Kunnostustekniikoita on monenlaisia, mutta ne voidaan yleensä luokitella ex situ-ja In situ-menetelmiin. Ex situ-menetelmiin kuuluu pilaantuneen maaperän louhinta ja sen jälkeinen käsittely maan pinnalla sekä saastuneen pohjaveden louhinta ja käsittely maan pinnalla. In situ-menetelmillä pyritään käsittelemään saastumista poistamatta maaperää tai pohjavettä. Öljyn saastuttaman maaperän/sedimenttien kunnostamiseen on kehitetty erilaisia tekniikoita.
perinteiset kunnostustavat koostuvat maaperän louhinnasta ja kaatopaikalle ja pohjaveteen ”pumppaamisesta ja käsittelystä”. In situ-teknologioita ovat muun muassa jähmettyminen ja stabilointi, maaperän höyrynpoisto, läpäisevät reaktiiviset esteet, seurattu luonnollinen vaimennus, bioremediation-fytoremediation, kemiallinen hapetus, höyryn tehostettu uutto ja In situ terminen desorptio, ja niitä on käytetty laajalti Yhdysvalloissa.
Thermal desorptionEdit
Thermal desorption on maanparannusteknologia. Prosessin aikana desorberi haihduttaa epäpuhtaudet (esim.öljy, elohopea tai hiilivety) erottaakseen ne erityisesti maaperästä tai lietteestä. Sen jälkeen epäpuhtaudet voidaan joko kerätä tai tuhota offgas-käsittelyjärjestelmässä.
louhinta tai ruoppaus
Louhintaprosessi voi olla niinkin yksinkertainen kuin saastuneen maa-aineksen kuljettaminen säännellylle kaatopaikalle, mutta siihen voi sisältyä myös kaivetun materiaalin tuulettaminen haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) osalta. Viime aikojen edistysaskeleet kaivetun materiaalin bioaugmentoinnissa ja biostimulaatiossa ovat myös osoittaneet pystyvänsä korjaamaan puolihaihtuvat orgaaniset yhdisteet (SVOCs) paikan päällä. Jos saastuminen vaikuttaa joen tai Lahden pohjaan, voidaan ruopata Lahden mutaa tai muita silttejä savia, jotka sisältävät epäpuhtauksia (mukaan lukien jätevesilietteet, joissa on haitallisia mikro-organismeja).Viime aikoina ExSitu-kemiallista hapettumista on hyödynnetty myös pilaantuneen maaperän kunnostamisessa. Tässä prosessissa saastunut alue kaivetaan laajoille bermed-alueille, joissa niitä käsitellään kemiallisilla hapetusmenetelmillä.
pinta-aktiivinen aine enhanced aquifer remediation (sear)Edit
tunnetaan myös nimellä liukoisuus ja talteenotto, pinta-aktiivinen aine enhanced aquifer remediation process sisältää hiilivetyjä lieventävien aineiden tai erikoispinta-aktiivisten aineiden ruiskutuksen maanalaisiin pintoihin, mikä tehostaa sitoutuneen muutoin vastahakoisen ei-vesifaasinesteen (NAPL) desorptiota ja talteenottoa.
geologisissa muodostumissa, joihin voidaan toimittaa hiilivetyjä lieventäviä aineita tai erikoispinta-aktiivisia aineita, tämä lähestymistapa tarjoaa kustannustehokkaan ja pysyvän ratkaisun kohteisiin, jotka ovat aiemmin epäonnistuneet käyttämällä muita korjaavia menetelmiä. Tämä tekniikka on myös onnistunut, kun sitä käytetään ensimmäisenä vaiheena monitahoisessa korjaavassa lähestymistavassa, jossa hyödynnetään SEAR sitten In situ hapettumista, bioremediation lisälaite tai maaperän höyrynpoisto (SVE).
pumppu ja käsittely
pumppu ja käsittely tarkoittaa saastuneen pohjaveden pumppaamista pois vedenalaisen tai tyhjiöpumpun avulla ja uuttuneen pohjaveden puhdistamista siten, että se etenee hitaasti astioiden läpi, jotka sisältävät aineita, jotka on suunniteltu adsorboimaan epäpuhtaudet pohjavedestä. Maaöljyn saastuttamissa kohteissa tämä materiaali on yleensä aktiivihiiltä rakeina. Pohjaveden saastumisen vähentämiseksi voidaan käyttää myös kemiallisia reagensseja, kuten flokkulantteja ja hiekkasuodattimia. Ilman strippaus on menetelmä, joka voi olla tehokas haihtuvien epäpuhtauksien, kuten bensiinissä olevien BTEX-yhdisteiden, osalta.
useimpien biohajoavien materiaalien, kuten BTEX: n, MTBE: n ja useimpien hiilivetyjen, bioreaktoreita voidaan käyttää saastuneen veden puhdistamiseen niin, ettei sitä voida havaita. Fluidisoiduilla bed bioreaktoreilla on mahdollista saavuttaa hyvin alhaiset purkauspitoisuudet, jotka täyttävät tai ylittävät useimpien epäpuhtauksien purkuvaatimukset.
geologiasta ja maaperätyypistä riippuen pumppu ja käsittely voi olla hyvä menetelmä korkeiden epäpuhtauspitoisuuksien nopeaan vähentämiseen. Maaperän absorptio – /desorptioprosessien tasapainon vuoksi on vaikeampaa saavuttaa riittävän pieniä pitoisuuksia kunnostamisstandardien täyttämiseksi. Pumppu ja hoito ei kuitenkaan yleensä ole paras korjauskeino. Pohjaveden käsittely on kallista, ja tyypillisesti päästön puhdistaminen pumpulla ja käsittelyllä on hyvin hidasta. Se soveltuu parhaiten hydraulisen kaltevuuden säätöön ja pitää vapautuksen leviämästä edelleen. Parempia in situ-hoidon vaihtoehtoja ovat usein ilma sparge / maahöyryn uutto (AS/SVE) tai kaksivaiheinen uutto/monivaiheinen uutto (DPE / MPE). Muita menetelmiä ovat yrittää lisätä liuenneen hapen pitoisuus pohjaveden tukemaan mikrobien hajoamista yhdisteen (erityisesti maaöljy) ruiskuttamalla suoraan happea pinnan alle, tai suora injektio liete, joka hitaasti vapauttaa happea ajan (tyypillisesti magnesium peroksidi tai kalsiumoksihydroksidi).
Jähmettymis-ja stabilointityöt
Jähmettymis-ja stabilointityöllä on kohtuullisen hyvä maine, mutta myös joukko vakavia puutteita, jotka liittyvät ratkaisujen kestävyyteen ja mahdollisiin pitkäaikaisvaikutuksiin. Lisäksi sementin käytöstä aiheutuvat hiilidioksidipäästöt ovat muodostumassa merkittäväksi esteeksi sementin laajalle käytölle jähmettymis-ja vakauttamishankkeissa.
stabilointi/jähmettyminen (S/S) on kunnostus-ja käsittelytekniikka, joka perustuu sideaineen ja maaperän väliseen reaktioon epäpuhtauksien liikkuvuuden pysäyttämiseksi / estämiseksi tai vähentämiseksi.
- stabilointi tarkoittaa reagenssien lisäämistä kontaminoituneeseen materiaaliin (esim.maaperään tai lietteeseen) kemiallisesti stabiilimpien ainesosien tuottamiseksi; ja
- jähmettyminen tarkoittaa reagenssien lisäämistä kontaminoituneeseen materiaaliin, jotta saadaan aikaan fysikaalinen / dimensiollinen stabiilisuus, jotta kiinteessä tuotteessa olevat epäpuhtaudet voidaan säilyttää ja ulkoisten tekijöiden (esim. ilma, sade) pääsy estyy.
Konventionaalinen S / S on monissa maailman maissa käytössä oleva saastuneen maaperän kunnostustekniikka ja vaarallisten jätteiden käsittelytekniikka. S/S-teknologian käyttöönotto on kuitenkin ollut suhteellisen vaatimatonta, ja on havaittu useita esteitä, kuten:
- kaatopaikalle sijoittamisen suhteellisen alhaiset kustannukset ja laajamittainen käyttö;
- S/S: ää koskevien arvovaltaisten teknisten ohjeiden puute;
- epävarmuus S/S-käsitellyn materiaalin epäpuhtauspäästöjen kestävyydestä ja nopeudesta;
- kokemukset jätehuollossa käytettyjen sementin stabilointiprosessien huonosta käytöstä 1980-ja 1990-luvuilla (ends, 1992); ja
- paikan päälle jääviin immobilisoituneisiin vierasaineisiin liittyvä jäännösvastuu sen sijaan, että ne poistettaisiin tai hävitettäisiin.
in situ-hapetusedit
Uudet in situ-hapetustekniikat ovat tulleet suosituiksi monenlaisten maaperän ja pohjaveden epäpuhtauksien kunnostamisessa. Kemiallisella hapetuksella tapahtuva kunnostus tarkoittaa vahvojen hapettimien, kuten vetyperoksidin, otsonikaasun, kaliumpermanganaatin tai persulfaattien ruiskuttamista.
happikaasua tai ympäröivää ilmaa voidaan ruiskuttaa myös edistämään aerobisten bakteerien kasvua, joka nopeuttaa orgaanisten epäpuhtauksien luonnollista vaimenemista. Yksi haitta tässä lähestymistavassa on mahdollisuus vähentää anaerobinen kontaminantti tuhoaminen luonnollinen vaimennus, jos nykyiset olosuhteet parantavat anaerobiset bakteerit, jotka normaalisti elävät maaperässä mieluummin pelkistävä ympäristö. Yleensä kuitenkin aerobinen aktiivisuus on paljon nopeampi kuin anaerobinen ja yleinen tuhoaminen hinnat ovat tyypillisesti suurempia, kun aerobista aktiivisuutta voidaan onnistuneesti edistää.
kaasujen joutuminen pohjaveteen voi myös aiheuttaa saastumisen leviämisen normaalia nopeammin riippuen alueen hydrogeologiasta. Näissä tapauksissa pohjavesivirtauksen alentaminen voi aiheuttaa epäpuhtauksien mikrobituhon ennen altistumista pintavesille tai juomavesikaivoille.
metallien epäpuhtauksien siirtyminen on otettava huomioon myös silloin, kun pinnanalaista hapetus-pelkistyspotentiaalia muutetaan. Tietyt metallit liukenevat paremmin hapettavissa ympäristöissä, kun taas toiset ovat liikkuvampia pelkistävissä ympäristöissä.
Maannoshöyryuutto
Maannoshöyryuutto (SVE) on tehokas maaperän kunnostustekniikka. ”Monivaiheinen uuttaminen” (MPE) on myös tehokas kunnostustekniikka, kun maaperä ja pohjavesi on tarkoitus korjata sattumalta. SVE ja MPE hyödyntävät erilaisia teknologioita käsitelläkseen ilman ja höyryjen (ja VOC-yhdisteiden) tyhjiöpoistamisen jälkeen maanalaiselta pinnalta syntyviä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC) ja sisältävät rakeista aktiivihiiltä (yleisimmin käytetty historiallisesti), lämpö-ja/tai katalyyttistä hapettumista ja höyryn tiivistymistä. Yleensä hiiltä käytetään alhaisiin (alle 500 ppmV) VOC-pitoisuuksiin höyryvirtoihin, hapettumista käytetään kohtalaisiin (jopa 4000 ppmV) VOC-pitoisuusvirtoihin ja höyryn tiivistymistä käytetään korkeisiin (yli 4000 ppmV) VOC-pitoisuushöyryvirtoihin. Alla on lyhyt yhteenveto kustakin tekniikasta.
- rakeista aktiivihiiltä (GAC) käytetään ilman tai veden suodattimena. Käytetään yleisesti kotitalouksien pesualtaiden vesijohtoveden suodattamiseen. GAC on erittäin huokoinen adsorbentti materiaali, joka tuotetaan kuumentamalla orgaanista ainesta, kuten hiiltä, puuta ja kookospähkinän kuorta ilman puuttuessa, joka sitten murskataan rakeiksi. Aktiivihiili on positiivisesti varautunut ja kykenee siten poistamaan vedestä negatiivisia ioneja, kuten orgaanisia ioneja, otsonia, klooria, fluorideja ja liuenneita orgaanisia liuottimia adsorptiolla aktiivihiileen. Aktiivihiili on vaihdettava säännöllisesti, koska se voi kyllästyä eikä adsorboitua (eli imeytymistehokkuus heikkenee kuormituksen myötä). Aktiivihiili ei poista tehokkaasti raskasmetalleja.
- terminen hapetus (tai poltto) voi olla myös tehokas kunnostustekniikka. Tämä lähestymistapa on jokseenkin kiistanalainen, koska dioksiinit vapautuvat ilmakehään pakokaasujen tai poistoveden kautta. Hallittu, korkeassa lämpötilassa tapahtuva polttaminen pakokaasujen suodattamisella ei kuitenkaan saisi aiheuttaa riskejä. Uuttuvan höyryvirran epäpuhtaudet voidaan hapettaa kahdella eri tekniikalla. Joko lämpö-tai katalyyttisen aineen valinta riippuu höyryvirran aineosan tyypistä ja pitoisuudesta miljoonasosina tilavuudesta. Terminen hapetus on hyödyllisempää suuremmille pitoisuuksille (~4000 ppmV) tulohöyryvirroille (jotka vaativat vähemmän maakaasun käyttöä) kuin katalyyttinen hapetus ~2000 ppmV: ssä.
- terminen hapetus, jossa käytetään järjestelmää, joka toimii uunina ja ylläpitää lämpötiloja 1 350-1 500 °F (730-820 °C) välillä.
- katalyyttinen hapetus, jossa käytetään katalyyttiä kannalla helpottamaan alemman lämpötilan hapettumista. Tämä järjestelmä ylläpitää yleensä lämpötiloja 600-800 °F (316-427 °C).
- höyryn tiivistyminen on tehokkain kaasun poistotekniikka korkeille (yli 4 000 ppmV) VOC-pitoisuuksille höyryvirroille. Prosessissa höyryvirta jäähdytetään kryogeenisesti Alle 40 asteeseen siten, että VOC-yhdisteet kondensoituvat höyryvirrasta nestemäiseen muotoon, jossa se kerätään teräsastioihin. VOC-yhdisteiden nestemäistä muotoa kutsutaan tiheäksi ei-vesifaasinesteeksi (dnapl), kun nesteen lähde koostuu pääasiassa liuottimista tai kevyistä ei-vesifaasinesteistä (lnapl), kun nesteen lähde koostuu pääasiassa maaöljystä tai polttoainetuotteista. Tätä talteen otettua Kemikaalia voidaan sitten käyttää uudelleen tai kierrättää ympäristön kannalta kestävämmällä tai ympäristöystävällisemmällä tavalla kuin edellä kuvatut vaihtoehdot. Tämä tekniikka tunnetaan myös nimellä kryogeeninen jäähdytys ja puristus (C3-tekniikka).
Nanomediatio
nanokokoisten reaktiivisten aineiden käyttämistä epäpuhtauksien hajottamiseen tai immobilisointiin kutsutaan nanomediatioinniksi. Maaperän tai pohjaveden nanomedioinnissa nanohiukkaset joutuvat kosketuksiin epäpuhtauden kanssa joko in situ-ruiskutuksen tai pumppu-ja käsittelyprosessin avulla. Tämän jälkeen nanomateriaalit hajottavat orgaanisia epäpuhtauksia redox-reaktioilla tai Adsorboituvat metalleihin, kuten lyijyyn tai arseeniin, ja lamauttavat ne. Kaupallisissa yhteyksissä tätä tekniikkaa on sovellettu valtaosin pohjaveden kunnostukseen ja jätevesien käsittelyyn liittyvään tutkimukseen. Tutkimuksessa selvitetään myös, miten nanohiukkasia voidaan soveltaa maaperän ja kaasujen puhdistamiseen.
nanomateriaalit ovat erittäin reaktiivisia, koska niiden pinta-ala massayksikköä kohti on suuri, ja tämän reaktiivisuuden vuoksi nanomateriaalit saattavat reagoida kohdekontaminanttien kanssa nopeammin kuin suuremmat hiukkaset. Useimmissa nanoremedioinnin kenttäsovelluksissa on käytetty nano-nollavalenttirautaa (nZVI), joka voidaan emulgoida tai sekoittaa toiseen metalliin hajonnan tehostamiseksi.
se, että nanohiukkaset ovat erittäin reaktiivisia, voi tarkoittaa, että ne paakkuuntuvat nopeasti yhteen tai reagoivat ympäristössä olevien maahiukkasten tai muun materiaalin kanssa rajoittaen niiden leviämisen kohdekontaminantteihin. Joitakin tärkeitä haasteita tällä hetkellä rajoittaa nanoremediation teknologioita ovat tunnistaa pinnoitteita tai muita muotoiluja, jotka lisäävät leviämistä nanohiukkasten aineita paremmin saavuttaa kohde epäpuhtaudet samalla rajoittaa mahdollista myrkyllisyyttä bioremediation tekijöitä, villieläimiä, tai ihmisiä.
Bioremediation
bioremediation on prosessi, jossa saastunutta aluetta käsitellään joko muuttamalla ympäristöolosuhteita mikro-organismien kasvun stimuloimiseksi tai luonnollisen mikro-organismin toiminnan avulla, jolloin kohdesaasteet hajoavat. Laajoja bioremediation-kategorioita ovat biostimulaatio, bioaugmentaatio ja natural recovery (natural vaimennus). Bioremediointi tehdään joko saastuneella alueella (in situ) tai sen jälkeen, kun saastunut maa-aines on poistettu toisella valvotummalla alueella (ex situ).
aiemmin on ollut vaikea kääntyä bioremediationin puoleen toteutettuna politiikkaratkaisuna, sillä korjaavien mikrobien riittävän tuotannon puute johti siihen, että toteutusvaihtoehdot jäivät vähäisiksi. EPA on kuitenkin perinteisesti suhtautunut varovaisemmin kielteisiin ulkoisvaikutuksiin, joita näiden lajien kulkeutumisesta voi aiheutua tai ei. Yksi heidän huolenaiheistaan on, että myrkylliset kemikaalit johtaisivat mikrobin geenien hajoamiseen, joka sitten siirtyisi muihin haitallisiin bakteereihin ja aiheuttaisi lisää ongelmia, jos taudinaiheuttajat kehittäisivät kyvyn syödä saasteista.
luhistuva ilmamikrobiblesedit
öljyn saastuttamien sedimenttien puhdistamista itsestään luhistuvilla ilmamikrobeilla on hiljattain tutkittu kemiallisesti vapaana teknologiana. Vedessä ilman pinta-aktiivista ainetta syntyviä ilmakuplia voitaisiin käyttää öljyn saastuttamien sedimenttien puhdistamiseen. Tämä tekniikka on lupaava verrattuna kemikaalien (pääasiassa pinta-aktiivisten aineiden) käyttöön öljyn saastuttamien sedimenttien perinteisessä pesussa.