Prof. Dr. Eng. Rafael Fernández Rubio · Consiste na mobilização de poluentes voláteis no subsolo, mediante uma diminuição da pressão, ... (II) Tratamentos ex situ • Técnicas

FRASA Engenheiros Consultores

Prof. Dr. Eng. Rafael Fernández Rubio



Âmbito dos trabalhos solicitados

Realizar reuniões de trabalho em Lisboa.

Preparar uma proposta de estudos e trabalhos requeridos, para apresentar soluções para problemas derivados de focos de contaminação de águas e solos

Realizar reconhecimentos de campo na margem esquerda do rio Tejo.



Técnicas de recuperação de solos (I)

Tratamientos in situ

• Técnicas de lavagem• Técnicas físico-químicas• Técnicas de arrasto com ar ou vapor• Técnicas de posta em contato

Custo aproximado: 380 - 450 € / TonTempos de limpeza: variáveis



Técnicas de lavagem

Método

Mediante um fluido (geralmente água com ácidos, bases ou detergentes), dissolvem-se e arrastam os poluentes solúveis, que se extraem depois em uma instalação adequada.

Condicionantes

• Características físico - químicas dos poluentes.

• Características hidrogeológicas do meio e sua distribuição espacial.

• Risco de migração dos poluentes para zonas não poluídas.

• Requerem-se grandes volúmes de água.

• Eficaz para tratamento de solos poluídos por metais.



Técnicas de lavagem

Poço de injeçãoPoço de extração

Solo poluído

Nível freático

DifusorBomba



Técnicas de arrasto com ar ou vapor

Método

Tecnologia aplicável à eliminação de componentes orgânicos voláteis.

Condicionantes

• Usam-se os vazios e/ou pressão para forçar o fluxo.

• Os componentes básicos são:

• Furos de injecção de ar / vapor limpo.

• Furos de recolha de ar / vapor contaminado.

• Furos de controlo.

• Compresor e soplantes.

• Bomba de vácuo.



Técnicas de arrasto com ar ou vapor

Poço de injeção

Compressor

Poço de extração

Solo poluído

Soplante

Depuração do ar

Borbulhas

Nível freático

Água

Ar



Técnicas físico-químicas (I)

Método

Eliminação o fixação total ou parcial dos poluentes pressentes, mediante aplicação de agentes químicos.

Tipos de técnicas

• Extração

• Solidificação

• Vitrificação

• Eletromigração



Técnicas físico-químicas (II)

Extracção

Utiliza-se água com dissolventes. A mistura de dissolvente e sólidos centrifuga-se ou filtra-se. Na fase líquida rompe-se a emulsão, com calor, e decanta-se; aplica-se a separação por stripping, ou mediante carbono activo, ou por destilação, recicla-se o dissolvente,...

Características

• Nos solos tratados desaparece a matéria orgânica,• Materiais inertes,• Profunda mudança de textura,• Estes tratamentos são caros



Técnicas físico-químicas (III)

Solidificação - Estabilização

Estas tecnologias apiam-se na redução da mobilidade dos poluentes, mediante sua incorporação de matérias sólidas, tanto orgânicas como inorgânicas, de baixa permeabilidade.

Características

• Os solos tratados ficam solidificados.



Técnicas físico-químicas (III)Solidificação - Estabilização

Solo poluido

Misturadora

Planta de preparação

Solo estabilizado



Técnicas físico-químicas (IV)

Vitrificação

Mediante tratamento térmico os solos fundem-se numa matriz vítrea, muito resistente, em que os poluentes ficam fixados.

Características

• As temperaturas de fundição estão entre 1.600º C e 2.000º C.

• Os poluentes orgânicos destroem-se mediante pirólisis.

• Os componentes inorgânicos encapsulam-se na massa vítrea.

• Pode-se aplicar in situ (mediante eletrodos).

• É muito caro especialmente em presença de água.



Técnicas físico-químicas (IV)

Vitrificação

Solo vitrificadoEletrodo Eletrodo

Grafite e massa de vidro

Recolha de gas



Técnicas físico-químicas (V)

Eletromigração

Mediante um campo elétrico provoca-se a migração dos componentes iónicos.

Características

• Especialmente indicado para metais pesados e outros componentes iónicos.

• Os recipientes protectores dos eletrodos estão preenchidos por dissoluções químicas, que incorporam os poluentes que serão eliminados numa instalação de depuração.



Técnicas físico-químicas (VI)

Eletromigração



Técnicas de posta em contato (I)

Método

Trata-se de facilitar o contacto entre os agentes de tratamento (água, vapor, substâncias químicas, etc.) com os poluentes.

Tipos de técnicas

• Kerfing.• Fraturação hidráulica.• Sarjetas de intercepção.• Stripping.



Técnicas de posta em contato (II)

Kerfing

Criação, mediante jacto de água a alta pressão e material abrasivo, de uma cavidade paralela ou perpendicular ao eixo de um poço.A cavidade actua como depósito de recolha para facilitar a extração do poluente.

Fraturação hidráulica

Consiste em aumentar as fracturas existentes ou criar novas fracturas, que se preenchem mediante material granular, para facilitar os fluxos hidráulicos na rocha poluída.



Técnicas de posta em contato (III)

Sarjetas de intercepção

Consiste na escavação de sarjetas profundas paralelas, em intervalos regulares, colectoras do poluente, que permitem tratamentos em separado.

Stripping

Consiste na mobilização de poluentes voláteis no subsolo, mediante uma diminuição da pressão, que gera um fluxo para o poço de captação.Especial para compostos orgânicos voláteis.


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Técnicas de recuperação de solos (II)

Tratamentos ex situ• Técnicas de aeração / volatilização passiva• Técnicas de lavagem• Técnicas de incineração• Técnicas de desorção térmica

Por problemas de custos não se utilizam geralmente quando os volumes de solos poluídos são superiores a 5.000 / 10.000 m3.

Custo aproximado: 2 - 300 € / Ton.Tempos de limpeza: largos.



Técnicas de aeração / volatilização passiva

Método

Consistem em eliminar os poluentes orgânicos por volatilización.

Os solos poluídos depositam-se em lâmina, sobre uma geomembrana ou superfície impermeável.

Condicionantes

• Não servem para eliminar os metais pesados.

• Apresentam o inconveniente de passar os poluentes à atmosfera.



Técnicas de lavagem de solos

Método

Consistem em separar os poluentes do solo mediante uma solução aquosa (dissolvente).

Condicionantes

• Não se elimina a toxicidade dos poluentes, que se deverão gerir mediante armazenamento em depósito de segurança autorizado, ou recuperar-se para reutilização.



Técnicas de incineração

MétodoOs solos submetem-se a altas temperaturas, normalmente em fornos rotativos, para queimar a matéria poluente combustível.

Condicionantes• Aplicável a solos com poluentes orgânicos.

• Não servem para eliminar aos metais pesados.

Problemas• Queima-se o material orgânico do solo, que fica biologicamente inerte.


• Apresentam o inconveniente de passar os poluentes à atmosfera.



Técnicas de desorção térmicaMétodo

Os solos submetem-se a temperaturas entre 250º e 400º C, através de um gás inerte (nitrogénio) para impedir a oxidação; transporte dos compostos voláteis gaseificados para diferentes tratamentos.

Não se destrói a estrutura do solo.

Condicionantes

• Aplicável a solos com poluentes orgânicos, com ponto de ebulição inferior a 430º C.


Problemas• O solo tratado é biologicamente inactivo mas conserva sua estrutura e pode retornar à origem.



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Técnicas de recuperação de solos (III)

Técnicas de confinamento

• Técnicas de selageme isolamento

Custo muito variável em função de volume, natureza, solo,..



Técnicas de confinamento

Método

Consiste em cobrir o solo poluído com material impermeável, acompanhando geralmente com a construção de barreiras impermeáveis laterais para completar o isolamento.

Condicionantes

• Grandes quantidades de solos cuja escavação e transporte a um Depósito de Segurança é inviável.

• Solos com poluentes com risco por contacto directo, dispersão atmosférica, ou lixiviação.

• Solos poluídos para os que não exista tratamento com garantias.



Técnicas de selado, isolamento e cobrimento

Solopoluído

Injeçõesimpermeabilizantes




Solopoluído

Poço de drenagem

Cortina impermeável

Nível piezomêtrico interior




Objetivos

• Evitar a emissão atmosférica de poluentes.

• Restringir a filtração de água através do solo poluído.

• Evitar a dispersão dos poluentes no aqüífero.

• Reduzir a afectação aos ecossistemas.




Fatores condicionantes da cobertura isolante

• Efetividade a longo prazo face a:

• Gelo ou temperaturas elevadas.

• Penetração de raízes, animais ou insetos.

• Movimentos sísmicos.

• Circulação de veículos.

• Erosão por água ou vento.

• Assentamento dos solos subjacentes.

• Instabilidade mecânica do lugar....




Elementos do sistema de cobertura

• Capa de solo superficial.

• Capa de proteção.

• Capa de drenagem.

• Barreira impermeável.

• Capa de circulação e recolha de gases.



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Técnicas de recuperação de solos (IV)

Técnicas biológicas

• Técnicas de biodegradação in situ

• Técnicas landfarming

• Técnicas de biodegradação em reator

Adequadas para a degradação de componentes orgânicos (pesticidas, óleo diesel, gasolina, azeite, compostos orgânicos halogenados,...).



Técnicas de biodegradação in situMétodo

Utiliza bactérias do solo ou externas, contribuídas para biodegradar aos compostos orgânicos.

Potencializa-se por adição de nutrientes (fósforo, nitrogênio, etc.) e, às vezes, inoculação de cultivos de bactérias.

Não se destrói a estrutura do solo.

Condicionantes

Frequientemente realiza-se com um sistema de injecção de águas e bombeamento de extracção (às vezes com adicção de peróxido de hidrogênio)



Técnicas de biodegradação in situ



Técnicas de landfarmingMétodo

Os solos poluídos, depois de sua escavação, tratam-se extensivavente em espaços abertos.

As capas de solos são arejadas mediante volteio e os lixiviados são filtrados ou recolhidos.

Problemas

Requer de superfícies extensas, preferencialmente em zonas isoladas e sem aqüíferos.



Técnicas de biodegradação em reatorMétodo

Depois da adição de água, para formar uma lama, adicionam-se microorganismos, mantendo uma concentração adequada de biomassa.

Quando a biodegradação terminou terá que se desidratar o solo.

Problemas

As águas residuais resultantes requerem um tratamento adicional antes da sua rejeição



Custo

Tempo

+

+

-

-

Incineração

Flushing

Stripping

Biorrem.ex situ

Confinamento Biorrem.in situ

Degradação natural



Metodologia de trabalho

Caraterização do meio contaminado

• Caracterização hidrogeológica permeabilidade hídrica permeabilidade pneumática

• Caracterização dos poluentes: primários transformados • Estado físico dos poluentes: absorvidos pelo solo disolvidos gasosos

• Distribuição espacial: concentração dos poluentes dispersividade



Atuações gerales recomendadas

Realização de acções piloto com as técnicas mais adequadas,

comparando todos os parâmetros, para seleccionar a mais adequada

pela sua facilidade de uso, efectividade, custo, menor impacto, etc.

Análise de riscos para o pessoal que trabalhe na operação.

Análise de riscos por fuga ou dispersão dos poluentes.

Caracterização hidrogeológica do meio contaminado.

Projecto de recuperação e controlo da eficácia do tratamento.

Planeamento do acomapnanhento durante a realização da obra.

Monitorização do comportamento da obra realizada.



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