Yeraltı suyu iyileştirme - Groundwater remediation

Yeraltı suyu iyileştirme , kirleticileri uzaklaştırarak veya zararsız ürünlere dönüştürerek kirli yeraltı suyunu arıtmak için kullanılan işlemdir . Yeraltı suyu , yeraltındaki gözenek boşluğunu doyuran, yer yüzeyinin altında bulunan sudur. Küresel olarak, dünyadaki içme suyunun yüzde 25 ila yüzde 40'ı sondaj kuyularından ve kazılmış kuyulardan çekilmektedir . Yeraltı suyu ayrıca çiftçiler tarafından mahsulleri sulamak için ve endüstriler tarafından günlük ürünler üretmek için kullanılır. Yeraltı suyunun çoğu temizdir, ancak yeraltı suyu insan faaliyetleri veya doğal koşullar sonucunda kirlenebilir veya kirlenebilir .

İnsanların çok sayıda ve çeşitli faaliyetleri, sayısız atık malzeme ve yan ürün üretir . Tarihsel olarak, bu tür atıkların bertarafı pek çok düzenleyici kontrole tabi olmamıştır. Sonuç olarak, atık malzemeler genellikle alttaki yeraltı suyuna karıştıkları kara yüzeylerinde bertaraf edilmiş veya depolanmıştır. Sonuç olarak, kirlenmiş yeraltı suyu kullanım için uygun değildir.

Mevcut uygulamalar olabilir hala bu tür aşırı uygulama olarak etki yeraltı suyu, gübre veya pestisitler , dökülmeler gelen endüstriyel işlemler, infiltrasyon , kentsel akış , sızıntı yapması ve depolama . Kirlenmiş yeraltı suyunun kullanılması , zehirlenme veya hastalığın yayılması yoluyla halk sağlığına yönelik tehlikelere neden olur ve bu sorunları ele almak için yeraltı suyu iyileştirme uygulaması geliştirilmiştir. Yeraltı sularında bulunan kirleticiler çok çeşitli fiziksel, inorganik kimyasal, organik kimyasal, bakteriyolojik ve radyoaktif parametreleri kapsar. Kirleticiler ve kirleticiler, çeşitli teknikler uygulanarak yeraltı suyundan uzaklaştırılabilir, böylece su, çeşitli kullanım amaçlarıyla orantılı bir standarda getirilebilir.

Teknikler

Yeraltı suyu iyileştirme teknikleri biyolojik, kimyasal ve fiziksel arıtma teknolojilerini kapsar. Çoğu yeraltı suyu arıtma tekniği, teknolojilerin bir kombinasyonunu kullanır. Biyolojik arıtma tekniklerinin bazıları şunlardır bioaugmentation , bioventing , biosparging , bioslurping ve Fitoremediasyon . Bazı kimyasal arıtma teknikleri arasında ozon ve oksijen gazı enjeksiyonu , kimyasal çökeltme , membran ayırma , iyon değişimi , karbon absorpsiyonu , sulu kimyasal oksidasyon ve yüzey aktif madde ile güçlendirilmiş geri kazanım yer alır . Nanomalzemeler kullanılarak bazı kimyasal teknikler uygulanabilir . Fiziksel arıtma teknikleri içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir pompa ve tedavi , hava gaz geçirme ve çift fazlı çıkarma .

Biyolojik arıtma teknolojileri

Biyobüyütme

Bir arıtılabilirlik çalışması, yeraltı suyunda bulunan kontaminasyonda herhangi bir bozulma (veya önemli bir bozulma elde edilmeden önce uzun bir laboratuvar süresi) göstermiyorsa, kirleticileri parçalayabildiği bilinen suşlarla aşılama yardımcı olabilir. Bu işlem, biyoremediasyon sistemi içindeki reaktif enzim konsantrasyonunu arttırır ve daha sonra, en azından başlangıçta aşılamadan sonra, artırılmamış oranlara göre kirletici bozunma oranlarını artırabilir.

