תפקידה של פלושינג כימי ב Accelerating Contaminant Removal

מבוא לכימיקלים Flushing in Remediation

סויל וקרקע מים זיהום מפעילות תעשייתית, פרקטיקות חקלאיות, ושפך מקריות מציבות סיכונים משמעותיים לבריאות האדם ולמערכות אקולוגיות. שיטות גומלין מסורתיות כגון משאבה-וטיפול או חפירות יכולות להיות איטיות, יקרות או משבשות. ⁇ כימית התפתחה כטכניקה חזקה כדי להאיץ את הסרתם של מפגעים על ידי הזרקת סוכנים כימיים ישירות לתוך תת-קרקעית זה מספק בדיקה מפורטת של מנגנונים סביבתיים, ואפקטיביים, עקרונות בקרה, כגון מנגנונים סביבתיים, וטכנולוגיות, ואפקטיביים, אסטרטגיות יעילות, וטכנולוגיות, וטכנולוגיות בקרה, כגון מנגנוני בקרה, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות בקרה, ואפקטיביות, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות יעילות, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות בקרה, הן אסטרטגיות יעילות, וטכנולוגיות בקרה, הן אסטרטגיות מנגנוני בקרה, הן אסטרטגיות יעילות, הן אסטרטגיות מנגנוני בקרה, כגון מנגנוני בקרה, וטכנולוגיות בקרה, יעילות, וטכנולוגיות בקרה, וטכנולוגיות בקרה, אשר מחפשים יעילות, וטכנולוגיות בקרה, כגון מנגנוני בקרה, וטכנולוגיות בקרה, אשר מחפשים מנגנוני בקרה, כגון מנגנוני בקרה, אשר מחפשים יעילות, כגון מנגנוני בקרה, כגון מנגנוני בקרה, כגון מנגנוני

רקע: מדוע ביטלו את העניינים

(מדבקות כמו מתכות כבדות, פחמימנים נפט, כלוונים מחוסנים, וחומרי הדברה יכולים להימשך בסביבה במשך עשרות שנים.התעצמות הטבעית היא לעתים קרובות איטי מדי כדי לעמוד בלוח זמנים רגולטוריים או להגן על אספקת מים סמוכים.FLT:0 הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) FLT:1 מדגיש כי אתרי Superfund דורשים דחיפות פעילה כדי להפחית סיכונים בתוך מסגרת זמן סבירה של חומרים כימיים.

יסודות של שטף כימי

עקרונות הליבה

שטף כימי הוא טכנולוגיה של השבתה הכוללת את הזרקת פתרונות כימיים נוזליים לתוך מדיה מזוהמת - רוויה באופן חד משמעי או לא רווי אדמה וממים קרקעיים - כדי לשפר את הניידות, סווולה, או השפלה של contaminants מטרה.פתרון השטף מוצג דרך בארות או גלריות סינון, ולאחר מכן מופקד יחד עם ממריצים, ואחריו על ידי טיפול מעל מנגנונים הליבה כוללים: מנגנונים הליבה כוללים: מנגנונים כוללים:

• (FLT:0) solubilization: 1FLT 1 באמצעות גולשים, מפוזרים, או סוכנים מורכבים כדי להגדיל את הריכוז האקורי של תרכובות אורגניות הידרופוביות או מתכות.
• (ב) ⁇ :0) טרנספורמציה ⁇ : 1 Oxidants או הפחתת מגיבים עם contaminants להמיר אותם לצורות פחות רעילות או יותר בקלות.
• (ב) ,0) הסתגלות: 1 אכילים או בסיסים שמשנים את הספקטרום, השפע, או התנהגות הפשטה.
• (ב) ,0) החלפת או ביטול: סוכני מילואים 1 (FirLT 1) המחברים מתכות להקל על החילוץ שלהם.

בחירת כימיקלים של שטף תלויה בכימיה, גיאולוגיה האתרית ומטרות הטיפול.

