View
348
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
TECNOLOGIAS DE REMEDIAÇÃO DE ÁREAS
CONTAMINADAS
TECNOLOGIAS DE TECNOLOGIAS DE REMEDIAREMEDIAÇÇÃO DE ÃO DE ÁÁREAS REAS
CONTAMINADASCONTAMINADAS
ProfProfªª DrDrªª Dione Mari Dione Mari MoritaMoritaEscola PolitEscola Politéécnica cnica Universidade de São PauloUniversidade de São Paulo
REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS
Tecnologias de tratamento in-situ
“Bioventing”
Vapores dabiodegradação
Poços de monitoramento
dos gases
Injeção do ar
Solo contaminado
• Aplicações: hidrocarbonetos do petróleo, solventes não clorados, pesticidas, preservativos da madeira e outros compostos orgânicos
• Limitações:
– solos com baixa permeabilidade
– nível do lençol freático próximo à superfície
– solos com baixo teor de umidade
– necessidade de monitoramento dos gases
– dificuldade em degradar compostos organoclorados
– baixas temperaturas
• Custo: US$10 to US$70/m3
Biorremediação
Irrigação por aspersãoPoço para
bombeamento
Poço para monitoramento
Poços para Re-injeção de água subterrânea
Lençol freático
Aquífero local
Rocha
Solo
Lençol subterrâneo
Solo com baixa permeabilidade
• Aplicações: PAHs, compostos orgânicos semi-voláteis não halogenados e BTEX
• Limitações
– matriz do solo
– necessidade de tratamento da água subterrânea
– necessidade de dispor adequadamente o lodo proveniente do tratamento da água subterrânea
– entupimento devido ao crescimento bacteriano nos poços que introduzem nutrientes
– fluxo preferencial de água
– solos argilosos
• Limitações
– altas concentrações de poluentes
– baixas temperaturas
– toxicidade do peróxido de hidrogênio (100 a 200 ppm)
• Custos: US$ 30 a US$ 100/m3
Fitorremediação
• Aplicações: PAHs, metais, pesticidas, solventes, explosivos, hidrocarbonetos do petróleo
• Limitações:
– Restrito a pequenas profundidades
– Altas concentrações de poluentes
– Dificuldades na transferência de massa
– Caráter sazonal
– Transferência de contaminação do solo para outro meio
– Compostos com muito alta ou muito baixa capacidade adsortiva
– Toxicidade e sub-produtos de biodegradaçãonão conhecidos
– Contaminação da água subterrânea oubioacumulação nas plantas
– Está em fase de experimentação
Oxidação químicaArmazenamento e dosagem de permanganato
Área contaminadaPoços para introdução do KMnO4
• Aplicações: compostos orgânicos
• Limitações:
– concentrações elevadas de poluentes
– compostos resistentes à oxidação
– efeitos adversos não conhecidos
– alto custo
Separação eletrocinética
Extração Troca
Extração Troca
ConversorAC/DC
ConversorAC/DC
Anodo + Cátodo -
Frente anódica
Frente catódica
Solo
ProcessamentoProcessamento ProcessamentoProcessamento
Controle do processoControle do processo
Extração Troca
Extração Troca
• Aplicações: metais pesados, ânions e compostos orgânicos polares
• Limitações:
– teor de umidade menor do que 10%
– minérios que possuem alta condutividade elétrica
– necessidade de eletrodos inertes (carbono, grafite ou platina)
– dependência do pH do fluido intersticial
– sub-produtos indesejáveis (cloro gasoso)
• Custo: US$ 117/m3
Lixiviação (“Soil flushing”)
Área contaminadaNível d’água
Coleta de lixiviado
Bomba
Aditivos Tratamento da água
subterrânea
Bomba
Poço
Zona de baixa permeabilidade
Aspersão
• Aplicações: contaminantes radioativos, compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis, hidrocarbonetos do petróleo e pesticidas
• Limitações:
– solo com baixa permeabilidade e heterogêneo
– presença de surfactantes: aderem ao solo e reduzem sua porosidade
– reações do lixiviado com o solo: redução da mobilidade dos contaminantes
• Limitações
– transporte do contaminante abaixo da zona de captura
– custos de separação e tratamento do lixiviado
• Custo: US$ 20 a US$ 200/m3
Tratamento térmico
Região termicamente
aquecida
Eletrodo
Zona contaminada
Sistema à vácuo
Instumentação e controle138 kV
Rede LocalControle devoltagem
Padrãotérmico
Padrão devoltagem
Tratamento térmico
Canais de coleta dos
gases
Queimador/soprador
Coleta de gasesSaída de
gases
Poços para injeção de vapor
Área contaminada
• Aplicação: compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis
• Limitações:
– debris: obstrução
– eficiência de remoção depende da temperatura máxima alcançada no processo
– alto teor de umidade
– permeabilidade altamente variável
– compostos com alta capacidade adsortiva no solo
– controle das emissões atmosféricas
• Limitações
– necessidade de disposição de carvão ativado utilizado no tratamento dos gases
– necessidade de disposição de líquidos residuais
– não é aplicável na zona saturada
– baixa capacidade térmica do ar
• Custo: US$ 30 a US$ 130/ m3
Extração com vapor
Bomba à vácuo
Filtro de ar
Incineração
Oxidação catalítica
Adsorção em carvãoEmissões
Válvula de alívio
Desumidificador
Dreno
Emissões atmosféricasControle
manual para locais
perigosos
Zona contaminada
“Air sparging”
Zona não saturada
Poço de extração do vapor
Sistema de tratamento
Lençol freático
Poço“Air sparging”
Gases COV
Bomba a vácuo
Zona saturada
NA
VentilaçãoAr
• Aplicações: compostos orgânicos voláteis
• Limitações:
– alto grau de saturação
– solo com grande quantidade de finos
– solos com alto grau de permeabilidade ou estratificação
– alto conteúdo de matéria orgânica ou extremamente seco com alta capacidade de adsorção de compostos orgânicos voláteis
– necessidade de tratamento das emissões gasosas
• Limitações
– tratamento e disposição de líquidos residuais e carvão ativado
– não é aplicável na zona saturada
• Custos: US$ 10 a US$ 50/m3
VitrificaçãoTratamento dos gases
Coleta de gases
Combustão na superfície
Eletrodos
Camada superficial(rochas, cerâmicas)
Compostos não voláteis(Distribuição, incorporação)
COV (dissociação, destruição)
Cobertura porosa fria(rochas, cerâmicas)
Subsidência devido a densificação
• Aplicações: substâncias radioativas, dioxinas, PCBs e metais
• Limitações• Profundidade necessária
• uso futuro da área
• aumento do volume
• necessidade de estudos de tratabilidade
• dificuldades na dosagem e mistura de reagentes
• necessidade de rebaixamento do lençol
• Custo: US$ 190 a US$ 330/m3
Remediação de áreas contaminadas
Tecnologias de tratamento ex-situ
Compostagem
1,2-2,4 m
fluxo de ar
Composto final
soprador
Tubos deaeraçãoperfurados
filtro de odor
cobertura do composto15 a 30 cm
Composto
• Aplicação: compostos orgânicos biodegradáveis
• Limitações:• área requerida para a compostagem
• escavação de solo
• liberação de VOCs
• aumento do volume de solo a ser tratado
• altas concentrações de metais pesados
• Custos:US$ 236 a US$ 290
“Landfarming”
60 cm20 cm
muretaárea de tratamento
“liner”sistema de drenagemleito preparado(declividade: 1 a 2%)
• Aplicações: hidrocarbonetos do petróleo, pentaclorofenol, creosoto, pesticidas
• Limitações• área necessária
• dependência de condições climáticas
• presença de contaminantes inorgânicos
• presença de compostos voláteis
• controle de material particulado
• Limitações
• coleta do run-off e monitoramento
• dependência da topografia, erosão e permeabilidade do solo
• Custo: US$ 100/m3
Tratamento em fase líquida
ArAr
NutrienteNutriente
Solo contaminadoSolo contaminado
Reator completamente misturado
GasesGases
• Aplicações: compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis não halogenados, pesticidas, PCBs e hidrocarbonetos do petróleo
• Limitações– necessidade de escavação do solo contaminado;
– necessidade de classificação de partículas do solo antes de ser introduzido no reator
– solos não homogêneos e argilosos;
• Limitações
– presença de contaminantes na fase livre
– desidratação do solo após tratamento
– tratamento e disposição de águas residuárias
• Custos: US$ 130 a US$ 200/m3
Extração com solventes
EscavaçãoEscavação Preparo do soloPreparo do solo ExtraçãoExtração SeparaçãoSeparação
Tratamento dos gasesTratamento dos gases
Solvente com contaminante
Contaminante concentrado
Sólidos
Água
Rejeitos
Gases tratados
• Aplicações: PCBs, Compostos orgânicos voláteis, solventes halogenados, hidrocarbonetos do petróleo, metais pesados
• Limitações• altos teores de umidade e de argila
• extração de compostos organo-metálicos
• presença de surfactantes e emulsificantes
• presença de traços de solventes no solo tratado
• compostos orgânicos de alto peso molecular e substâncias hidrofílicas
• Limitações
• necessidade de neutralização do solo tratado com lavagem ácida
• altos custos de capital
• Custos: US$ 100 a US$ 400/t
Oxidação-redução
EscavaçãoEscavação Classificação granulomética
Classificação granulomética
RejeitosRejeitos
Água Reagente
PreparoPreparo
Controle das emissões
atmosféricas
Controle das emissões
atmosféricas
Separação Separação
Reciclo de reagente
LavagemLavagem
Tratamento de água
LodoLodo
DesidrataçãoDesidratação
DisposiçãoDisposição
ReaçãoReação
• Aplicações: compostos inorgânicos• Limitações:
– oxidação incompleta e formação de sub-produtos intermediários
– alto custo para remover altas concentrações de poluentes
– presença de óleos e graxas
• Custos: US$ 190 a US$ 660/m3
Lavagem do solo
Solo contaminado
ProcessosLavagem Separação granulométricaSeparação por gravidadeCiclone
Voláteis
Rejeitos
Solo tratadoFinos/Lodos contaminados
Águacontaminada
Tratamento de águas
residuárias
Tratamento de emissões
atmosféricas
Homogeneização
Agentes de extração(surfactantes, etc.)
Água
Produtos químicos
Solo preparado
Emissões atmosféricas
Água tratada
• Aplicações:
– compostos orgânicos semi-voláteis
– hidrocarbonetos do petróleo
– metais pesados
• Limitações:
– misturas complexas (metais e orgânicos)
– alto teor de substâncias húmicas
– necessidade de tratamento de água
– compostos orgânicos adsorvidos em argila: difícil remoção
• Custos: US$ 170/t
Estabilização/solidificação
AlimentaçãoAlimentaçãotransportadora
HomogeneizaçãoHomogeneizaçãoÄgua (se necessário)
Armazenamento de reagentes
(líquido)
Armazenamento de reagentes
(líquido)MoinhoMoinho
Armazenamento de reagentes (sólidos)
Armazenamento de reagentes (sólidos)
DosagemDosagem
Separação granulométrica
Separação granulométrica
Produto acabado
• Aplicações: compostos inorgânicos, incluindo substâncias radioativas
• Limitações:
– dependência das condições ambientais (clima, meteorologia, etc.)
– aumento de volume de solo
– resíduos incompatíveis
– presença de compostos orgânicos
– eficiência não tem sido demonstrada a longo prazo
• Custo: US$ 110/t
Incineração
Estocagemdo solo contaminado
Preparo do solo
Alimentação IncineraçãoControle da poluição do ar
ÁguaSólidos
Cinzas
Pós-queimador Emissões atmosféricas
Emissões atmosféricas
Controle de vapor
• Aplicações: hidrocarbonetos clorados, PCBs e dioxinas
• Limitações:
– Alto custo
– Presença de metais pesados
– Presença de metais voláteis (mercúrio, chumbo, cádmio e arsênio
– Reação de metais com cloro ou enxofre na alimentação do incinerador
• Custo: US$ 1.650 a US$ 6.600/t
Pirólise
EscavaçãoEscavação Classificação do material
Classificação do material PirólisePirólise
Tratamento dos gasesTratamento dos gases
Compostos voláteis condensados
Carvão
Água
Solo tratado
Rejeitos
Emissões atmosféricas
• Aplicações:
– Compostos orgânicos voláteis e pesticidas.
– Resíduos de refinarias de petróleo, indústria de ferro e aço, preservação da madeira, borracha sintética, e tintas
– Solos contaminados com hidrocarbonetos e creosoto
• Limitações
– Alto custo
– Teor de umidade do solo < 1%
– Presença de material abrasivo
– Solos tratados contendo metais pesados requerem estabilização
• Custo: US$ 300/t
Trocador de calor
Trocador de calor
Filtros de carvão
Filtros de carvão
Carvão usado
Filtros de carvão
Filtros de carvão
Filtro prensa
Tanque de mistura
Tanque de mistura
Decantador
Lavador
Pó
Ciclone
Mistura com H2CO3
Solo escavado
Vai para atmosfera
Reator rotativo
664oF, 1 h
Reator rotativo
664oF, 1 h
Solo tratado
Catalisador
ReatorCSTR
662oF, 2 h
Carvão utilizado
Torta
Lodo descontaminado
Filtrado
Água tratadaÁgua tratada
10 t/hAlimentação
Classificação
Desalogenação
• Aplicações: compostos orgânicos semi-voláteis, pesticidas e PCBs
• Limitações– alto teor de argila e de umidade
– grandes volumes a serem tratados
– concentrações de organoclorados superiores a 5% requerem grandes volumes de reagentes
– dificuldade na coleta e tratamento de residuais (contaminantes volatilizados, pós e outros condensados)
• Custo:US$ 200 a US$ 500/t
Recommended