Nhóm 12 các phương pháp cải tạo và xử lý đất ô nhiễm

Phương pháp ổn định và đóng rắn Gắn vào các vật liệu chất dẻo nhiệt • Các vật liệu dẻo nhiệt được nóng chảy và trộn với vật liệu ô nhiễm trong bể đặc biệt, khuấy trộn mạnh và tạo thành

Phương pháp ổn định và đóng rắn

2. Đặc trưng

•. Phụ thuộc vào thời gian Các KL nặng thường có thời gian cố định ngắn Các hợp chất hữu cơ như các hóa chất bảo vệ thực vật bị cố định vào cấu trúc các khoáng chất hoặc chất mùn, chúng có thể trở nên linh động hoặc dễ tiêu sinh học

•. Được sử dụng khá rộng rãi nhưng chỉ ở trên các quy mô nhỏ do chi phí giá thành cao Ngoài ra cần có các biện pháp xử lý sơ bộ và cần có các chương trình quan trắc phù hợp nhằm phòng tránh rò rỉ ra môi trường xung quanh

• Bitum có màu nâu hoặc đen, có các đặc tính kết dính và không thấm nước.

• CON được gắn vào bitum nóng chảy, sau đó được làm nguội và gắn chặt trong đó

• Thường được áp dụng ở các nhà máy sản xuất xi măng

Phương pháp ổn định và đóng rắn

 Gắn vào các vật liệu chất dẻo nhiệt

• Các vật liệu dẻo nhiệt được nóng chảy và trộn với vật liệu ô nhiễm trong bể đặc biệt, khuấy trộn mạnh và tạo thành đ dạng bùn đồng nhất

• Sau khi làm lạnh chất rắn có thể được thải bỏ an toàn

• Chất dẻo nhiệt : nhựa đường, paraphin, polyethylen, polypropylen…

 Ép đùn PE

• Đất ô nhiễm được trộn với chất gắn poly ethylene, đun nóng và đem đi làm nguội

• Chất rắn thu được có thể thải bỏ hoặc sử dụng theo cách khác

• Các vật liệu dạng mịn như tro xỉ,bụi lò, đá bọt được trộn với chất ô nhiễm,nước và chất trợ dạng kiềm

• KLN có thể kết tủa trong lớp bùn, hỗn hợp sau đó được đóng rắn để lưu giữ các CON hữu cơ

Phương pháp ổn định và đóng rắn

• Chất ô nhiễm được gắn vào thủy tinh nguyên khối quá trình được thực hiện in-situ hay ex-situ

• Thủy tinh hóa in-situ được thực hiện bằng cách đưa điện cực graphite vào đất và nung nóng đến 1600-1800 độ Tại nhiệt độ đó đất bị nóng chảy và tạo thành các khối thủy tinh Trong quá trình làm nguội, các chất ô nhiễm hữu cơ bị nhiệt phân, phân hủy thành khí , còn KLN được ổn định trong khối thủy tinh

• Thủy tinh hóa ex-situ được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt, CON đc trộn với borosilicate và soda để tạo thành các khối thủy tinh rắn

 Các công nghệ xử lý nhiệt đang giữ một vị trí quan trọng trong việc khắc phục các vùng đất bị ô nhiễm bởi khả năng xử lý nhanh cũng như khả năng đáp ứng tốt các tiêu chuẩn hiện hành Tuy nhiên, việc duy trì nhiệt độ cao dẫn tới việc tồn nhiều năng lượng và có thể làm hỏng các tính chất của đất.

Phương pháp xử lý nhiệt

 Phương pháp xử lý nội vi ( in-situ thermal remediation)

Một số phương pháp tiêu biểu gồm:

• Chiết hơi tăng cường ( steam enchanced extraction)

• Hệ thống làm nóng điện trở ( electrical resistance heating)

• Phương pháp giải hấp nhiệt nội vi ( in-situ thermal desorption)

• …

 Phương pháp xử lý ngoại vi

• Đốt

• Nhiệt phân

 Chiết hơi tăng cường ( steam enchanced extraction)

• Phương pháp hơi nước sử dụng tốt trong các vùng đất có khả năng thấm nước tốt, chúng được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý những vùng đất bị nhiễm dầu hơi nước được tạo ra phía trên, sau đó được bơm qua các giếng đào xuống phía dưới vùng cần xử lý

Phương pháp xử lý nhiệt

 Hệ thống làm nóng điện trở ( electrical resistance heating)

 Phương pháp làm nóng điện trở là quá trình truyền điện qua đất đến các điện trở để làm nóng các điện cực đặt trong lòng đất qua đó gián tiếp làm nóng vùng đất cần xử lý Có 2 phương pháp chính, gia nhiệt 3 pha và gia nhiệt 6 pha Khi nhiệt độ đạt tới điểm sôi của chất ô nhiễm, hơi được sinh ra trong lòng đất và sẽ thoát ra ngoài qua các giếng được đào Phương pháp này khá hiệu quả khi được sử dụng để loại bỏ các dung môi hữu

cơ chứa clo (CVOCs)

Phương pháp giải hấp nhiệt nội vi

Phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp giải hấp nhiệt trong ngoại vi

 Phương pháp cháy âm ỉ ( smoldering)

• Smoldering là quá trình cháy không lửa mà truyền nhiệt ra xung quanh nếu như nhu cầu về nhiên liệu và oxy được đáp ứng đủ Quá trình đốt cháy chuyển chất ô nhiễm thành nhiệt, CO2 và nước, do đó loại bỏ được yêu cầu về nhiên liệu cần bổ sung Nhiệt độ trung bình của phương pháp này là 600 đến 1100oC

• Ban đầu, người ta sẽ phun không khí vào và gia nhiệt để bắt đầu quá trình đốt Sau khi vùng cần xử lý cháy thì có thể ngừng gia nhiệt, trong khi việc cấp khí cần phải diễn ra trong suốt quá trình Miễn là lượng oxy và nhiên liệu còn đủ, lượng nhiệt tổn thất là tối nhiểu, quá trình cháy sẽ tự duy trì, cùng đó là lượng nhiệt sẽ di chuyển lan rộng ra theo luồng không khí trong đất việc loại bỏ chất ô nhiễm chủ yếu dựa vào các phản ứng cháy, ngoài ra còn xảy ra các quá trình nhiệt phân và giải hấp việc xử lý khí bốc lên cũng cần được đảm bảo thường

sẽ có hệ thống thu các khí ô nhiễm ở trên mặt đất để đem đi xử lý.

Phương pháp xử lý nhiệt

 Đốt( incineration)

• Đốt trong lòng đất mà không cần đào lên tương đối khó, tốn nhiều chi phí và khó tiên đoán Vì vậy mà đốt là phương pháp thường được sử dụng như là phương pháp ngoại vi (ex situ) gồm công đoạn đào đất lên và đốt trong các thiết bị nhiệt như là: lò quay, lò phản ứng tầng sôi… sau quá trình đốt, đất cần phải được làm ẩm trở lại để kiểm soát bụi cũng như được tái sử dụng cho các mục đích khác Tùy điều kiện chất lượng đất mà người

ta đốt ở các nhiệt độ khác nhau nhưng cơ bản là trong khoảng từ 600 đến 1200oC lượng oxy thường được duy trì ở mức 10% lượng khí vào tùy thuộc vào chất ô nhiễm ngoài đất và khí, quá trình đốt cũng tạo ra tro, thường được thải ra bãi chôn lấp

 Nhiệt phân

• Phương pháp nhiệt phân là việc gia nhiệt của đất bị ô nhiễm trong môi trường không có hoặt thiếu oxy, trong khoảng từ 400 – 1200oC với nhiều loại chất thải nguy hại phương pháp này cũng được áp dụng với đất bị nhiễm đầu mỏ hay các hydrocacbon, khi nhiệt độ tăng lên, các hydrocácbon phân tử lượng thấp sẽ hấp thu nhiệt đến nhiệt độ sôi Khi nhiệt độ trên 250oC, các liên kết hóa học như là C-S, C-H, C-C bị đứt ra hình thành các gốc tự do Các gốc tự do nhanh chóng phản ứng hình thành một chuỗi các phản ứng nối tiếp nhau tạo nên các hydrocácbon phân tử nhẹ, chúng được cuốn đi theo không khí Do đó, ta có thể loại bỏ được các hydrocácbon phân tử lượng lớn mà không cần đạt đến nhiệt độ sôi của nó

Cải tạo đất bằng dòng điện

Dùng một dòng điện cường độ thấp, tác động trực tiếp qua cặp điện cực cắm xuống đất ở mỗi đầu của khối đất bị ô nhiễm dòng điện sẽ gây nên điện thế thẩm thấu và làm các ion di chuyển Các ion và nước sẽ di chuyển về phía các điện cực khác nhau Các ion kim loại, ion amoni, và các hợp chất tích điện dương sẽ chuyển sang cực âm Các anion như clorua, cyanua, florua, nitrat, và các hợp chất hữu cơ tích điện âm di chuyển về phía cực dương

 Cấu tạo đơn giản:

Cải tạo đất bằng dòng điện

Sự di chuyển của chất gây ô nhiễm là do nước trong đất Khi áp dụng điện trường trong quá trình xử lý, các phân

tử nước tích điện dương sẽ di chuyển đến cực âm Khi các cation di chuyển đến điện cực âm sẽ đi qua các lỗ rỗng chứa nước ở tốc độ cao và kéo các phân tử nước di chuyển cùng với chúng Điều này dẫn đến lượng nước lớn chuyển từ anot sang catot (Jane E Apatoczky, 1992) Sự chuyển động của các phân tử nước trong lớp điện kép bị ảnh hưởng bởi điện thế zeta, đó là điện thế được tạo thành bởi các lớp điện tích xung quanh hạt đất Giá trị điện thế này thường là âm và dao động từ -10 đến -100mV đối với bùn và đất sét Dòng chảy sẽ bị đảo ngược nếu điện thế zeta mang giá trị dương và điều này có thể xảy ra nếu nồng độ chất gây ô nhiễm là đủ cao

trong các lỗ rỗng, hằng số điện môi và độ linh động của ion Nó được biểu hiện như sau:

Cải tạo đất bằng dòng điện

• Tốc độ di chuyển của ion là một hàm của độ linh động ion, số lượng và nồng độ dung dịch điện phân Tốc độ di chuyển của ion theo phương trình:

 Electrophoresis:

• Đây là sự di chuyển của keo đối với các điện cực và tương tự như Electromigration

Cải tạo đất bằng dòng điện

 Các quá trình vật lý và hóa học có liên quan: điện phân, khuếch tán, hấp thu, hấp thu, giảm oxy hóa.

 Điện phân:

• Đây là phản ứng xảy ra ở cực dương và cực âm khi điện trường được áp dụng Sự phân hủy nước xảy ra ở các điện cực Quá trình oxy hoá xảy ra ở các anode và các ion hydro H + và khí oxy được tạo ra Phản ứng khử xảy ra gần canot và hydroxyl OH - và khí hydro được tạo ra Điều này được thể hiện bằng các phương trình sau:

 Khuếch tán

• Sự khuyếch tán là quá trình mà các chất gây ô nhiễm di chuyển do sự khác biệt về gradient nồng độ Điều này thường không đáng kể trong việc vận chuyển chất ô nhiễm trong quá trình phục hồi Mức độ khuếch tán phụ thuộc vào độ linh động của ion, độ xốp của môi trường và nồng độ của chất ô nhiễm Tốc độ khuếch tán được cho bởi:

Cải tạo đất bằng dòng điện

 Hấp phụ-hấp thụ:

• Sự hấp phụ liên quan đến sự di chuyển các chất gây ô nhiễm từ nước trong các lỗ rỗng đến các hạt đất Sự hấp thu là sự đảo ngược của sự hấp phụ và liên quan đến việc vận chuyển chất gây ô nhiễm từ đất đến nước rò rỉ

 Sự kết tủa- hòa tan:

• Cả hai quá trình đều phụ thuộc nhiều vào độ pH và xảy ra tùy thuộc vào vị trí của chúng Chất gây ô nhiễm có thể bị kết tủa hoặc hòa tan trong quá trình xử lý Các chất gây ô nhiễm hòa tan sẽ được loại bỏ dễ dàng hơn so với các chất gây ô nhiễm kết tủa trong đất

 Khử- oxy hóa:

 Các phản ứng khử xảy ra trong quá trình xử lý Một số cation kim loại kết tủa gần cực âm, hóa trị của các ion kim loại quyết định độ hòa tan của chúng và do đó có thể ảnh hưởng đến việc loại bỏ chúng trong đất

 Khử- oxy hóa:

• Các phản ứng khử xảy ra trong quá trình xử lý Một số cation kim loại kết tủa gần cực âm, hóa trị của các ion kim loại quyết định độ hòa tan của chúng và do đó có thể ảnh hưởng đến việc loại bỏ chúng trong đất

Cải tạo đất bằng dòng điện

 sử dụng dòng điện trực tiếp

Được sử dụng cho việc loại bỏ phenol, nitrobenzen và thuốc trừ sâu Dòng điện DC được áp dụng để phá vỡ liên kết giữa các hợp chất hữu cơ ô nhiễm và hạt đất, các chất ÔN hòa tan vào dung môi, theo cơ chế vận chuyển

Electroosmosis đến điện cực canot và được loại bỏ

 phương pháp điện động học kết hợp với Fenton

Được sử dụng để loại bỏ phenol và các hydrocabon chứa halogen

Dưới tác dụng của dòng điện DC xảy ra quá trình phân ly H2O2 thành nhóm OH- và gốc OH tự do Các hợp chất hữu

cơ sẽ di chuyển đến catot theo cơ chế electro osmosis và diễn ra sự phân hủy các chất ÔN bởi gốc OH tự do

Các chất hoạt động bề mặt được sử dụng sẽ thấm sâu vào đất tương tác với các thành phần ÔN Quá trình di chuyển CÔN xảy ra theo cơ chế electro-osmosis và electrophoresis.

Các chất hoạt động thường dùng là:

• Anionic- Sodium dodecyl sulfate (SDS)

• Cationic- Cetyltrimethylammonium chloride (CTAC)

• Biological-β-cyclodextrin

 điện động kết hợp với sinh học

 Sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa chất ÔN thành những sản phẩm ít độc hơn, hoặc oxi hóa thành CO2 và H2O.

 Dòng điện giúp tăng khả năng linh động và đưa chất ÔN tới vị trí của các VSV Các VSV phân giải thường được sử dụng là: spigomonas

sp, mycobacterium sp, pseudomonas sp, thiobacillus ferrooxidans.

Cải tạo đất bằng dòng điện

 điện động kết hợp với sóng siêu âm

Ứng dụng của các phương pháp

Cải tạo đất bằng dòng điện

• Hiệu quả giảm mạnh đối với đất ô nhiễm có độ ẩm dưới 10% Hiệu quả tối đa xảy ra nếu lượng ẩm từ 14-18%

• Các thử nghiệm gần đây tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore đã chỉ ra những vấn đề khi sử dụng phương pháp vào dung dịch lỏng không phải nước trong đất ( DNAPL ), bởi vì dung dịch có khả năng gây tắc hệ thống

• Linh hoạt sử dụng trong cả phương pháp in-situ và ex-situ Tuy nhiên in-situ tiêu tốn chi phí thấp hơn trong việc xử lý.

• Ở đất không bão hòa, việc bổ sung nước tăng độ ẩm có thể có khả năng rửa chất gây ô nhiễm làm lan truyền chất ô nhiễm

• Sự hiện diện của vật liệu kim loại hoặc vật liệu cách điện chôn dưới đất có thể gây ra sự thay đổi độ dẫn điện của đất.

• Điện cực kim loại có thể tan ra do điện phân và đưa các sản phẩm ăn mòn vào đất Cần sử dụng các điện cực làm bằng vật liệu trơ như cacbon, graphite hoặc platin.

www.themegallery.com

Add your company slogan