględnieniem

następstwa gatunków od roślin pionierskich do docelowych.

1.1 Cel i ogólny podział zabiegów

Celem tych zabiegów jest przywrócenie zanieczyszczonemu podłożu gruntowemu

w miarę możliwości:

V pierwotnej postaci i właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych,

umożliwiających wykorzystywanie podłoża do celów budowlanych;

V pierwotnych

właściwości

biologiczno-chemicznych,

umożliwiających

wykorzystywanie podłoża do celów produkcji rolnej i leśnej;

V pierwotnych walorów rekreacyjnych.

Wybór sposobu rekultywacji, rozumianego jako oczyszczanie podłoża gruntowego z

różnorodnych zanieczyszczeń, zależy od następujących czynników:

V rodzaju gruntu i budowy podłoża gruntowego (np. grunty niespoiste, spoiste,

organiczne, podłoża gruntowe jednorodne lub uwarstwione, obecność i ruch

wody gruntowej);

V rodzaju zanieczyszczeń, ich stężenia, stanu skupienia (np. lotny, ciekły, stały),

właściwości chemicznych i fizycznych oraz podatności na biodegradację;

V wielkości zanieczyszczonego podłoża gruntowego (powierzchnia, głębokość);

V czasu trwania zanieczyszczenia (dni lub lata);

V sposobu wykorzystania oczyszczonego podłoża w przyszłości (np. tereny

budowlane, rolniczo-leśne, rekreacyjne).

W poszczególnych sposobach oczyszczania podłoża gruntowego względnia się i

wykorzystuje charakterystyczne różnice pomiędzy właściwościami zanieczyszczeń

oraz właściwościami ziaren i cząstek gruntu. W przypadku zanieczyszczeń bierze się

przede wszystkim pod uwagę ich lotność, rozpuszczalność w wodzie lub w

rozpuszczalnikach organicznych, podatność na rozkład chemiczny lub techniczny

oraz podatność na biodegradację. W przypadku gruntów uwzględnia się rozmiar i

kształt ziaren i cząstek, gęstość właściwą oraz zdolność adsorpcji i absorpcji

zanieczyszczeń.

Zabiegi oczyszczające stosowane w przypadku podłoża gruntowego

zanieczyszczonego substancjami ropopochodnymi można najogólniej podzielić na

dwie podstawowe grupy:

V oczyszczanie w warunkach ex-situ (tzu. poza miejscem naturalnego

występowania)

V oczyszczanie w warunkach in-situ (tzn. bezpośrednio w miejscu

występowania gruntów zanieczyszczonych).

1.2 Techniki oczyszczania podłoża gruntowego ex-situ

Istota technik oczyszczania podłoża gruntowego ex-situ z zanieczyszczeń

substancjami ropopochodnymi polega na wydobyciu zanieczyszczonego gruntu z

miejsca jego występowania i przetransportowaniu go w nowe wytypowane miejsce, w

którym jest on poddawany odpowiedniej technologii oczyszczania. Wydobywanie

oraz transport większych objętości gruntów zanieczyszczonych substancjami

ropopochodnymi są bardzo kosztowne, a ponadto powodują możliwość uwalniania

się z gruntu do atmosfery od 60% do 90% zanieczyszczeń lotnych i dodatkowego

skażenia powietrza, stanowiąc tym samym zagrożenie dla ludzi.

1.2.1 Płukanie gruntu

Oczyszczanie gruntu za pomocą płukania polega na usuwaniu zanieczyszczeń

`rozpuszczalnych w czynniku ekstrahującym poprzez intensywne mieszanie gruntu i

ekstrahenta, oddzieleniu oczyszczonych cząstek gruntu od roztworu i oczyszczeniu

roztworu płuczącego.

Stosuje się dwie metody usuwania zanieczyszczeń z gruntu: rozpuszczanie lub

rozpraszanie w roztworze ekstrahującym. Do płukania może być wykorzystywana

woda, roztwory kwasów, roztwory zasad lub rozpuszczalniki. Dodatkowo, w celu

ułatwienia przebiegu procesów, do wody dodaje się związki kompleksujące lub środki

powierzchniowo czynne, stymulujące desorpcję i rozpuszczanie zanieczyszczeń. W

celu zwiększenia efektywności proces usuwania zanieczyszczeń z gruntu można

prowadzić pod zwiększonym ciśnieniem.

Do oddzielenia zanieczyszczonego roztworu od oczyszczonego gruntu stosuje się

różne sposoby, wykorzystujące różnice w wymiarach, kształcie i gęstości cząstek, jak

również różnice w prędkości ich opadania oraz właściwości magnetyczne. Do

oddzielenia zanieczyszczeń stosuje się hydrocyklony, układy oparte na złożach

fluidalnych, spiralne układy Humphreya, wibratory i inne.

Dodatkowy, poważny problem stanowią silnie zanieczyszczone wody popłuczncz

ne, poddawane efektywnym procesom oczyszczania, w wyniku, których powstają

znaczne ilości osadu klasyfikowanego jako odpad niebezpieczny. Zatem w dalszej

kolejności konieczne jest albo unieszkodliwienie osadu np. metodami termicznymi,

albo kontrolowane jego składowanie.