השוואה עם טכנולוגיות נוספות

פלוש כימי שונה משומן-וטיפול, אשר מסתמך רק על מיצוי הידראולי של מי הקרקע, לעתים קרובות מוגבל על ידי ירידה איטית.זה גם מנוגד למיצוי הקרקע (SVE) החל רק על תרכובות תנודתיות באזור vadose. בניגוד לרמות ביו-remediation, שטף כימי אינו תלוי בפעילות מיקרובינציה ויכול לעבוד בריכוז גבוה או רעילות, לאחר טיפול כימי, עשוי להיות משולב עם שיטות אלקטרו-מדבקות אחרות.

מכניזם: כיצד כימיקלים מעכבים את ה- Contaminant Removal

שיפור Solubility וניידות

רבים של contaminants אורגני, כגון נוזלי שלב לא-אקזומי (DNAPLs) כמו trichloroethylene (TCE), קיימים כנוזלים נפרדים שמתמוססים לאט לתוך מי קרקע. סורנטים ו cosolvents (למשל, אלכוהול) יכולים להפחית מתח בין-גזעי ולהגביר את התנוכות ה- ED של תרכובות אלה על ידי סדר גודל זה מאפשר למזהמים במהירות כמו ממתכת מורכבת יותר.

Oxidation and Reduction

חמצון עוצמתי כגון מימן peroxide (H2O2), אשלגן permanganate (KMnO4), ו persulfate (S2O82 -) מגיבים עם contaminants אורגניים כדי לפרוץ אותם לתוך פחמן דו חמצני, מים, מלחים לא מזיקים.

רזולוציה ופירוק

Contaminants sorbed על הקרקע חומר אורגני או מינרלים חימר אינם זמינים עבור החילוץ.פתרונות פלושינג יכולים להתחרות על אתרי sorption, לשנות pH כדי לשנות את המטען על פני השטח, או לפזר ציפויים אדמה כי מלכודותמזהמים. זה משחרר בעבר מסת נייד, מה שהופך אותו נגיש לאחר מכן ל Flushing או טיפול. השילוב של מנגנונים אלה מוביל להסרת מלאה יותר בזמן קצר יותר.

החזיתות של משלוח ותגובה

ניתן לתכנן שטף כימי כדי ליצור חזית תגובתית המטאטאת דרך האזור המזוהם.על ידי שליטה על שערי הזריקה, דפוסי הזריקה, ופתרון כימיה, מהנדסים יכולים להתאים את הטיפול לתנאים ספציפיים לאתר.לדוגמה, ב aquifers מעוקל, בארות סטיות אנכיות יכול להפיץ סוכנים כימיים על פני סטרטה מרובים. גישה ממוקדת זו מפחיתה את נפח הכולל של כימיקלים דרושים ולהפחית את ההפרעות לאזורים לא מזוהים.

סוכנים כימיים נפוצים המשמשים ב Flushing

Oxidizing Agents

• (FLT:0) H2O2)vy:FLT 1 יוצר רדיקלים hydroxyl על הפעלה (למשל, עם ברזל), מתן חמצון חזק, לא אלקטרוני יעיל נגד פחמימנים נפט, כלורידים הכלולים, וחומרי הדברה נדרשים לטיפול זהירים עקב תגובות אקספומיות.
• (FLT:0)Potassium permanganate (KMnO4):Felo:Felo 1 A oxidant מתמשך, סלקטיבי להגיב במהירות עם תרכובות המכילות אג"ח כפול פחמן פחמן פחמן פחמן, כגון ethenes מאוישים.
• (ה-FLT:0) Sodium persulfate (Na2S2O8): FLT:1 יכול להיות מופעל על ידי חום, ברזל, או pH אלקליין כדי לייצר רדיקלים סולפטים יותר.

ירקות ובסיסים

• (FLT:0)חומצה הינדרכלורית (HCl) וחומצה sulfuric (H2SO4): H2SO4) נעשה שימוש כדי לפזר מלטים פחמן כי מלכודות contaminants, או כדי desorb מתכות על ידי הורדת pH. עם זאת, חומצה מוגזמת עלולה להזיק מינרלים מיותרים ולהגדיל מתכות רעילות ללא כוונה.
• (FLT:0 ,Sodium hydroxide (NaOH): OVAFLT:1 מעלה pH כדי להחרים מתכות כמו הידרוקסידים (למשל, לשיקום), או כדי לשפר את השפע של כמה חומצות אורגניות.

תוצאות ו-Cosolvents

• (ב) ⁇ (בדוגמא: Tween 80, Triton X-100): FLT:1 להפחית מתח בין-גזעי בין PLs לבין מים, יצירת מיקרומסולים שניתן לגייס.
• (ב) [ה] [ה] [ה] [ה], אנוול, האנופול, האנתרופוסופיה: ⁇ FLT:1] חוק כקובעות אשר מגבירות את עוצמתם של תרכובות אורגניות הידרופוביות על ידי מספר פקודות של גודל.

סוכני גילוח וצ'לינג

• (FLT:0) חומצה אתולית (EDTA): 1FLT טפסים מורכבים יציבים מים עם מתכות כבדות רבות (למשל, להוביל, קדמיום, נחושת) בשימוש נרחב אך חששות לגבי עקשנות ו רעילות הביאו למחקר חלופות biodegradable.
• (FLT:0) חומצה מורכבת: 1FLT 1 A טבעי סוכן מדבק כי הוא פחות מתמשך מאשר EDTA אבל עדיין יעיל עבור כמה מתכות.
• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יתרונות של שטף כימי

מהירות ויציבות

תגובות כימיות יכולות להשיג הרס או גיוס בשעות או ימים, בעוד ששיטות קונבנציונליות עשויות לדרוש שנים.לדוגמה, בחמצן כימי של השביט (ISCO) באמצעות שיתוק יכול להפחית את ריכוזי TCE ב -90% בתוך שבועות באתרים מעוצבים היטב.תגובה מהירה זו היא קריטית במיוחד לשליטה בגירסת או לזריקת חירום.

שקיפות מעבר ל- Contaminant

ניתן להתאים את השטף הכימי לטיפול במזהמים אורגניים (petroleum, chlorinated Solnts, PCBs), contaminants inorganic (מתכות כבדות, cyanide), ו radionuclides. על ידי בחירת ה-Reagent המתאים או שילוב, טכנולוגיה אחת מתייחסת למספר רב של contaminants בו זמנית, צמצום הצורך בטיפולים נפרדים.

צמצום העודף והאכזבה

מכיוון ששטף כימי מבוצע בשבחו, הוא נמנע מהעלויות וההשפעות הסביבתיות של חפירות הקרקע וסילוק מחוץ לאתר.זה משמר את הקרקע השטח ומשתמש ומצמצם את הסיכון לחשיפה לעובדים ולקהילות.זה חשוב במיוחד עבור אתרים עם זיהום עמוק או מתחת לתשתיות קיימות.

שילוב עם טכנולוגיות אחרות

ניתן להשתמש בשטף כימי כטיפול כדי לשפר את הביו-remediation או התגברות טבעית.לדוגמה, חמצון חלקי של תרכובות של מזהמים מחדש יכול להפוך אותם יותר ביו-מכובדים. לחלופין, שטף עם גולשים ואחריו משאבה-וטיפול יכול להסיר מקורות NAPL יותר מאשר כל שיטה לבד.

גבולות ואתגרים

תגובות לא-Target ואפקטי מטריקס

סוכנים כימיים מגיבים לעתים קרובות עם חומר אורגני טבעי, מינרלים, וזנים מופחתים (למשל, ברזל מפר, סולפטים) נוכחים subsurface, צריכת reagent וצמצום יעילותו להרס contaminant. זה "ביקוש מחומצן" חייב להיות מוגדר במהלך סיווג האתר כדי לעצב מנה נאותה.

אפשרויות ל Contaminant Mobilization

הגדלת כוח או ניידות של contaminants ללא לכידת נאותה יכול לגרום הגירה ללא שינוי - לדוגמה, פלוש גלישה הממריץ DNAPL כלפי מטה לתוך aquifer עמוק יותר.שליטה הידראולית באמצעות מיצוי ו ניטור הוא חיוני.בנוסף, כמה תגובה על ידי תוצרי לוואי (למשל, כלור ביניים מחמצן לא שלם) עשוי להיות רעיל יותר מאשר תרכובות.

עלויות וניהול כימי

שטף כימי יכול להיות יקר עקב עלויות reagent, במיוחד עבור כרכים גדולים. Oxidants כמו מימן peroxide דורש אחסון מיוחד וטיפול עקב פעילות מחדש סוכנים צ'לינג כמו EDTA הם זולים יחסית אבל יכול להימשך בסביבה, העלאת חששות רגולטוריים.ניתוח עלות מחזור חיים חייב לשקול לא רק כימיקלים אלא גם זריקה, מעל טיפול, ופסולת.

המונחים: heterogeneity

סלעים מוגמרים, עדשות חימר, וקרקעות מלוכדות יכול לגרום לתפוצה חמורה.השפעת כימית עלולה להעדיף זרימה דרך שכבות בעלות יכולת גבוהה, להשאיר זיהום באזורי יכולת נמוכה שלא ניתן היה להעלות על הדעת.התקדמות בטכניקות אספקה - כגון זריקות הדופק, קידוח כיוון ומערכות בידוד - להתגבר על כמה בעיות אלה, אבל הוא נשאר אתגר גדול.

תכנון תוכנית כימית Flushing

אתר Characterization

הבנה מפורטת של הידרוגולוגיה, הפצה מלוכדת, וגיאוכימיה היא חיונית. פרדוקסים כוללים מוליכות הידראולית, כיוון זרימת מים קרקע ומהירות, דרישה חמצון טבעית, pH, פוטנציאל חמצון אדום, ונוכחות של מושגים מתחרים.FLT:0 The Interstate Technology & Regulatory Council (ITRC) מספקת מסמכים הדרכה על רקע עיצוב oxidation כימי קווי המתארים את דרישות הגמישות של 1:1.

בחירה ודיבור

בדיקות מעבדה ספסל וטייסי שדה מומלץ לקבוע סוג רציונאלי, ריכוז ואסטרטגיה הזריקה. עבור חמצון, המינון הנדרש מבוסס על הביקוש סטוכמטרי בתוספת גורם בטיחות עבור הביקוש חמצון טבעי.עבור גולשים, ריכוז עכברים קריטי ופוטנציאל של שלב הפרדה חייב להיות מוערך.

מערכת אספקה והפקה

בארות או גלריות יש להציב כדי להבטיח כיסוי מלא של נפח מזוהמים.פלט מלוטש לוכד את contaminants גייסה.מערכת שחזור (למשל, בארות במחזור אנכי או זוגות הזריקה-extraction) יכול לשפר ולהקטין את השימוש במים נקיים. ניטור אמיתי של ראש, ריכוזים מדבקים, ופשיטות דרך מחדש מאפשרות הסתגלות.

הערכה וביצוע

מדדי ביצועים כוללים ירידה במסה contaminant, שינויים באיכות מים הקרקע, ולכידת יעילות.עקב בארות ממוקמים סיבולת, בתוך אזור הטיפול, ולמטה ⁇ כדי לאמת את הישימות של צנרת.בדיקות טרcer יכול להעריך קישוריות הידראולית.

מחקרים ויישומים

ב-Situ Chemical Oxidation of Chlorinated Solvents at a לשעבר ניקוי יבש

באתר בקליפורניה עם PCE ו-TCE זיהום ב aquifer רדודה, נתרן persulfate מופעל עם ברזל היה מוזרק דרך רשת של בארות. בתוך ארבעה חודשים, ריכוזי TCE ירדו ב-95% ו-FLT:0case מחקרים שנאספו על ידי CLU-INFLT:1 מפגינים הצלחות דומות.

שטף של DNAPL ב-Adustriity

פתרון גלישה (Tween 80 בתוספת Isopropanol) שימש כדי לגייס אזור מקור מקור TCE DNAPL ב aquifer אבן חול שבור.הההשחזור יותר מ-70% ממסת ה- DNAPL מעל שישה חודשים, בעוד משאבה קודמת ו-טיפול הוסרו פחות מ-10%.ההההההההה מופקדה טופלה באתר עם פרסומות פחמן ופחמיות.

Copper Removal Using Citric Acid Flushing

אתר טיפול עץ לשעבר המזוהם עם נחושת מ arsenate נחושת chromated (CCA) עבר שטף עם חומצה tric ב- pH 3.החושה המחקה מופקה והוסרו באמצעות חילופי ion.יותר מ 80% של נחושת מוחלטת הוסרו מ 2 מ"ר הקרקע, עמידה בקריטריונים של אתר סגירת האתר בתוך שנה אחת.

שיקולים סביבתיים ושיקום

הערכה והערכה של סיכונים

שטף כימי עשוי לדרוש אישורים להזרקה (למשל, תוכנית בקרת הזרקת הזרקת הזרקת הזרקת הזרקת (UIC) בארה"ב), במיוחד כאשר משתמשים בכימיקלים המיסויים כמסוכנת.ערכת סיכונים חייבת להעריך פוטנציאל להגירה מחוץ לאתר, היווצרות של מוצרים רעילים והשפעות אקולוגיות רבות. סוכנויות רגולטוריות דורשות רבות דורשות תוכנית שקיפות עבור פיסות כימיות או מהדורות לא מכוונות.

כימיקלים וסודיים ופוסט-טריעת מעקב

סוכני השטף הסובסידיים יכולים להימשך במים.לדוגמה, גולשים עלולים להשפיע על חמצן מומס או לגרום קצף בבארות הסמוכים. ניטור פוסט-טיפול צריך להימשך עד שהרמות הכימיות יורדות לרקע או לסטנדרטים מקובלים.

מעורבות קהילתית ובעלי עניין

תפיסה ציבורית של הזריקה הכימית יכולה להיות שלילית בשל חששות לגבי זיהום מים קרקעיים. תקשורת טרנסג'נדרים על הטכנולוגיה, אמצעי הבטיחות שלה, ותוצאות ניטור היא חיונית. פרויקטים מוצלחים רבים כוללים לוחות מייעצו קהילתיים ועדכונים ציבוריים קבועים.

מגמות וחדשנות עתידיים

ירוק ו biodegradable Reagents

המחקר מתמקד בפיתוח פחות רעיל, חלופות biodegradable לכימיקלים מסורתיים.לדוגמה, cyclodextrins מותאם יכול לבודד contaminants אורגני ללא ההתמדה הסביבתית של גולשים. nanomaterials מבוסס ברזל עבור בהפחתה של כרוב הם גם עדות שדה.

אסטרטגיות Remediation

שטף כימי משולב יותר ויותר עם ביו-remediation (למשל, הזרקת חמצן לאחר חמצון כדי לעורר degraders אירובי) או טכניקות אלקטרוקיסטיות כדי לשפר את ההפצה הרצינית באדמה נמוכה של צריכת דם.מערכות הזריקה חכמה שמתאימות ללידה מחדש בזמן אמת בהתבסס על משוב חיישן מתעוררים.

שיפור מודלים ואפיון

כלי אימות של אתר ברזולוציה גבוהה (למשל, בדיקות ממשק membrane, פרופיל הידראולי) בשילוב עם מודלים תחבורה תגובתיים לאפשר עיצוב מדויק יותר של פעולות שטף. אלגוריתמי למידת מכונה יכול לייעל את שיעורי ההזרקה וגלישה המבוססת על נתוני ביצועים היסטוריים.

מסקנה

שטף כימי הוא שיטה מוכחת, תכליתית להסרת זיהום מן הקרקע וממים קרקעיים. על ידי מינוף של סויה מוגברת, טרנספורמציה כימית, ו desorption, הוא משיג ניקוי מהיר יותר מאשר טכנולוגיות קונבנציונליות רבות. יישום מוצלח דורש סיווג מעמיק, מציע תיקון קפדני של פתרונות שיקום, בקרה הידראולית, פיקוח ערני, בעוד אתגרים כגון תגובות לא targetttar ו heterogenity, להמשיך תהליך מתמשך, להמשיך החלמה מהירה יותר, להמשיך החלמה מהירה יותר, להמשיך משיכה תהליך שיקום מהיר יותר, להמשיך החלמה מהירה יותר, להמשיך החלמה מהירה יותר, להמשיך החלמה מהירה יותר, להמשיך משיכה ניקוי קפדני יותר, להמשיך החלמה מהירה יותר, להמשיך החלמה מהירה יותר, שיטות קירור יעיל יותר, להמשיך משיכה ניקוי קפדני יותר, להמשיך משיכה ניקוי קפדני יותר, שיטות קירור יעיל יותר, תהליך תהליך תהליך שיקום קפדני, ונוסחאות סביבתית, להמשיך משיכה ניקוי קפדני, נהיר.