Biyolojik havalandırma

Bioventing, yeraltı suyu sistemindeki organik bileşenleri biyolojik olarak parçalamak için mikroorganizmaları kullanan bir yerinde iyileştirme teknolojisidir . Bioventing , doymamış bölgeye hava veya oksijen akışını indükleyerek ve gerekirse besinler ekleyerek , yerli bakteri ve arkelerin aktivitesini arttırır ve hidrokarbonların doğal yerinde biyolojik bozunmasını uyarır . Biyo-havalandırma sırasında oksijen, topraktaki kalıntı kontaminasyona doğrudan hava enjeksiyonu yoluyla sağlanabilir. Bioventing öncelikle adsorbe edilmiş yakıt kalıntılarının bozunmasına yardımcı olur, fakat aynı zamanda buharlar biyolojik olarak aktif toprakta yavaşça hareket ederken uçucu organik bileşiklerin (VOC'ler) bozunmasına da yardımcı olur .

biyoserpme

Biosparging, doymuş bölgedeki organik bileşenleri biyolojik olarak parçalamak için yerli mikroorganizmaları kullanan bir yerinde iyileştirme teknolojisidir. Biyosparlamada, yerli mikroorganizmaların biyolojik aktivitesini arttırmak için doymuş bölgeye hava (veya oksijen) ve besinler (gerekirse) enjekte edilir . Biosparging, yeraltı suyunda çözünen , su tablasının altındaki ve kılcal saçak içindeki toprağa emilen petrol bileşenlerinin konsantrasyonlarını azaltmak için kullanılabilir .

biyoslurping

Bioslurping, sudan daha hafif olan serbest ürünün ( hafif susuz fazlı sıvı veya LNAPL) biyolojik havalandırma ve vakumla geliştirilmiş pompalama unsurlarını birleştirerek yeraltı suyu ve topraktan serbest ürünü geri kazanmak ve toprakları biyolojik olarak iyileştirmek için birleştirir. Biyoslurper sistemi, serbest ürün katmanına uzanan bir "slurp" tüpü kullanır. Tıpkı bir bardaktaki pipetin sıvı çekmesi gibi, pompa da sıvıyı (serbest ürün dahil) ve toprak gazını aynı işlem akışında borudan yukarı çeker. Pompalama, yağ gibi LNAPL'leri su tablasının üstünden ve kılcal saçaklardan kaldırır (yani, suyun kılcal kuvvetler tarafından yerinde tutulduğu doymuş bölgenin hemen üzerindeki bir alan). LNAPL, su ve havadan ayrıldığı yüzeye çıkarılır. "Biyoslurping" terimindeki biyolojik süreçler, doymamış bölge ile kirlenmiş toprağa hava verildiğinde hidrokarbonların aerobik biyolojik bozunmasını ifade eder.

fitoremediasyon

Olarak bitkisel arıtma işlemi , belirli bitki ve ağaçların kökleri zaman, yeraltı sularının kirleri emmek, ekilir. Bu işlem köklerin yer altı suyuna dokunabileceği alanlarda gerçekleştirilebilir. Bu işlemde kullanılan birkaç bitki örneği, Çin Merdiveni eğrelti otu Pteris vittata, aynı zamanda fren eğreltiotu olarak da bilinir, yüksek verimli bir arsenik akümülatörüdür . Genetiği değiştirilmiş pamuk ağacı ağaçları iyi cıva emicidir ve transgenik Hint hardal bitkileri selenyumu iyi emer .

Geçirgen reaktif bariyerler

Ana madde: Geçirgen reaktif bariyerler

Bazı geçirgen reaktif bariyer türleri, yeraltı suyunu iyileştirmek için biyolojik organizmaları kullanır.

Kimyasal arıtma teknolojileri

Kimyasal Çökeltme

Sertliği ve ağır metalleri gidermek için atık su arıtımında kimyasal çöktürme yaygın olarak kullanılır . Genel olarak proses, karıştırılan bir reaksiyon kabındaki sulu bir atık akımına ya kesikli olarak ya da sabit akışla ajanın eklenmesini içerir. Çoğu metal, ajan ve çözünmüş metal iyonları arasındaki kimyasal reaksiyonlarla çözünmeyen bileşiklere dönüştürülebilir. Çözünmeyen bileşikler (çökeltiler), çökeltme ve/veya filtreleme yoluyla uzaklaştırılır.

İyon değişimi

Yeraltı suyunun iyileştirilmesi için iyon değişimi hemen hemen her zaman suyun sabit bir granül ortam yatağı (katyon değiştirme ortamı ve anyon değiştirme ortamı) veya küresel boncuklar içinden basınç altında aşağı doğru geçirilmesiyle gerçekleştirilir. Katyonlar çözeltiden belirli katyonlar tarafından yer değiştirir ve iyonlar çözeltiden belirli anyonlar tarafından yer değiştirir. İyileştirme için en sık kullanılan iyon değişim ortamı, zeolitler (hem doğal hem de sentetik) ve sentetik reçinelerdir.

Karbon adsorpsiyonu

İyileştirme için kullanılan en yaygın aktif karbon, bitümlü kömürden elde edilir . Aktif karbon, uçucu organik bileşikleri yeraltı suyundan emer; bileşikler, aktif karbonun grafit benzeri yüzeyine bağlanır.

kimyasal oksidasyon

Yerinde Kimyasal Oksidasyon veya ISCO olarak adlandırılan bu süreçte, organik molekülleri yok etmek (suya ve karbondioksite veya toksik olmayan maddelere dönüştürülür) için kimyasal oksidanlar yeraltına verilir. Oksidanlar sıvı veya gaz olarak verilir. Oksidanlar arasında hava veya oksijen, ozon ve hidrojen peroksit , permanganat ve persülfat gibi belirli sıvı kimyasallar bulunur . Ozon ve oksijen gazı sahada hava ve elektrikten üretilebilir ve doğrudan toprak ve yeraltı suyu kirliliğine enjekte edilebilir. İşlem, doğal olarak meydana gelen aerobik bozunmayı oksitleme ve/veya geliştirme potansiyeline sahiptir. Kimyasal oksidasyonun , mevcut olduğunda yoğun sulu olmayan faz sıvısı veya DNAPL için etkili bir teknik olduğu kanıtlanmıştır .

Sürfaktan geliştirilmiş kurtarma

Sürfaktanla güçlendirilmiş geri kazanım, doymuş toprak matrisine emilen veya yoğun susuz faz sıvısı olarak bulunan kirleticilerin hareketliliğini ve çözünürlüğünü arttırır . Yüzey aktif madde geliştirilmiş geri kazanım enjekte eder yüzey aktif kirlenmiş yer altı suyuna (sabun ve deterjan birincil madde olarak yüzey-aktif maddeler). Tipik bir sistem, enjeksiyon noktasından aşağı akış yönündeki yeraltı suyunu çıkarmak için bir ekstraksiyon pompası kullanır. Çıkarılan yeraltı suyu, enjekte edilen yüzey aktif maddeleri kirletici maddelerden ve yeraltı suyundan ayırmak için yer üstünde arıtılır. Yüzey aktif maddeler yeraltı suyundan ayrıldıktan sonra yeniden kullanılırlar. Kullanılan yüzey aktif maddeler toksik değildir, gıdada kullanılabilir ve biyolojik olarak parçalanabilir. Sürfaktan artırılmış geri kazanım, en sık olarak yeraltı suyu yoğun sulu olmayan faz sıvıları (DNAPL'ler) ile kirlendiğinde kullanılır. Trikloroetilen (TCE) gibi bu yoğun bileşikler, sudan daha yüksek bir yoğunluğa sahip oldukları için yeraltı suyunda batar. Daha sonra , bir akifer içinde kilometrelerce uzayabilen kirletici bulutlar için sürekli bir kaynak görevi görürler . Bu bileşikler biyolojik olarak çok yavaş bozunabilir. Genellikle, kılcal kuvvetlerin onları hapsettiği orijinal sızıntı veya sızıntının yakınında bulunurlar.

Geçirgen reaktif bariyerler

Ana madde: Geçirgen reaktif bariyerler

Bazı geçirgen reaktif bariyerler, yeraltı suyu iyileştirmesini sağlamak için kimyasal işlemlerden yararlanır.

Fiziksel arıtma teknolojileri

Pompala ve tedavi et

Pompala ve arıt, en yaygın olarak kullanılan yeraltı suyu iyileştirme teknolojilerinden biridir. Bu işlemde yeraltı suyu yüzeye pompalanır ve safsızlıkları gidermek için biyolojik veya kimyasal işlemlerle birleştirilir.