Płukanie gruntu nic jest w pełni skutecznym sposobem usuwania.

zanieczyszczeń, ponieważ część z nich może być zatrzymywana miedzy ziarnami

przez siły przyciągania kapilarnego. Technika płukania gruntu jest przydatna do

usuwania zanieczyszczeń organicznych i metali ciężkich z gruntów piaszczystych o

zawartości cząstek ilastych oraz substancji organicznych nic przekraczających 10%

do 15%

1.2.2 Termiczne oczyszczanie gruntu

Termiczne oczyszczanie gruntów w zależności od zastosowanej temperatury

dzieli się na niskotemperaturowe i wysokotemperaturowe.

Oczyszczanie niskotemperaturowe przebiega w temperaturach do 750°C i polega

na podgrzaniu gruntu do temperatury niezbędnej do odparowania organicznych

zanieczyszczeń, których pary następnie są kierowane do spalania lub poddawane

kondensacji. Ten sposób stosowany-jest do oczyszczania gruntów niespoistych

zanieczyszczonych lżejszymi frakcjami ropy naftowej.

Oczyszczanie wysokotemperaturowe wymaga stosowania temperatur w granicach

800 do 1100°C, gdyż polega na spalaniu zanieczyszczeń organicznych gruntu w

odpowiednio skonstruowanych, obrotowych piecach umożliwiających stały kontakt

cząstek gruntu z gorącymi gazami palnika. .Jest stosowane do oczyszczania głównie

gruntów gliniastych zanieczyszczonych cięższymi frakcjami ropy naftowej.

Termiczny

sposób

oczyszczania

jest

również

przydatny

usuwania

halogenowanych substancji organicznych, przy czym - aby nie dopuścić do emisji

dioksyn konieczne jest utrzymanie w dopalaczu temperatury powyżej 1000 do

1100°C .

1.2.3 Bioremediacja gruntu

W praktyce inżynierskiej stosuje się dwie zasadnicze biologiczne metody

usuwania z gruntu zanieczyszczeń substancjami ropopochodnymi: zabiegi

agrotechniczne np. kompostowanie w pryzmach oraz oczyszczanie w bioreaktorach.

Obie techniki polegają na wspomaganiu naturalnych procesów mineralizacji

zanieczyszczeń przez stworzenie optymalnych warunków (temperatura, zawartość

wilgoci, pH, Eh, akceptor elektronów, obecność odpowiednich mikroorganizmów) dla

mikrobiologicznego rozkładu zanieczyszczeń

W metodzie agrotechniczne j wydobyty, zanieczyszczony grunt układany jest w

postaci cienkich warstw o grubości od 0,5 m do 1,0 m na powierzchni odpowiednio

skonstruowanej, nieprzepuszczalnej warstwy podkładowej, wyposażonej w system

drenażu (rys 1). Regularne spulchnianie tak ułożonego zanieczyszczonego gruntu

zapewnia dostęp tlenu tlenowym mikroorganizmom, rozkładającym

zanieczyszczenia. Możliwe jest także nawadnianie i dostarczanie roztworów soli

biogennych oraz pierwiastków śladowych. Procesy rozkładu można przyspieszyć

przez przykrycie warstw gruntu rodzajem namiotu, wymuszone natlenienie oraz

podniesienie temperatury zanieczyszczonej warstwy. Metoda jest przydatna do

usuwania zanieczyszczeń łatwo przyswajalnych przez mikroorganizmy. Można ją

stosować od jednego do trzech razy w roku.'

Rys. 1.

Jej odmianę stanowi bioremediacja zanieczyszczonego gruntu (zmieszanego z

odpowiednimi dodatkami przyspieszającymi samooczyszczanie), układanego w

pryzmach z warstwami wentylacyjnymi i odpowiednio uszczelnionym dnem. W celu

przyspieszenia procesów biodegradacji - pryzmę gruntu zanieczyszczonego zrasza

się wodnymi rozworami miogenów.

Z przeprowadzonych badań wynika, że w warunkach krajowych w piaskach ilość

węglowodorów w ciągu 80 dni ulega prawie całkowitej redukcji (98%), a w glinach

może być zredukowana o około 68%.

Oczyszczanie gruntu w bioreaktorze polega na kontrolowanym, biologicznym

procesie rozkładu zanieczyszczeń. Nawodniona masa zanieczyszczonego gruntu w

warunkach stałego kontaktu z biomasą mikroorganizmów, przy odpowiednim

zaopatrzeniu w tlen i substancje biogenne, jest efektywniej oczyszczana niż w

poprzedniej metodzie. Jednakże proces jest bardziej złożony i wymaga bardziej

skomplikowanych i kosztownych urządzeń.

W niektórych przypadkach niska dostępność licznych zanieczyszczeń organicz-

nych dla mikroorganizmów, m.in. spowodowana ich sorpcją na cząstkach gruntu,

może przyczyniać się do niewystarczającej efektywności procesu oczyszczania. W

konsekwencji koncentracja resztkowa może przekraczać koncentrację dopuszczalną.

W takich przypadkach konieczne jest zastosowanie dodatkowego wspomagania

procesu oczyszczania, polegającego na:

V wprowadzaniu zaszczepki z odpowiednich mikroorganizmów

(bioaugmentacja), co głównie ma miejsce przy usuwaniu z gruntu

chlorowanych węglowodorów;

V podziale gruntu na dwie frakcje: podatną oraz niepodatną na biodegradację;

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: