ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ - NTUAold-2017.metal.ntua.gr/uploads/3585/808/_-r2.pdf•...

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ

ΡΥΠΩΝΡΥΠΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΟ ΥΔΡΟΦΟΡΟ ΣΤΡΩΜΑ ΜΕ ΑΝΤΛΗΣΗ

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ ΜΕ ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥΑΕΡΑ

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-1

ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑΣΤΟΙΧΕΙΑΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑΣΤΟΙΧΕΙΑΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Διαρροή υγρής οργανικής φάσης στο έδαφος⇒ κίνηση προς τα κάτω μεσα από το πορώδες του εδάφους

Μηχανισμοί κατανομής φάσεων - συγκράτησης:

• Εξάτμιση στον αέρα των πόρωνΕξάτμιση στον αέρα των πόρων

• Διαλυτοποίηση στο νερό των πόρων

ό ά ί• Προσρόφηση στα στερεά σωματίδια

• Παγίδευση στα κενά των πόρων



Συνολική ποσότητα οργανικής φάσης που μπορεί ναυνο ι ή ποσότητα οργανι ής φάσης που μπορεί νασυγκρατήσει ένα έδαφος στην ακόρεστη ζώνη = παραμένωνκορεσμός, Sr: rVS

όπου : Vr = ο όγκος της παραμένουσας οργανικής φάσηςtt

rr Vn

S⋅

=

r γ ς ης ρ μ ς ργ ής φ ηςVt = συνολικός όγκος του εδάφουςnt = το ολικό πορώδες του εδάφους

Ικανότητα συγκράτησης του εδάφους, R:

rtt

r SnVVR ⋅==



Εδάφη υψηλής διαπερατότητας : δάφη υψη ής διαπερατότητας :

R = 3-5 l/m3

Εδά λή δ όΕδάφη χαμηλής διαπερατότητας :

R = 30-50 l/m3

• Ποσότητα διαρροής < ικανότητα συγκράτησης της ακόρεστης ζώνης ⇒ όλη η ποσότητα ακινητοποιείται στην ακόρεστη ζώνη

• Ποσότητα διαρροής > ικανότητα συγκράτησης της ακόρεστης ζώνης ⇒ μέρος της οργανικής φάσης φθάνει στο υδροφόρο στρώμα



Οργανική φάση χαμηλού ειδικού βάρους (LNAPL) που επιπλέει πάνω στο υδροφόρο στρώμα.


ρ φ ρ ρ μ


Οργανική φάση υψηλού ειδικού βάρους (DNAPL) που βυθίζεται στο υδροφόρο στρώμα


υδροφόρο στρώμα.

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑΣΤΟΙΧΕΙΑΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑΣΤΟΙΧΕΙΑΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑΜέθοδοι αποκατάστασης:

1) Απομάκρυνση της ελεύθερης οργανικής φάσης από το υδροφόρο στρώμα με άντληση

2) Απομάκρυνση της οργανικής φάσης που βρίσκεται παγιδευμένη στην2) Απομάκρυνση της οργανικής φάσης που βρίσκεται παγιδευμένη στην ακόρεστη ζώνη με την τεχνική της άντλησης του εδαφικού αέρα (soil vapor extraction ή vacuum extraction)

3) Απομάκρυνση των διαλυμένων πτητικών ρύπων από τα υπόγεια νερά με αεροδιασκορπισμό, δηλ. με διοχέτευση αέρα στο υδροφόρο στρώμα (air sparging air stripping)(air sparging, air stripping)

4) Απομάκρυνση των διαλυμένων οργανικών ρύπων με άντληση και επεξεργασία των υπόγειων νερών σε επιφανειακές εγκαταστάσεις, π.χ.

ό ό ά θπροσρόφηση σε ενεργό άνθρακα5) Καταστροφή των οργανικών ρύπων είτε στην ακόρεστη είτε στην

κορεσμένη ζώνη με βιολογικές μεθόδους.


ρ μ η ζ η μ β γ ς μ ς

ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΝ Ο ΝΝ Ο Ν

Π ϋ όθ Μ ή δ λ ό όΠροϋπόθεση: Μικρή διαλυτότητα στο νερό

Χαρακτηριστικές κατηγορίες:Χαρακτηριστικές κατηγορίες:

• Απλοί αλειφατικοί υδρογονάνθρακες (πετρελαιοειδή)

ρ < ρw ⇒ Επιπλέουν (LNAPL)

• Χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες (διαλύτες)ρ μ ρ γ ρ ς ς

ρ > ρw ⇒ Βυθίζονται (DNAPL)


ΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΑΝΤΛΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΈνωση Ειδικό βάρος*

Ακετόνη 0.791Βενζόλιο 0.879Βρωμοδιχλωρομεθάνιο 2.006 (15οC)Βρωμοφόρμιο 2 903 (15oC)Βρωμοφόρμιο 2.903 (15 C)Τετραχλωρομεθάνιο 1.594Χλωροβενζόλιο 1.106Χλωροφόρμιο (τριχλωρομεθάνιο) 1.4902-Χλωροφαινόλη 1.241 (18.2oC/15oC)p Διχλωροβενζόλιο 1 458 (21oC)p-Διχλωροβενζόλιο 1.458 (21 C)1,1-Διχλωροαιθάνιο 1.1761,2-Διχλωροαιθάνιο 1.2531,1-Διχλωροαιθυλένιο 1.250 (15oC)1,2-Διχλωροαιθυλένιο 1.270 (25oC)Αιθυλοβενζόλιο 0 867Αιθυλοβενζόλιο 0.867Εξαχλωροβενζόλιο 2.044Χλωρομεθυλένιο (διχλωρομεθάνιο) 1.366Μεθυλ-αιθυλ-κετόνη 0.805Μεθυλ-ναφθαλένιο 1.025 (14oC)Μ θ λ t β λ θέ (MTBE) 0 731Μεθυλ – t-βουτυλαιθέρας (MTBE) 0.731Ναφθαλένιο 1.145Πενταχλωροφαινόλη 1.978 (22oC)Φαινόλη 1.071 (25oC)Τετραχλωροαιθυλένιο 1.631 (15oC)

λ λΤολουόλιο 0.8661,1,1-τριχλωροαιθάνιο 1.346 (15oC)1,1,2-τριχλωροαιθάνιο 1.441 (25.5oC)Τριχλωροαιθυλένιο 1.466 (20oC/20oC)Χλωροβινύλιο (χλωροαιθυλένιο) 0.908 (25oC/25oC)


ο-Ξυλένιο 0.880


ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΠΟΥ ΕΠΙΠΛΕΟΥΝ

Άντληση υπόγειων νερών στο κέντρο της κηλίδας ⇒

Ταπείνωση του υδροφόρου ορίζοντα ⇒

Συγκέντρωση της οργανικής φάσης στο πηγάδιΣυγκέντρωση της οργανικής φάσης στο πηγάδι



Συγκέντρωση επιπλέουσας οργανικής φάσης μικρού ειδικού βάρος (LNAPL) με ταπείνωση του υδροφόρου ορίζοντα.



ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΠΟΥΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΠΟΥ ΕΠΙΠΛΕΟΥΝ

Διαχωρισμός οργανικής φάσης από τα υπόγεια νερά:

Σ έ ά• Σε επιφανειακές εγκαταστάσεις

Μία αντλία με την οποία απομακρύνεται τόσο το νερό όσο και η οργανική φάση

• Μέσα στο πηγάδι

Δύο αντλίες μία για το νερό και μία για την οργανική φάση



Διαχωριστής οργανικής-υδατικής φάσης.



Γενική διάταξη του εξοπλισμού με διαχωρισμό οργανικής-υδατικής φάσης

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-14μέσα στη γεώτρηση


Ανάκτηση της οργανικής φάσης με αντλία που ελέγχεται από ανιχνευτή του οργανικού ρευστού (μέτρηση αγωγιμότητας)


οργανικού ρευστού (μέτρηση αγωγιμότητας)


ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΠΟΥ ΒΥΘΙΖΟΝΤΑΙ

Δ λό ί ό

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΠΟΥ ΒΥΘΙΖΟΝΤΑΙ

Δυσκολότερη περίπτωση από τα οργανικά που επιπλέουν

• Εντοπίζονται δύσκολα τα όρια της κηλίδας και η κατεύθυνση μετακίνησής τηςμετακίνησής της

• Χρησιμοποιείται συνήθως μία μόνον αντλία σε συνδυασμό με ανιχνευτή αγωγιμότητας


ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΑΠΟ ΤΗΝΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗΦΑΣΗΣΑΠΟ ΤΗΝΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ

ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑSoil Vapor Extraction (SVE) - Vacuum Extraction

Δημιουργία ροής αέρα μέσα από το πορώδες της ακόρεστης ζώνης έτσι ώστε να επιταχυνθεί η εξάτμιση των ρύπων οιζώνης, έτσι ώστε να επιταχυνθεί η εξάτμιση των ρύπων οι οποίοι μπορεί να βρίσκονται στη μορφή:

λ ύθ ή ά• ελεύθερης οργανικής φάσης,

• διαλυμένοι στο νερό ή

• ροφημένοι στην επιφάνεια των στερεών σωματιδίων.


ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ ΑΝΤΛΗΣΗ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΑΕΡΑ

Αναπαράσταση τυπικής εγκατάστασης άντλησης εδαφικού αέρα

Πηγή: fttp://www.falmouthproducts.com/images/


Εγκατάσταση συστήματος Άντλησης Εδαφικού Αέρα & Αεροδιασκορπισμού σε Εμπορικό Κέντρο στη Lower Mainland, BC,

Canada (Matsueda, 2010)


Τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας ΑΕΑ

• Περιγραφή: Στη ρυπασμένη ακόρεστη ζώνη πραγματοποιούνται σε κατάλληλες αποστάσεις γεωτρήσεις. Σε κάθε γεώτρηση τοποθετείται ένας διάτρητος σωλήνας στο κέντρο και ένα διαπερατό υλικό πληρώσεως περιφερειακά. Οι σωλήνες συνδέονται στην επιφάνεια με αντλία κενού, η οποία δημιουργεί υποπίεση και προκαλεί τη συνεχή ροή του αέρα και των πτητικών ρύπων δια μέσου των πόρων της ακόρεστης ζώνης. Ο αέρας που αντλείται στην επιφάνεια συμπαρασύροντας τους ρύπους οδηγείται σε μονάδα απομάκρυνσης-καταστροφής των οργανικών ρύπων.

• Τεχνικά χαρακτηριστικά: ρυπασμένο μέσο: ακόρεστη ζώνη− ρυπασμένο μέσο: ακόρεστη ζώνη

− μηχανισμός αποκατάστασης: εξάτμιση, εκρόφηση πτητικών ρύπων− στόχος αποκατάστασης: απομάκρυνση πτητικών ρύπων από την ακόρεστη ζώνη− επί τόπου τεχνολογία

• Επίπεδο ανάπτυξης: Εφαρμόζεται από τη δεκαετία του 1970

• Χρονική Διάρκεια: 1 ~4 χρόνια

• Κόστος: ενδεικτικά μοναδιαία κόστη (FRTR, 2002): (α) μικρή περιοχή (40m2x1.5m) : 1200 1500 USD/ 3 (β) λύ ή (250 2 1 5 ) 400 1000 USD/ 3


1200-1500 USD/m3, (β) μεγαλύτερη περιοχή (250 m2x1.5m): 400-1000 USD/m3

Πλεονεκτήματα τεχνολογίας ΑΕΑ

• Εφαρμόζεται επιτόπου (in-situ), χωρίς να απαιτεί εργασίεςεκσκαφών.εκσκαφών.

• Χρησιμοποιεί απλό και χαμηλού κόστους εξοπλισμό καιδεν απαιτεί περίπλοκους χειρισμούς κατά τη λειτουργίαδεν απαιτεί περίπλοκους χειρισμούς κατά τη λειτουργίατης.

