Tài liệu Đất 11 - Xử lý tại chỗ doc

soil 11
XỬ LÝ TẠI CHỖ
Nguyễn Kim Thanh
2010
Các Khía Cạnh Chung
•
loại bỏ chất ô nhiễm qua nước ngầm
•
loại bỏ sự ô nhiễm qua khí đất
•
loại bỏ bằng sự biến đổi sinh học hay hóa học
Có thể:
•
Dự đoán tốt về nồng độ còn lại và thời gian cần
thiết để xử lý
•
Kỹ thuật của hệ thống và sự tiến triển lạc quan.
•
Một sự kiểm tra tốt trong quá tình xử lý
Liqid permeability of several soiltypes
Soiltype K-value (m/d) Soiltype K-value
(m/d)
Clay, many
cracks
10-100 Sand, coarse with
gravel
10-50
Clay, some
cracks
0.5-2 Sand middle fine 1-5
Very dense clay 0.005 Sand very fine 0.2-0.5

Clay, non ripened 10
-4
-10
-5
Sand with organic
material
0.02-0.2
Clay, non
ripened,
condensed
10
-4
-10
-6
Peat, non ripened 0.01
•
Theo thực nghiệm nước ngầm có thể bơm hút khi K>0,1(m/d). Khí
trong đất, K
min
= 0,01m/d.
• Hệ số thấm K1, có thể được tính theo định luật Darcy:
- Q1 = lưu lượng chất lỏng (m
3
/s)
- A = bề mặt dòng chảy (m
2
)
- K1 = hệ số thấm (m
2
/Pa.s)

- δp/δs = áp suất giảm (Pa/m)
s
p
K
A
Q
δ
δ
*
1
1
=
Darcy’law
Darcy’law
:
:
•


q= ki*A (cm
q= ki*A (cm
3
3
/s)
/s)
•


k=cm/s;
k=cm/s;

•


i=cm/cm;
i=cm/cm;
•


A: cm
A: cm
2
2
•


v = - kdh/dl
v = - kdh/dl
(v=ki)
(v=ki)
Phương Pháp Kỹ Thuật
•
Quá trình rút khỏi của nước ngầm cuối cùng kết hợp với sự rỉ qua của
nước sạch/nước được làm sạch
•
Quá trình hút hơi nước trong đất
•
Quá trình bơm khí
•
Quá trình phục hồi sinh học
Quá trình rút nước ngầm

Quá trình rút nước ngầm thường chỉ dẫn đến
những lần xử lý dài và rút một lượng nước lớn.
Thường được kết hợp với:
•
Giảm khu vực nước ngầm để tăng vùng không
bảo hòa nhằm làm tăng việc áp dụng quá trình
hút hơi nước trong đất.
•
Giới thiệu dòng nước ngầm để làm tăng lượng
oxy và chất dinh dưỡng có sẵn của vi sinh vật.
•
Điều chỉnh và giảm tối thiểu sự lan rộng của chất
ô nhiễm trong suốt quá trình bơm khí tại áp suất
cao.
Sự chậm trễ
- R = hệ số chậm trễ (m
3
w
/m
3
ds
)
- ρ
bulk
= tỷ trọng khối của đất (kg/m3)
- ε = độ rỗng của đất (-)
- f
oc
= phần carbon hữu cơ (kg
oc

/kg
dm
)
- K
oc
= hệ số partition nước-CHC (mw
3
/kgOC)
( )
ococ
bulk
KfR *1
ε
ρ
+=
số lượng những lần bơm (n) có thể được tính:
•
C
o
= Nồng độ ban đầu của chất ô nhiễm (mol/l)
•
C
n
= Nồng độ sau n lần bơm (phục hồi) (mol/l)
•
n = số lần bơm (-)
•
R = hệ số chậm trễ (m
w
3

/m
ds
3
)
Khi cân bằng:
•
Ln C
o
/C
desired
= n/R
( )
n/R
0
n
e
C
C =
Những chất ô nhiễm mà có thể được xử lý
bằng quá trình hút hơi nước: benzen,
toluen, ethylebenzene, xylene, PER, Tri,
gasoline, methylenechcloride
Mục tiêu thiết kế của quá trình hút hơi nước
trong đất là làm một hệ thống hút hơi nước
trong đất mà hiệu quả nhất trong việc loại
bỏ chất ô nhiễm (thời gian cũnh như tiền
bạc). 3 khía cạnh quan trọng:
- Đặc tính ô nhiễm
- Dòng khí trong đất và tốc độ dòng chảy
- Vị trí chất ô nhiễmkết hợp với dòng chảy

