Talajremediáció in situ parázsló égéssel In situ smouldering A nem-vizes fázisú folyékony szerves anyaggal szennyezett talajok remediációja Összeállította: Bóta Erika

Alapfogalmak Remediáció Vegyi anyagokkal szennyezett környezeti elemek környezeti kockázatának elfogadható mértékűre csökkentéseegyi anyagkörnyezeti elemkörnyezeti kockázat In situ Módszer, amivel a szennyezett talaj, felszín alatti víz, talajgáz, felszíni víz és üledék kezelését eredeti helyén, kitermelés nélkül oldják meg.talajfelszín alatti víztalajgázfelszíni víz üledék Termikus módszer Égetés, izzítás, pirolízis. A füstgázok kezelésére további technológiák alkalmazása szükséges. Nagy energiaigényű, nagy környezeti kockázatú technológia, de a szennyezőanyag végleges eltüntetését eredményezi.környezeti kockázatszennyezőanyag Smouldering Parázslás, izzítás, hamvasztás, parázsló égés NAPL Nem-vizes fázisú folyadék (non-aqueous phase liquid), szerves vegyületek Forrás:

NAPL szennyezőanyagok Kőolajszármazékok Kőszénkátrány Éghető szerves oldószerek (pl. triklór-etilén) - a szennyezőanyagok nagy mennyiségben kerülnek a talajba - ott hosszú ideig megmaradnak - akut mérgezést és hosszú időn keresztül tartó egészségkárosodást okozhatnak az emberben - eltávolításukra többféle technológia ismert (fizikai-kémiai és biológiai alapú technológiák, stb.)

STAR, az önfenntartó parázsló égés STAR: aktív remediáció önfenntartó kezeléssel (Self-sustaining Treatment for Active Remediation) A szerves anyagok égetéssel történő megsemmisítése ismert módszer. A lángoló égés nem használható a talajban, mert a talaj porózus szerkezete miatt a láng nem tartható fenn A parázsló égés termikus módszer, ami használható a porózus talajszerkezetben. Célja a pórusok között található, folyékony fázisban levő, mérgező szerves szennyezőanyagok égetéssel történő megsemmisítése. Az égéshez a levegőt a technológia biztosítja. Forrás: P Pironi, C Switzer, G Rein, JI Gerhard, JL Torero, Field trilas of in situ smouldering remediation for non.aqueous phase liquid contaminated soil, 11th International UFZ- Deltares/TNO Conference on Management of Soil, Groundwater and Sediment, ConSoil 2010 Salzburg, Austria, September 2010, Abstract of presentations, pp.111

A talajban végbemenő folyamat A parázsló égés elindításához szükség van a NAPL szennyezőanyag begyújtására, kis mennyiségű külső energiával A keletkező hő hatására exoterm égési reakció kezdődik, ami idővel önfenntartóvá válik A reakció körül a talaj előmelegszik és ott is megkezdődik a parázsló égés. Ekkor már nem szükséges több külső energia, elegendő az oxigén biztosítása levegő adagolásával A keletkező égéstermékek (CO és CO 2 ) szabadon távoznak a talajból

A folyamat szabályozása A parázsló égés szabályozása az égéshez szükséges levegő biztosításán keresztül történik. Ha a levegőutánpótlást megszüntetjük, a folyamat önmagától megszűnik, a talajban végbemenő parázsló égés befejeződik.

A technológia hatékonysága Laboratóriumi és félüzemi kisérletekben a talajban a NAPL szennyezés 99,99%-a megszüntethető volt a bemutatott módszerrel, és a kezelt talaj ismét felhasználhatóvá vált

Laboratóriumi kisérlet eredménye a) tiszta homok b) friss kőszénkátránnyal c) kezelt homok d) kezelt homok kevert homok a készülék magjából a készülék faláról A kísérlet körülményei: - NAPL telítettség a kőszénkátrány és homok keverékben: 10%-25%-50% - kvarcüveg-cső mérete: átmérő 100 mm, magasság 175 mm - homok: 40 mm, homokkal kevert kőszénkátrány: 60 mm, homok: 30 mm - előfűtés hőelemmel (a reakció indításához): 400 o C, 1 órán át - a befúvott levegő mennyisége: 4,75 cm/s–16,2 cm/s között - a kísérlet időtartama: 55 perc - detektált hőmérsékleti csúcsok: 780 – 1070 o C között - diklórmetános extrakcióval, gravimetriával mérve a szervesanyag tartalom csökkenése a készülék közepén: 99,95%, a szélén: 98% Ref: P Pironi, C Switzer, G Rein, JI Gerhard, JL Torero, A Fuentes, Small-Scale Forward Smouldering Experiments for Remediation of Coal Tar in Inert Media, Proceedings of the Combustion Institute 32 (2), pp ,

In situ szabadföldi kisérletek októberében alkalmazták először az in situ módszert, talajvízszint alatti kisérletben - 2,3 m 3 méretű teszt-kamrát használtak, amit bemerítettek egy régi, kőszénkátrányt tartalmazó, föld alatti tóba - A szennyező nehézolaj és petróleum parázsló égése kilenc napig tartott, átlagosan napi egy métert haladt előre az önfenntartó parázsló égés a talajban - A talaj NAPL tartalma a kezelés előtt: mg/kg, a kezelés után: 10 mg/kg. A szennyezés 99,97%-a megsemmisült. A sikeres kisérletek alapján folyamatban van egy hordozható STAR készülék kifejlesztése Ref: G. P Grant Ph.D, D Major, Self-Sustaining Treatment for Active Remediation, Pollution Engineering, August 1, 2010,

A technológia alkalmazhatósága 2010-ben még nem alkalmazták ipari méretekben, a kísérleti vizsgálatokat ismerjük –3 m 3 méretű területeken végzett kísérletek azt mutatják, hogy a parázsló égés fenntartásához szükséges levegőmennyiség-szükséglet nagyobb terület esetében erősen csökkenő mértékű, így ipari alkalmazása rentábilis lesz. A technológia ideális lehet a víznél könnyebb nem-vizes fázisú, éghető folyékony szennyező anyagok eltávolításra a talajból, a talaj kitermelése nélkül Ref: C. Switzer, P. Pironi, P. Reszka, G.Rein, J.I. Gerhard1, J.L. Torero, Scaling-up Experiments of Smouldering Combustion as a Remediation Technology for Contaminated Soil, Ninth International Symposium on Fire Safety Science, 2008 IAFSS Conference In Karlsruhe, Germany, September 2008, Poster,

Összefoglalás Nagymennyiségű veszélyes, folyékony szerves anyag (policiklusos aromás szénhidrogének, benzolszármazékok…) található a talajban, elsősorban az ipari vidékeken. A hatékony eltávolításukhoz a jelenlegi technológiák nem elégségesek. A bemutatott technológia hatékony módszernek ígérkezik az eddigi kísérletek alapján. További vizsgálatok szükségesek a következő tényezők hatásának elemzésére: - a talaj porózussága - a talaj víztartalma - a talaj szervesanyag tartalma - lehetnek-e olyan körülmények, amik irányíthatatlanná teszik a reakciót? Az összes paraméter megvizsgálása után várhatóan megvalósítható egy új, a gyakorlatban jól alkalmazható, hatékony, in situ talajremediációs eljárás