• Συνδυάζεται εύκολα με άλλες τεχνικές π χ άντληση• Συνδυάζεται εύκολα με άλλες τεχνικές, π.χ. άντλησηοργανικής φάσης, βιοαερισμό, αεροδιασκορπισμό (air-sparging), δηλ. διοχέτευση αέρα στα υπόγεια νερά, κλπ.


Στοιχεία σχεδιασμού

• Πόσες γεωτρήσεις ΑΕΑ απαιτούνται, σε ποιά απόσταση τοποθετούνται μεταξύ τους;

• Πόσο κενό χρειάζεται να δημιουργηθεί; Πόση είναι η ογκομετρική ροή αντλούμενου αέρα;

• Με ποιο ρυθμό απομακρύνονται οι ρύποι; Πόσος χρόνος απαιτείται για την αποκατάσταση;

• Σε τι κατεργασία υποβάλλονται οι ρύποι που αντλούνται στην επιφάνεια;


Τυπικές διαστάσεις και χαρακτηριστικάΤυπικές διαστάσεις και χαρακτηριστικά σχεδιασμού (από περιστατικά)

Περιστατικό 1 2 3 4Όγκος ρυπασμένου εδάφους (m3) 13400 48200 7300 214000Βάθος /διάτρητο βάθος (m): 5 80 5 43/15Αριθ ός εω ρή εων ΑΕΑ 8 6 22 62Αριθμός γεωτρήσεων ΑΕΑ 8 6 22 62Επιφάνεια επιρροής ανά γεώτρηση (m2) 335 100 66 230Συνολική ογκομετρική ροή αντλούμενου αέρα (m3/min)

11.5 3.5 57

Κενό στο πηγάδι (atm) 0.2 0.5Είδος κατεργασίας ρύπων GAC TO C3 -GACΔιάρκεια (έτη) 0.75 1.8 >2.5 >2.0Είδος ρύπου/Ποσότητα πουΕίδος ρύπου/Ποσότητα που απομακρύνθηκε(t)

TCE,PCE TPH/266 TPH/20 TPH/640

Ολικό κόστος ($Χ1000) 470 207 610Αναφορά FRTR (1998) FRTR (1998) FRTR (1998) GEO (2011)

GAC ( l ti t d b ) TO (th l id ti ) C3 ( i i d ti )GAC (granular activated carbon), TO (thermal oxidation), C3 (cryogenic compression-condensation)1: Camp LeJeune Military Reservation, North Carolina, USA2: Davis Monthan Air Force Base, Arizona, USA3: Holloman Air Force Base, New Mexico, USA4 R fi L ll d TX USA


4: Refinery, Levelland, TX, USA

Διυλιστήριο , Levelland, TX, USA

• Έκταση 260 στρεμμάτων, όπου λειτουργούσε διυλιστήριο από 1939 μέχρι 1954 Οι εγκαταστάσεις απομακρύνθηκαν το 1958

ήρ

1939 μέχρι 1954. Οι εγκαταστάσεις απομακρύνθηκαν το 1958.

• Ρύπανση των υπόγειων νερών: −Κύριοι διαλυτοί ρύποι: βενζόλιο και 1,2-διχλωροαιθάνιο, Mn, As−Έκταση ρύπανσης: μήκος1600 m−Καθαρισμός των υπόγειων νερών με τεχνική «άντληση καιΚαθαρισμός των υπόγειων νερών με τεχνική «άντληση και επεξεργασία». Επεξεργασία με ενεργό άνθρακα (GAC)

• Ρύπανση ακόρεστης ζώνης: η ρ ης ζ ης−Κύριοι ρύποι: ελαφρά κλάσματα διύλισης πετρελαίου (βενζίνες) −Καθαρισμός ακόρεστης ζώνης με τεχνολογία ΑΕΑ σε συνδυασμό με

λ ( i i d i )την τεχνολογία C3 (cryogenic compression-condensation) της GEO για την ανάκτηση της NAPL.


Χαρακτηριστικά υπεδάφους• Συνολικό πάχος της ακόρεστης ζώνης 43 -50 m

Η ό ζώ ί ά ή ίζ

ρ ηρ φ ς

• Η ακόρεστη ζώνη είναι αρκετά ομοιογενής και εντοπίζονται τρία στρώματα: −το ανώτερο στρώμα (Α) έχει πάχος ~30 m και αποτελείται από λεπτή άμμο και ιλύ

−παρεμβάλλεται στρώμα χαμηλής διαπερατότητας (well cementedπαρεμβάλλεται στρώμα χαμηλής διαπερατότητας (well cemented sandstone) πάχους 1.5-4.5 m (Β)

−το κατώτερο στρώμα έχει πάχος περίπου 10-20 m και έχει ίδια ί ώ (Γ)κοκκομετρία με το ανώτερο (Γ).

• Η επεξεργασία ΑΕΑ πραγματοποιήθηκε στα δύο περατάώ (Α) (Γ)στρώματα (Α) και (Γ)

• Η κορεσμένη ζώνη έχει πάχος που ποικίλει από 13 μέχρι 27 m


Σχεδιασμός επεξεργασίας ΑΕΑ

• Τοποθετήθηκαν 62 διπλά πηγάδια σε απόσταση ~15 m.

χ μ ς ξ ργ ς

• To κάθε πηγάδι έχει δύο σωλήνες:

• Ο ένας σωλήνας είναι διάτρητος σε βάθος 20 με 30 m, για ς ή ς ρη ς β ς μ , γτην επεξεργασία του ρηχού στρώματος (Α)

• Ο δεύτερος σωλήνας είναι διάτρητος σε βάθος 33 με 43 m,για την επεξεργασία του βαθύτερου στρώματος (Γ).

• Οι σωλήνες του ρηχού στρώματος αποτελούν ενιαίο δίκτυο στο ή ς ρηχ ρ μ ςοποίο γίνεται άντληση αέρα με ογκομετρική ροή 13.5 m3/min

• Οι σωλήνες του βαθέως στρώματος αποτελούν δεύτερο δίκτυοΟι σωλήνες του βαθέως στρώματος αποτελούν δεύτερο δίκτυο στο οποίο γίνεται άντληση αέρα με ογκομετρική ροή 40 m3/min


Σχεδιασμός επεξεργασίας ΑΕΑ

• Ο αέρας από το ρηχό δίκτυο σωλήνων (Α) οδηγείται σε μονάδα επεξεργασίας με τεχνολογία C3 δυναμικότητας 13 5 m3/min

χ μ ς ξ ργ ς

επεξεργασίας με τεχνολογία C3 δυναμικότητας 13.5 m3/min

• Ο αέρας από το βαθύ δίκτυο σωλήνων (Γ) οδηγείται σε μονάδα ξ ί λ ί C3 δ ό 40 3/ iεπεξεργασίας με τεχνολογία C3 δυναμικότητας 40 m3/min

• Τα απαέρια και από τις δύο μονάδες οδηγούνται σε μονάδα προσρόφησης σε ενεργό άνθρακα (GAC, granular actvated carbon).


Διάταξη των 62 πηγαδιών


Ενδεικτικά αποτελέσματα

[ ] C0m/mg4.22

MWppmV1 o3=

[ ] C20m/mg05.24

MWppmV1 o3=

[ ] C25m/mg5.24

MWppmV1 o3=

Π.χ. C7H16: MW=100.2

1 ppm C7H16=4.1 mg/m3pp 7 16 g25oC

GEO, 2011


Ενδεικτικά αποτελέσματα

200 000 gallons=757 m3 = ~ 600 t


ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ

• Α. Πτητικότητα ρύπων: Po > 1mmHg (20oC)

Παραλλαγή : θερμική ενίσχυση της εξάτμισης των ρύπων.

Εξίσωση Clausius-Clapeyron:

⎟⎞

⎜⎛

⎟⎞

⎜⎛ 11λP

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

T1

T1

Rλ

PPln oo

Για την αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους εφαρμόζονται διάφορεςτεχνικές, όπως:

δ έ θ ύ έ ή ύ• διοχέτευση θερμού αέρα ή ατμού,• θέρμανση με εφαρμογή ηλεκτρικών αντιστάσεων,• θέρμανση με ραδιοσυχνότητες, κοκ.


ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ

• Α. Πτητικότητα ρύπων: Po > 1mmHg (20oC)

• Β.Διαπερατότητα εδαφών στον αέρα: k > 10-5 cm/sΒ.Διαπερατότητα εδαφών στον αέρα: ka 10 cm/s

Διαπερατότητα εδαφώνΔιαπερατότητα εδαφών

• Διαπερατότητα στο νερό: k (cm/s)• Διαπερατότητα στο νερό: kw (cm/s)

• Διαπερατότητα στον αέρα: ka (cm/s)2• Απόλυτη (γεωμετρική) περατότητα: K (cm2)


Διαπερατότητα εδαφώνΔιαπερατότητα εδαφών

Π ά λί ή δ έ ό Ο λ ήΠεριγράφει την ευκολία ροής δια μέσου των πόρων. Ο συντελεστήςδιαπερατότητας, k (cm/s), του κάθε ρευστού εξαρτάται από τα ιδιαίτεραχαρακτηριστικά του, δηλ. πυκνότητα (ρ) και ιξώδες (μ):

gρKk ⋅⋅=

K = η απόλυτη ή γεωμετρική περατότητα του εδάφους εξαρτάται μόνον από

μ

τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του εδάφους (cm2)ρ = η πυκνότητα του ρευστού (g/cm3)g = η επιτάχυνση της βαρύτητας = 981 cm/s2g η χ η ης β ρ η ςμ = το ιξώδες του ρευστού (g/(cm·s) ή poise)


Σχέση μεταξύ συντελεστών υδροπερατότητας, kw, αέριας περατότητας, ka, και απόλυτης περατότητας, K, για διάφορους τύπους εδαφών

Τύπος εδάφους Συντελεστές περατότητας kw, cm/s ka, cm/s K, cm2 Χαλίκι 1 - 10-2 6 6⋅10-2 6 6⋅10-4 10-5 - 10-7Χαλίκι 1 - 10 6.6⋅10 - 6.6⋅10 10 - 10Χονδρή άμμος 10-1 – 10-3 6.6⋅10-3 - 6.6⋅10-5 10-6 - 10-8 Λεπτή άμμος, πηλοαμμώδες 10-3 - 10-5 6.6⋅10-5 - 6.6⋅10-7 10-8 - 10-10 Πηλώδες, αμμοαργιλώδες 10-4 - 10-6 6.6⋅10-6 - 6.6⋅10-8 10-9 - 10-11

λ δ 6 9 8 11 11 14Αργιλώδες 10-6 - 10-9 6.6⋅10-8 - 6.6⋅10-11 10-11 - 10-14

Οι συντελεστές k και απόλυτης περατότητας K υπολογίστηκαν με βάση τουςΟι συντελεστές, ka, και απόλυτης περατότητας, K, υπολογίστηκαν με βάση τους συντελεστές υδροπερατότητας, kw, και τις τιμές:

ρw=1.0 g/cm3 και μw= 10-2 g/(cm⋅s) για το νερό, και:

ρa=1.2 ⋅10-3 g/cm3 και μa= 1.83 ⋅10-4 g/(cm⋅s) για τον αέρα (Τ= 20oC, P=1atm).


ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΑΣΗΣΑΠΟ ΤΗΝΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗΦΑΣΗΣΑΠΟ ΤΗΝΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗΦΑΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ

Άργιλος (clay):Ιλύς (silt):

0 063 0 002Άργιλος (clay):<0.002mm

0.063 mm-0.002 mm

Τρίγωνο μηχανικής σύστασης του εδάφουςΆμμος (sand):

0.063 mm-2.0 mm


ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

Ροή αέρα στην ακόρεστη ζώνη

ί β έ ξ ώΤρείς βασικές εξισώσεις:

• Ισοζύγιο μάζας του αέρα (εξίσωση συνέχειας)

• Ταχύτητα ροής (νόμος Darcy για τον αέρα)

• Νόμος των τελείων αερίωνΝόμος των τελείων αερίων


Ισοζύγιο μάζας του αέρα για τριδιάστατη ροή ⇒

( ) ( ) ( )uρuρuρρ ⎟⎞

⎜⎛ ∂∂∂∂

ώδ δά ί ί έ ά

( ) ( ) ( ) u)ρ(zuρ

yuρ

xuρ

tρn a

zayaxaaa −∇=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂

∂+

∂

∂+

∂∂

−=∂

∂

na = το πορώδες του εδάφους το οποίο αντιστοιχεί στην αέρια φάσηρa = η πυκνότητα του αέρα, η οποία μεταβάλλεται λόγω της

ιδιότητας του αέρα να συμπιέζεται (ML-3)η ς ρ μ ζ ( )ux = η ταχύτητα του αέρα κατά τη διάσταση x (LT-1)

Ισοζύγιο μάζας για μονοδιάστατη ακτινική ροή

( )r

ruρtρrn raa

a ∂∂

−=∂

∂


Ταχύτητα ροής (Νόμος Darcy)

dPKu =

Κ = η απόλυτη περατότητα του εδάφους (L2)

drμu

ar ⋅−=

η η ρ η φ ς ( )μa = το ιξώδες του αέρα (ML-1T-1)dP/dr = η μεταβολή της πίεσης προς την κατεύθυνση r (ML-1T-2 /L)

Νόμος τελείων αερίων

RT(MW)Pρa

⋅=

MW = το μοριακό βάρος του αέρα


Για μόνιμες συνθήκεςΣυνδυάζοντας τις εξισώσεις:

PPrKP ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂

Για μόνιμες συνθήκες

rPPr ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂

rr

μK

tPn

aa ∂

⎠⎝ ∂⋅=∂∂ 0

rr =

∂⎠⎝ ∂

Αναλυτική λύση με συνοριακές συνθήκες:

• Ακτίνα γεώτρησης: r = R• Ακτίνα γεώτρησης: r = Rw

• Πίεση στη γεώτρηση: P = Pw

• Μέγιστη ακτίνα επιρροής: r = RIΜέγιστη ακτίνα επιρροής: r RI

• Πίεση στην ακτίνα RI : P = PΙ

( ) ( )( )

21

wI

w2w

2I

2w RRln

RrlnPPPP(r) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅−+=


Ακτίνα επιρροής και αριθμός γεωτρήσεων

Μια από τις σημαντικότερες παραμέτρους σχεδιασμού τωνΜια από τις σημαντικότερες παραμέτρους σχεδιασμού των εγκαταστάσεων ΑΕΑ:

Πόσες γεωτρήσεις και σε ποιά απόσταση ώστε να εξασφαλισθεί η

• Θεωρητικά μέγιστη ακτίνα επιρροής: R (max) → ΔP = P P = 0

ς γ ρή ς η ξ φ ηδιέλευση του αέρα από όλα τα σημεία της ρυπασμένης περιοχής;

• Θεωρητικά μέγιστη ακτίνα επιρροής: RI(max) → ΔP = Patm -P = 0

• Λειτουργική ακτίνα επιρροής: RI → ΔPΙ = 1% ΔPw

π.χ. εάν Pw=0.90 atm ⇒ ΔPw = 0.10 atm

ΔP 0 001 P 0 999 tΔPI = 0.001 atm PI = 0.999 atm



Προσδιορίζεται με προκαταρκτικές επιτόπιες δοκιμές:• Εφαρμόζεται κενό σε μια δοκιμαστική γεώτρηση και μετρείται η πίεση

P(r) σε απόσταση r από τη γεώτρηση.P(r) σε απόσταση r από τη γεώτρηση. • Υπολογίζουμε την ακτίνα RI από την εξίσωση:

( ) ( ) 21Rl ⎤⎡ ( ) ( )

( )wI

w2w

2I

2w RRln

RrlnPPPP(r) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅−+=

2ρυπ

wA

2.1N ⋅=Αριθμός γεωτρήσεων Ν 2I

wπR

Αριθμός γεωτρήσεων Νw



2I

ρυπw

πR

A2.1N ⋅=Αριθμός γεωτρήσεων Νw

I


Ογκομετρική ροή αέρα

dPK ( ) ( ) 21Rl ⎤⎡

drdP

μKu

ar ⋅−= ( ) ( )

( )wI

w2w

2I

2w RRln

RrlnPPPP(r) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅−+=

2IPP ⎥

⎤⎢⎡

⎟⎞

⎜⎛⎤⎡

( )[ ]( )

2wIw

wPP1PKu −

=( )

( )212

w

I

Iw

w

aRrlnP

PP1

RRlnrP

μ2Ku(r)

⎥⎤

⎢⎡

⎟⎞

⎜⎛ ⎞⎛

⎥⎥

⎦⎢⎢

⎣⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅

⋅=

HuπR2Q =

( )Iwwaw RRlnR2μ

u⋅

( )( )Iw

w

w

IRRln

RrlnPP

11⎥⎥

⎦⎢⎢

⎣⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+

HuπR2Q www =

( )[ ]2wIw PP1PKHQ − ( )[ ]

( )Iw

wIw

aw RRlnμ

πHQ =


Ογκομετρική ροή του αέρα

σε P=Pw( )[ ]

( )2

wIww RRln

PP1PμKπHQ −

= ( )Iwa RRlnμ

σε P =1 atmatm

ww

*w P

PQQ =


1.E+03Rw =5.1 cm

1 E+00

1.E+01

1.E+02

(m3 /m

/min

) RI = 12 m

1 E 02

1.E-01

1.E+00αέρα

, Q*/

H,

Pw = 0.95 atmPw = 0.90 atm

1.E-04

1.E-03

1.E-02

Ροή α

Pw = 0.85 atm

Αμμώδη Εδάφη1.E 04

1.E-09 1.E-08 1.E-07 1.E-06 1.E-05 1.E-04

Απόλυτη περατότητα, K, (cm2)

Ροή αέρα συναρτήσει της απόλυτης περατότητας σε μόνιμες συνθήκες λειτουργίας


ΑΚΤΙΝΑ ΕΠΙΡΡΟΗΣ

Γ θ ό ί ή ί όΓια τον καθορισμό της ακτίνας επιρροής γίνονται επιτόπιες δοκιμές:

• Άντληση του αέρα από ένα πηγάδι σε διάφορες τιμές Pw

• Μέτρηση της πίεσης P(r) σε διάφορες αποστάσεις, f(Pw)

• Μέτρηση της ογκομετρικής ροής αντλούμενου αέρα, f(Pw)

Υ λ ό ί ή ή ί• Υπολογισμός της ακτίνας επιρροής συναρτήσει της υποπίεσηςστη γεώτρηση

Ε ί δ ό δά• Εκτίμηση της διαπερατότητας του εδάφους


ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.1Δεδομένα:

• Διαρροή 20m3 τολουολίου από μία δεξαμενή.• Ρύπανση της ακόρεστης ζώνης σε έκταση 1250m2 και με μέσο βάθος 4m.• Προκαταρκτικές επιτόπιες δοκιμές άντλησης του αέρα σε γεώτρηση με ακτίνα Rw =

5.1cm και συνολικό διάτρητο μήκος μέσα στη ρυπασμένη ζώνη Η=4m.• Οι δοκιμές έγιναν εφαρμόζοντας κενό 0.1 atm μέσα στη γεώτρηση, δηλ. Pw = 0.9 atm.• Μετρήθηκε η πίεση σε απόσταση r=6m και βρέθηκε ίση με P(r=6m)= 0.99 atm• Η ογκομετρική ροή του αέρα στην έξοδο της αντλίας κενού ήταν 0 2 m3/minΗ ογκομετρική ροή του αέρα στην έξοδο της αντλίας κενού ήταν 0.2 m /min

Ζητούνται:α) Πόση είναι η ακτίνα επιρροής, εάν θεωρήσουμε το ελάχιστο απαιτούμενο κενό ) η η ρρ ής, ρή μ χ μσε RI ίσο με 0.001 atm. β) Πόσες γεωτρήσεις θα πρέπει να εγκατασταθούν για την αποκατάσταση της περιοχής;γ) Τι ενδείξεις έχουμε για την διαπερατότητα του εδάφους από τις παραπάνω επιτόπιες δοκιμές;


ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.1

α) Ακτίνα επιρροής : ( ) ( )( )

21

I

w2w

2I

2w RRln

RrlnPPPP(r) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅−+= ( )wI RRln ⎦⎣

Pw = 0.9 atm, Rw = 0.051m, r =6 m, Pr=0.99 atm, PI=0.999 atm

RI =9 91mRI 9.91m

β) Αριθμός γεωτρήσεων: 2ρυπ

wπR

A2.1N ⋅= Nw= 4.86 ⇒ Nw=5β) ρ μ ς γ ρή

IπR

Qw=0.222 m3/min

γ) Διαπερατότητα εδάφους: atm

ww

*w P

PQQ =Qw=0.222×106/60 =3704 cm3/s

μ =1.83×10-4 g/(cm/s)

( )[ ]( )Iw

2wIw

aw RRln

PP1PμKπHQ −

=

μa 1.83×10 g/(cm/s)H=400 cm

K=1.34 10-8 cm2 Pw=0.90×1.013 106 = 0.912 106

g/(cm s2)


Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμού

awwαπομ C*QNR ⋅⋅=

απομδιαρκαθ R/MT =

Θεωρητική Ca,θ: )RT/(MWPC oθ,a ⋅= Συντελεστής

αποτελεσματικότητας

Πρακτικά : Ca,μ < Ca,θ θ,a

μ,a

CC

η =

μ η ς


Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμούχρ ς ρ μ

Πρακτική εμπειρία σε περιοχές ρυπασμένες με ένα ρύπο:

Η απομάκρυνση λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια:

• Ένα αρχικό στάδιο γραμμικό

• Ένα δεύτερο στάδιο με διαρκή μείωση τουΈνα δεύτερο στάδιο με διαρκή μείωση του ρυθμού απομάκρυνσης


Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος μ ς μ ρ ης ρ μ ςχρόνος καθαρισμού

• Θεωρούμε ότι η συνολική αρχική μάζα ΜΟΛ του οργανικού ρύπουαποτελείται από δύο μέρη, ΜΕΟ και ΜΔΟ:

ΔΟΕΟ Μ+Μ=ΟΛM

Ελεύθερη οργανική φάσηΜάζα ρύπου δεσμευμένη στις επιμέρους φάσεις του εδάφουςεπιμέρους φάσεις του εδάφους


Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος μ ς μ ρ ης ρ μ ςχρόνος καθαρισμού

Απομάκρυνση ΜΕΟ: 1ο γραμμικό στάδιο

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛η=ΕΟ RT

MWPQNRo

*wwa

*ww CQNR η=ΕΟ ⎟

⎠⎜⎝ RT

ΕΟΕΟΕΟ R/ΜT =

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-55

Ρυθμός απομάκρυνσης των ρύπων και απαιτούμενος χρόνος καθαρισμούχρόνος καθαρισμού

Απομάκρυνση ΜΔΟ: 2ο μη γραμμικό στάδιο μ ρ η ΔΟ μη γρ μμ

)t(CQNηdt

dMR a*wwΔΟ =−=

dt

)t(CF)t(C ta ⋅= Μοντέλο τριών φάσεωνρ φ

)RT/(H)nn(nρfKρ)RT/(H

F dC

−++⋅

=)RT/(H)nn(nρfK Cwtwdococ −++

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4-564-56


Απομάκρυνση ΜΔΟ: 2ο μη γραμμικό στάδιο

)t(CQNηdt

dMR a*wwΔΟ =−=

)t(CF)t(C ta ⋅=S

t M)t(M)t(C = )t(M

MFQNη

dtdM

S

*ww ⋅=−


FCwtwdococ

dC

−++⋅

=

S

dtM

FQNη)t(M

dM

S

*ww ⋅=− t

MFQNη

)t(M)0t(Mln

S

*ww ⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =

)( S




)t(CQNηdt

dMR a*wwΔΟ =−=

tM

FQNη)t(M

)0t(MlnS

*ww ⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =)t(CF)t(C ta ⋅=

ΔΟM)0t(M == tM

FQNη)t(M

Mln

S

*wwΔΟ ⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⎫⎧ *


FCwtwdococ

dC

−++⋅

=

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧−⋅= t

MFQNη

expM)t(MS

*ww

ΔΟ




)t(CQNηdt

dMR a*wwΔΟ =−=

)t(CF)t(C ta ⋅=Εάν η αποδεκτή τελική

tM

FQNη)t(M

Mln

S

*wwΔΟ ⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛


FCwtwdococ

dC

−++⋅

=

Εάν η αποδεκτή τελική συγκέντρωση στο έδαφος είναι Ct,τελ, η αντίστοιχη αποδεκτή Μ(t): FQNη

MMC

MlnT *

ww

S

Sτελ,t

ΔΟτελ,ΔΟ ⋅⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

S,tC)t(M Μ= τελτελ


ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2Δεδομένα:

• Διαρροή 20m3 τολουολίου από μία δεξαμενή.2


• Ρύπανση της ακόρεστης ζώνης σε έκταση 1250m2 και με μέσο βάθος 4m.• Δοκιμαστική άντληση του αέρα σε γεώτρηση με ακτίνα Rw = 5.1cm και συνολικόδιάτρητο μήκος μέσα στη ρυπασμένη ζώνη Η=4m.

• Οι δοκιμές έγιναν εφαρμόζοντας κενό 0.1 atm μέσα στη γεώτρηση, δηλ. Pw = 0.9 atm.• Μετρήθηκε η πίεση σε απόσταση r=6m και βρέθηκε ίση με P(r=6m)= 0.99 atm• Η ογκομετρική ροή του αέρα στην έξοδο της αντλίας κενού ήταν 0 2 m3/min καιΗ ογκομετρική ροή του αέρα στην έξοδο της αντλίας κενού ήταν 0.2 m /min καιπεριείχε 78 mg/L τολουόλιο.

• Προσδιορίστηκαν τα χαρακτηριστικά του εδάφους στη ρυπασμένη ζώνη:

ρd =1.7 g/cm3, nt = 0.4, nw = 0.2 και, foc=0.01.• Οι αρχές απαιτούν τελική συγκέντρωση τολουολίου μικρότερη από 10mg/kg

Ζητούνται:Οι βασικές παράμετροι σχεδιασμού και λειτουργίας της εγκατάστασηςAEA



Βήμα 1ο : Βρίσκουμε τα κύρια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του τολουολίου από τους κατάλληλους Πίνακες (π.χ. Suthersan, 1996)1996).

Ειδικό βάρος ρ = 0.866 g/cm3

Μοριακό βάρος MW = 92 14 g/molΜοριακό βάρος MW = 92.14 g/molΤάση ατμών Po = 22 mm Hg = 22/760 = 0.0289 atmΣταθερά Henry HC = 0.00674 atm ⋅ m3/molΥδ δ λ ό S 490 /l ( / 3)Υδατοδιαλυτότητα S = 490 mg/l (g/m3)Συντελεστή Koc Koc= 102.06


ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 2ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2

Βήμα 2ο : Υπολογίζουμε την αρχική κατανομή του τολουολίου στο υπέδαφος

Μοντέλο 4 φάσεων

Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στοΌταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL)

Ct = Cs + (nwCw + naCa + nnCn)/ ρd (5.1)

Ca = Po ⋅X ⋅ MW/(RT) (5.2)

C = m ρ 106 (5 3)Cn = m ⋅ ρn ⋅ 106 (5.3)

Cw = S ⋅ X (5.4)

Cs = Koc⋅ foc⋅ Cw (5.5)

nt = nw + na + nn (5.6)

διαρt HA

MC = ( ) t8500

kg32017m/t71m41250

L/kg866.0L00020C 33t =⋅

=dρυπ ρHA ⋅⋅ ( ) t8500m/t7.1m41250 ⋅⋅

kg/mg2038t/kg038.2Ct ==



Βήμα 2ο : Υπολογίζουμε την αρχική κατανομή του τολουολίουΒήμα 2ο : Υπολογίζουμε την αρχική κατανομή του τολουολίου στο υπέδαφος

Ολική Ελεύθερη NAPL

Υδατική Αέρια Στερεή

Συγκεντρώσεις τολουολίου 2038 mg/kg 866⋅103 mg/L 490 mg/L 109 mg/L 563 mg/kgγ ρ ς g g g g g g g

Κατανομή μάζας τολουολίου

17.32 t 11.94 t 0.49 t 0.11 t 4.78 t

Όγκος 4 φάσεων 5000 m3 14 m3 1000 m3 986 m3 3000 m3

68.9%27 6%27.6%

ΜΕΟ=11.94 t Μ∆Ο=5.38 t


ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 2

Βήμα 3ο : Υπολογισμός της ακτίνας επιρροής, του απαιτούμενου


αριθμού γεωτρήσεων άντλησης αέρα και της δυναμικότητας που πρέπει να έχει η μονάδα καθαρισμού του αντλούμενου αέρα.

Από τους υπολογισμούς που έγιναν στο Παράδειγμα 4.1:

RI =9.91m Nw=5

Α ό άθ ώ Q * 0 2 3/ i Q 1 0 3/ iΑπό κάθε γεώτρηση Qw*=0.2 m3/min ⇒ Qol= 1.0 m3/min



Βή 4 Ε ί λ ή λ ό ( )Βήμα 4ο : Εκτίμηση του συντελεστή αποτελεσματικότητας (η) και υπολογισμός του απαιτούμενου χρόνου λειτουργίας της εγκατάστασης για να επιτευχθεί η παραμένουσα συγκέντρωση 10mg/kg τολουολίου .

Από τους υπολογισμούς αρχικής κατανομής φάσεων: C =109 mg/L

4.1 Συντελεστής αποτελεσματικότητας

Από τους υπολογισμούς αρχικής κατανομής φάσεων: Ca,θ=109 mg/L

Μετρήθηκε: Ca,μ=78 mg/L714.078C

η μ,a ===

4.2 Απαιτούμενος χρόνος για απομάκρυνση ελεύθερης οργανικής φάσης, MEO

109Cη

θ,a

a*ww CQNR η=ΕΟ

d/kg112min/g377)m/g109(min)/m20(57140R 33 === d/kg112min/g3.77)m/g109(min)/m2.0(5714.0R ==⋅⋅⋅=ΕΟ

d5.106)d/t112.0/(t94.11R/T ==Μ= ΕΟΕΟΕΟ ΤΕΟ=106.5 d


ΕΟ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4.2

4.3 Απαιτούμενος χρόνος για απομάκρυνση δεσμευμένου οργανικού ρύπου, MΔΟ

MMlT SΔΟ ⎟

⎞⎜⎛ ρ)RT/(H

F dC ⋅

FQNηMClnT *

ww

S

Sτελ,t

ΔΟτελ,ΔΟ ⋅⎟

⎟⎠

⎜⎜⎝

=)RT/(H)nn(nρfK

ρ)(F

Cwtwdococ

dC

−++=

l/k71)298102058/(006740 5

l/kg212.0276.02.02.07.101.010

l/kg7.1)29810205.8/(00674.0F 06.2

5

=⋅++⋅⋅⋅⋅⋅

=−

33

6

*ww

S

S,t, m/t212.0min)/m(1714.0

t8500t8500)t/g(10

g1038.5lnFQN

MMC

MlnT

⋅⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅=

η⋅⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

τελ

ΔΟτελΔΟ

ΤΔΟ=161.8 d



4.4 Συνολικά απαιτούμενος χρόνος λειτουργίας

Σ άδΣτάδια

1 2 Σύνολα

Μάζα, t 11.94 ~5.38 17.24Ρυθμός, kg/d 112 R(t) −> 0 ---

Χρόνος, d 106.5 161.8 268.3


ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΡΥΠΩΝ ΣΤΗΝΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΡΥΠΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ

• Θερμική οξείδωση• Θερμική οξείδωση

• Καταλυτική οξείδωσηΚαταλυτική οξείδωση

• Προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα


ΘΕΡΜΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ

• Περιλαμβάνει τη θέρμανση του αερίου ρεύματος παρουσία οξυγόνου σε θερμοκρασίες 650-870οC

• Οι πτητικές οργανικές ενώσεις οξειδώνονται σε αβλαβή τελικά προϊόντα, π.χ. CO2 και H2Oβ βή ρ , χ 2 2

• Εφαρμόζεται κυρίως όταν υπάρχει υψηλό φορτίο ρύπωνρύπων

• C > 12 000 g/m3 : αυτόθερμη λειτουργία

• C < 12 000 g/m3 : προσθήκη καυσίμου


ΘΕΡΜΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΘΕΡΜΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ

Διάγραμμα ροής τυπικής εγκατάστασης θερμικής οξείδωσης με:• Με ανάκτηση θερμότητας για την προθέρμανση των εισερχόμενων αερίων

• Μονάδα έκπλυσης των απαερίων


ης ρ

ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ

• Χρήση καταλύτη για πραγματοποίηση της οξείδωσης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες 260-370οCξ ης χ μη ρ ς ρμ ρ ς

• Ο καταλύτης κατασκευάζεται από πολύτιμα μέταλλα π χ Pt Pd ή οξείδια βασικών μετάλλωνμέταλλα, π.χ. Pt, Pd, ή οξείδια βασικών μετάλλων

• Εφαρμόζεται σε σχετικά χαμηλό φορτίο ρύπων

• C > 3 000 g/m3 : αυτόθερμη λειτουργία

• C < 3 000 g/m3 : προσθήκη καυσίμου


ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ

Διάγραμμα ροής τυπικής εγκατάστασης καταλυτικής οξείδωσης


ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΣΕ ΕΝΕΡΓΟ ΑΝΘΡΑΚΑ

• Εφαρμόζεται συνήθως σε χαμηλό φορτίο ρύπων CΕφαρμόζεται συνήθως σε χαμηλό φορτίο ρύπων , C < 1 000 g/m3

Ο ό ά θ ί θ ί• Ο ενεργός άνθρακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη μορφή:

Σ ό δ ά• Σκόνης: δεν αναγεννάται

• Σφαιρικά σωματίδια : μπορεί να αναγεννηθεί

• Η αναγέννηση γίνεται με:

• Αύξηση της θερμοκρασίας ή• Αύξηση της θερμοκρασίας ή

• Μείωση της πίεσης


ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΣΕ ΕΝΕΡΓΟΑΝΘΡΑΚΑΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΣΕ ΕΝΕΡΓΟ ΑΝΘΡΑΚΑ

Διάγραμμα ροής μονάδας προσρόφησης ενεργού άνθρακα με δύο κλίνες και κύκλωμα αναγέννησης


ΑΝΑΦΟΡΕΣΑΝΑΦΟΡΕΣ

FRTR, 1998. Federal Remediation Technology Roundtable (FRTR). Abstracts of remediation case studies. Volume 3, EPA 542-R-98-010, September 1998.

FRTR, 2002. Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, 4th

Edition . Prepared for U.S. Department of Defence. htt // f t / t i 2/t ht lhttp://www.frtr.gov/matrix2/top_page.html

GEO (2011). Refinery Remediation: Fuel Recovery and Recycling. http://www.geoinc.org/CaseStudies/RefinerySuperfund.pdf

USEPA 2008 EPA announces proposed plan State Road 114 ground water plumeUSEPA, 2008. EPA announces proposed plan. State Road 114 ground water plume Superfand Site Hockley Count, Texas. http://www.epa.gov/region6/6sf/texas/sr114/tx_sr114_proposed_plan.pdf

Matsuedo T 2010 Installation and Start Up of In Situ Air Sparge / Soil VapourMatsuedo, T., 2010. Installation and Start-Up of In-Situ Air Sparge / Soil Vapour Extraction (Biosparging/Bioventing) Remediation System Beneath Mall. Presentation in the RemTech2010 Conference. Environmental Services Association of Alberta (ESAA) Canada http://www esaa-Association of Alberta (ESAA), Canada. http://www.esaaevents.com/remtech/2010/pdf/10-Matsueda.pdf


ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ - NTUAold-2017.metal.ntua.gr/uploads/3585/808/_-r2.pdf•...

Documents

Transcript of ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ - NTUAold-2017.metal.ntua.gr/uploads/3585/808/_-r2.pdf•...