của khí trong đất.
Đặc tính chất ô nhiễm
- Nếu áp suất hơi trên 100N/m
2
thì phương
pháp hút hơi nước trong đất có thể được áp
dụng
Dòng khí trong đất và tốc độ dòng chảy
Vị trí chất ô nhiễmkết hợp với dòng chảy của khí trong đất
Bơm hút khí ẩm - Air sparging
(1)
Việc thiết kế hệ thống xử lý dựa vào:
- Độ dàn trải của chất ô nhiễm theo chiều ngang
- Bán kính ảnh hưởng (ROI) của khí được bơm
vào. Điều này sẽ xác định được bằng áp suất
khí được bơm vào.
- Tăng cường dòng nước ngầm. Nếu có lớp nổi
trên dòng nước thì sự trải rộng của chất ô
nhiễm sẽ xảy ra dẫn đến vị trí mực nước ngầm
tăng.
- Bán kính ảnh hưởng của phương pháp hút hơi
nước trong đất. Dòng hút hơi nước trong đất
phải trội hơn dòng khí được bơm vào để tránh
sự lan rộng của chất ô nhiễm.
-
Sự hoạt động tối ưu: gián đoạn
-
K >10
-3
m/s.

(2) Sinh học tại chỗ (In situ –
bioremediation)
•
Phương pháp xử lý sinh học có thể được tăng cường bằng cách thêm
vào chất dinh dưỡng hoặc chủ thể nhận điện tử.
(3) Xử lý kết hợp
•
Gia tăng vùng không bão hòa bằng cách hút nước
ngầm để tách hơi nước trong đất
•
Kết hợp phương pháp hút hơi nước trong đất với xử
lý sinh học: bằng cách hút các thành phần dễ bay hơi
trong đất sẽ bị loại bỏ và oxy sẽ được thêm vào để
kích thích quá trình chuyển hóa sinh học.
•
Kết hợp thổi khí và hút hơi nước trong đất: những
thành phần dễ bay hơi sẽ bị loại bỏ bằng cách bơm khí
vào, khí bị ô nhiễm sẽ bị hút ra bằng phương pháp hút
hơi nước trong đất.
•
Thổi khí kết hợp (và hút hơi nước trong đất) kết hợp
với xử lý sinh học: loại bỏ khu vực đã bảo hòa và kích
thích sự chuyển hóa sinh học trong khu vực bão hòa
cũng như chưa bão hòa.
•
Thổi khí và hút hơi nước trong đất kết hợp với hút
nước ngầm: để tránh làm tăng dòng nước ngầm và do
đó tránh sự trải rộng không được kiểm soát của chất ô
nhiễm.
Quá trình hút hơi nước trong đất

Bơm hút hơi nước
Bài tập ví dụ
Một nhà máy sơn có diện tích 30m*20m, bị nhiễm
toluene trong tầng bão hòa sâu từ 2-4m dưới mặt đất.
Mực nước ngầm sâu 1,5 m bên dưới mặt đất. Trong
nước ngầm nồng độ toluene là 302.3g/m
3
. (C1= 23mol
CH
1,14
/m
3
, MW
toluene
= 13,34). Đất này là đất cát có 9% là
chất hữu cơ (f
om
=0,09) với εt= 0.48. tỷ trọng của phần
rắn là 2600kg/m3. Hệ số hấp thụ của chất hữu cơ và
nước K
OM
là =4,25*10
-2
(m
3
/kgOM).
Người chủ của nhà máy muốn giảm nồng độ của tầng
nước ngầm trong 1 năm xuống giá trị mong muốn là
0,2μg/l bằng cách bơm hút nước và xử lý đã nước hút
lên.

1. hãy tính lượng nước cần bơm hút và xử lý
- Kết quả tính cho thấy là lượng nước cần bơm hút
quá lớn và như vậy là không kinh tế. Người chủ
muốn tìm phương pháp khác và xử lý sinh học được
đề nghị.
2. Hãy tính lượng nồng độ chất ô nhiễm trong phần
rắn (mg/kg)
Trong đất toluene bị phân hủy với nitrate như là chất
nhận điện tử (theo HNO3) tạo ra CO
2
và CH
4
cũng
như VSV theo phương trình
CH
1.14
+ αHNO
3
 βCO
2
+ σCH
a
O
b
N
c
+ εN2
3. hãy tính phần trăm phân tử mol của đất ô nhiễm. sự
khác nhau so với composting CTR như thế nào?.
Giả sử là MW cát = MW toluene.

hãy cân bằng phương trình phản ứng. yield = 0,45 và
công thức của VSV là CH
1.8
O
0.5
N
0.2

CÁC VÍ DỤ KHÁC
Soil flushing: rửa đất ô nhiễm (USEPA, 1996)
Mô hình
trích ly
bằng khí
chất ô
nhiễm
-những
chất có
H>0.1
USEPA,
2006