Hava püskürtme

Hava serpme, havayı doğrudan yeraltı suyuna üfleme işlemidir. Kabarcıklar yükseldikçe, kirletici maddeler hava ile fiziksel temas (yani sıyırma) yoluyla yeraltı suyundan uzaklaştırılır ve doymamış bölgeye (yani toprak) taşınır. Kirleticiler toprağa hareket ederken, buharları çıkarmak için genellikle bir toprak buharı çıkarma sistemi kullanılır.

Çift fazlı vakum ekstraksiyonu

Çok fazlı ekstraksiyon olarak da bilinen çift fazlı vakum ekstraksiyonu (DPVE), hem kirlenmiş yeraltı suyunu hem de toprak buharını çıkarmak için yüksek vakum sistemi kullanan bir teknolojidir. DPVE sistemlerinde, kirlenmiş toprak ve yeraltı suyu bölgesinde ekranlı bölümü ile yüksek vakumlu bir ekstraksiyon kuyusu kurulur. Sıvı/buhar ekstraksiyon sistemleri, su tablasını bastırır ve su, ekstraksiyon kuyusuna daha hızlı akar. DPVE, su tablasının üstündeki ve altındaki kirleticileri temizler. Kuyu etrafındaki su tablası pompajdan alçaldıkça doymamış toprak açığa çıkar. Kılcal saçak olarak adlandırılan bu alan, çözünmemiş kimyasalları, sudan daha hafif kimyasalları ve aşağıdaki çözünmüş yeraltı suyundan kaçan buharları içerdiğinden genellikle oldukça kirlidir. Yeni maruz kalan bölgedeki kirleticiler, buhar ekstraksiyonu ile temizlenebilir. Yerin üzerine çıktıktan sonra, çıkarılan buharlar ve sıvı fazlı organikler ve yeraltı suyu ayrılır ve arıtılır. Bu teknolojilerle çift fazlı vakum ekstraksiyonunun kullanılması, bir sahadaki temizleme süresini kısaltabilir, çünkü kılcal saçak genellikle en kirli alandır.

İzleme kuyusu yağ sıyırma

İzleme kuyuları genellikle analiz için yeraltı suyu numuneleri toplamak amacıyla açılır. Genellikle altı inç veya daha az çapa sahip olan bu kuyular, kayış tipi bir yağ sıyırıcı kullanılarak bir yeraltı suyu akiferindeki kirletici dumandan hidrokarbonları çıkarmak için de kullanılabilir. Tasarımı basit olan kayışlı yağ sıyırıcılar, endüstriyel su sistemlerinden yağ ve diğer yüzen hidrokarbon kirleticileri çıkarmak için yaygın olarak kullanılır.

Bir izleme kuyusu yağ sıyırıcısı, petrol, hafif dizel veya gazyağı gibi hafif yakıt yağlarından 6 numaralı yağ, kreozot ve kömür katranı gibi ağır ürünlere kadar çeşitli yağları iyileştirir. Bir elektrik motoru tarafından tahrik edilen bir kasnak sistemi üzerinde çalışan sürekli hareket eden bir kayıştan oluşur. Kayış malzemesi, hidrokarbon sıvıları ve su dökmek için güçlü bir afiniteye sahiptir . 100+ feet'lik bir dikey düşüşe sahip olabilen kayış, LNAPL/su arayüzünün çok ötesinde izleme içine indirilir. Kayış bu arayüzden geçerken, kayış bir silecek mekanizmasından geçerken zemin seviyesinde kaldırılan ve toplanan sıvı hidrokarbon kirleticisini alır. Bu ölçüde DNAPL kuyusundan hidrokarbonların izleyen bir dibinde biriken ve kemer skimmer ulaşır onları alt makara, bu kirletici maddeler de bir izleme-çukurlu petrol skimmer ile çıkarılabilir.

Tipik olarak, bantlı deniz süpürücüler kirletici ile çok az suyu uzaklaştırır, bu nedenle kalan hidrokarbon sıvısını toplamak için basit bent tipi ayırıcılar kullanılabilir, bu da suyu genellikle akifere dönüşü için uygun hale getirir. Küçük elektrik motoru az elektrik kullandığından, güneş panellerinden veya bir rüzgar türbininden güç alabilir , bu da sistemi kendi kendine yeterli hale getirir ve elektriği uzak bir yere götürme maliyetini ortadan kaldırır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar