روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش اول

[sorood parnian]

مقدمه
در طی سالهای اخیر دانشمندان و مدیران منابع آب زیرزمینی بدنبال روشهایی برای رفع آلودگی آبخوانهای آلوده بوده اند.
علم احیاء آبهای زیرزمینی آلوده هنوز در ابتدای راه خود قرار دارد و چالشهای فراوانی را در پیش رو دارد.

در فرآیند پاکسازی یک منطقه آلوده دو موضوع باید مد نظر قرار گیرد یکی محدوده منبع آلودگی
و دیگری وسعت هاله آلودگی مربوط به آن. کنترل این دو محدوده یکی از چالش انگیز ترین مسائل در بحث پاکسازی آب های زیرزمینی آلوده است.

پروژه های احیاء آب های زیرزمینی آلوده ممکن است شامل اهداف مختلفی شود از جمله:

1. ۱- جلوگیری از حرکت هاله آلودگی از منبع آن
2. ۲- ایزوله کردن منطقه ای که منبع آلودگی را در بر می گیرد
3. ۳- تصفیه آبهای زیرزمینی آلوده به صورت یک آب استاندارد برای مصارف مورد نظر
4. ۴- رفع مشکلات زیست محیطی ناشی از آلودگی آب هنگامی که یک منطقه از لحاظ خصوصیات هیدروژئولوژی، هیدروشیمی و آلودگی مورد بررسی قرار گرفت
گزینه هایی را برای کنترل آلودگی و احیاء مناطق آلوده می توان انتخاب کرد.
انتخاب یک روش بستگی به مواردی همچون نوع آلودگی، هیدروژئولوژی منطقه، خصوصیات منشاء آلودگی و موقعیت آلاینده در زیر سطح زمین دارد
. هدایت هیدرولیکی سازندهای زیرسطحی نیز یکی از پارامترهای مهم است.
موفقیت یا شکست یک پروژه پاکسازی آبهای آلوده به توانایی آبخوان برای انتقال سیالات (آب یا آلاینده ها)، NAPLها و گازها بستگی دارد.اطلاعاتی در مورد واکنش پذیری یا قابلیت تجزیه زیستی آلاینده در زیر سطح زمین برای تعیین روش پاکسازی منطقه آلوده لازم است.
واکنش های شیمیایی و جذب مواد آلی در خاک، که در طول عملیات پاکسازی مناطق آلوده ممکن است اتفاق بیفتد،
باید بطور دقیق در فاز طراحی عملیات احیاء آبخوان، مورد بررسی قرار گیرد.
روش های موجود برای پاکسازی آبخوانهای آلوده شامل موارد زیر می شوند:

روش های کنترل منشاء آلودگی
Source control Methods-
پمپاژ آبهای آلوده و تصفیه آنها در سطح زمین
Polluted Water Pumping and aboveground Treatment-
تصفیه فیزیکی و شیمیایی در محل
In Situ Biological and Chemical Treatment-
استخراج بخار خاک
(Soil Vapor Extraction) ​

 

[sorood parnian]

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش دوم

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش دوم

کنترل منشاء آلودگی


1- روشهای حفاری و دفن/تصفیه


2- استفاده از موانع در مقابل جریان آب زیرزمینی


هدف از کنترل منشاء آلودگی، حذف و یاکاهش انتشار آلودگی زیرسطحی است.

برای اینکار از موانع فیزیکی و روشهای کنترل هیدرودینامیکی استفاده می شود.


روش های کنترل هیدرودینامیکی شامل تزریق و یا پمپاژ آب زیرزمینی از یک سری چاه است که اطراف منشاء آلودگی یا هاله آلودگی قرار گرفته اند.

هدف از اینکار تغییر گرادیان هیدرولیکی آب زیرزمینی به نحوی است که حرکت مواد آلاینده محدود شود.


موانع فیزیکی نیز برای ایزوله کردن خاک ها و آبهای زیرزمینی آلوده از محیط اطراف بکار می روند.


1- روش حفاری و گود برداری (Excavation Methods)


برای حذف کامل منشاء آلودگی ممکن است یک گودال در محل منشاء آلودگی حفر شود و خاک آلوده به یک مکان مطمئن (مانند محل دفن زباله) انتقال داده شود.
آبهای زیرزمینی آلوده را نیز میتوان پمپاژ کرد و به محل دیگری برای ذخیره، تصفیه یا دفن منتقل کرد.
یکی از مسائل مهم در این روش این است که حذف کامل خاک و آبهای زیرسطحی آلوده در اغلب موارد امکان پذیر نیست،
بخصوص وقتی که آلودگی تا عمق زیادی ادامه دارد و یا هاله آلودگی در زیر کارخانه ها یا ساختمانهای مسکونی و تجاری گسترش یافته است.

2- ایجاد موانع در مقابل جریان آب زیرزمینی (Barriers to Groundwater Flow)
موانع فیزیکی که برای جلوگیری از جریان آب زیرزمینی آلوده بکار می روند شامل دیواره های نفوذناپذیر (slurry walls)،
پوشش های سیمانی (grout curtains)، ستونهای ورقه ورقه (sheet piling) و ژئوممبران ها(Geomembranes) می شوند.
این موانع و سدهای نفوذناپذیر برای محدود کردن نشت آبهای زیرزمینی آلوده و یا جلوگیری از ورود آبهای زیرزمینی پاک به زون آلوده بکار می روند.
در بعضی موارد نیاز است تا یک سری چاه یا یک سیستم زهکشی همراه با این سدها بکار گرفته شود تا منطقه آلودگی به طور کامل کنترل شود.
در بعضی موارد از موانع نفوذپذیر برای تصفیه آبهای آلوده (Permeable Treatment Barrier ) نیز استفاده می شود.

سفره هایی با ضخامت کم (در حدود 20 متر) که توسط یک سنگ کف نفوذناپذیر از پائین محدود شده اند، برای ایجاد دیواره های نفوذناپذیر مناسب هستند.
برای ایجاد این دیواره ها ابتدا باید یک گودال با عرض کم (70 تا 150 سانتی متر) در اطراف منطقه آلوده حفر شود.
عمق این گودال باید تا سنگ کف سفره باشد. سپس این گودال توسط مواد نفوذناپذیر پر می شود.


ستون های ورقه ای (Sheet piling)


در این روش ورقه های فولادی توسط ابزارهای مخصوصی به هم متصل می شوند و سپس به داخل زمین رانده می شوند.
بعد از رسیدن این ورقه ها به یک سطح نفوذناپذیر، عملیات متوقف شده و قسمت های اضافی ورقه ها که بالای سطح زمین باقی مانده اند، بریده می شوند.

​

 

[sorood parnian]

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش سوم

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش سوم

روش پمپاژ و تصفیه

کنترل هیدرولیکی آلودگی آب زیرزمینی (سیستم پمپاژ و تزریق) می تواند رژیم جریان آب زیرزمینی را برای اهداف زیر تغییر دهد:جلوگیری از تخلیه آب زیرزمینی آلوده در مناطق پایین دستکاهش سرعت حرکت هاله آلودگیمحصور کردن هاله آلودگی توسط یک سری از چاه های پمپاژ و تزریق آب نگهداری و رسیدگی چاهها برای موفقیت کامل این روش اهمیت زیادی دارد و در صورت تغییر سطح آب زیرزمینی،
باید طراحی سیستم مورد بازنگری قرار گیرد. یک سیستم تصفیه فیزیکی و زیستی نیز ممکن است برای تصفیه آب پمپاژه شده لازم باشد.

بررسی و بهینه سازی سیستم پمپاژ

مدل سازی جریان وانتقال آلاینده ها که همراه با مطالعات پاکسازی سفره های آلوده انجام می شود،
می تواند یک ابزار قدرتمند برای پیش بینی میزان حرکت و مسیر هاله آلودگی و عکس العمل آن در قبال گزینه های مختلف موجود برای پاکسازی آبهای آلوده باشد.این مدل ها باید باتوجه به اندازه گیرهای صحرایی خصوصیات هاله آلودگی کالیبره شوند.
در غیر اینصورت با توجه به عدم قطعیت های موجود در این مدل ها باید از آنها با احتیاط استفاده کرد،
بخصوص وقتی که از آن ها برای مطالعه محل دفن زباله های خطرناک (مانند زباله های اتمی) استفاده می شود.بسیاری از محققان از مدلهای ریاضی آب زیرزمینی به عنوان یک ابزار در طراحی گزینه های مختلف پاکسازی آبهای آلوده استفاده کرده اند.
زیرا این مدل ها به سرعت نتایج حاصل از اجرای گزینه های مختلف را شبیه سازی کرده و امکان الویت بندی و مقایسه روش های مختلف پاکسازی را فراهم می کنند.
بنابراین از این مدل ها می توان به عنوان یک ابزار کمکی در طراحی استفاده کرد.توسط مدل های ریاضی جریان و انتقال آلاینده ها می توان بهترین آرایش چاه های پمپاژ و تزریق را مشخص کرد
زیرا با استفاده از مدل می توان تغییرات جریان و غلظت هاله آلودگی را مشخص کرد.

​

 

[sorood parnian]

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش چهارم

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش چهارم

پاکسازی زیستی (Bioremediation)
کاربرد عملی واکنش های تجزیه زیستی (Biodegradation) در پاکسازی مناطق آلوده را پاکسازی زیستی می نامند.

به عبارت دیگر پاکسازی زیستی، استفاده از میکروارگانیزم های زنده برای تجزیه مواد آلاینده است.
این روش شامل ایجاد یک محیط مصنوعی برای رشد میکروارگانیزم هایی است که باعث تجزیه آلاینده ها می شوند.

اینکار با اضافه کردن مواد مغذی (Nutrients) و الکترون گیرنده ها (Electron acceptors) به محل وقوع آلودگی انجام می شود.
مراحل مهم در طراحی پاکسازی زیستی عبارتند از:
مطالعات صحراییبازیافت محصولات جانبیبررسی مکانیزم افزایش تجزیه زیستی توسط میکروب هاطراحی سیستماجرای طرحنگهداریدر ابتدا باید هیدروژئولوژی و وسعت محدوده آلودگی در منطقه به دقت مطالعه شود، پارامترهایی که باید تعین شوند عبارتند از:میزان و جهت حرکت آب زیرزمینی عمق تا سطح آب زیرزمینی و عمق تا منطقه آلوده آبدهی ویژه آبخوانناهمگنی های موجود در خاکارتباط هیدرولیکی بین آبخوان های موجود مناطق تغذیه و تخلیهنوسانات فصلی آب زیرزمینیبازیافت محصولات جانبیبعد از بررسی های صحرایی، باید سیستمی برای بازیابی محصولات جانبی در نظر گرفته شود.
برای مثال از پمپ هایی استفاده کرد که آب و هیدروکربن ها را از هم جدا می کنند.
در این حالت ممکن است دو سری چاه لازم باشد که باعث افزایش گرادیان هیدرولیکی شده و هیدروکربن های تجمع یافته در محل چاه ها را استخراج می کنند.
بررسی مکانیزم تجزیه زیستی توسط میکروارگانیزم ها
قبل از طراحی سیستم پاکسازی زیستی باید پتانسیل تجزیه پذیری آلاینده های موجود در محل بررسی شود.
اولاً باید میکروارگانیزم های مناسب (با توجه به نوع آلودگی) موجود باشند.
ثانیاً عکس العمل این میکروارگانیزم ها در برابر گزینه های موجود برای پاکسازی زیستی باید بررسی شود.

همچنین نوع مواد مغذی برای رشد میکروارگانیزم ها باید تعین شود. این مطالعات معمولاً در آزمایشگاه های ویژه انجام می شوند .

ویژگیهای شیمیایی منطقه آلوده نیز نوع و مقدار مواد مغذی لازم را تحت تاثیر قرار می دهد.
برای مثال آهک ها و خاک های با محتوای مینرالی زیاد بر میزان مواد مغذی موجود تاثیر می گذارند
زیرا این سنگ ها و خاک ها با فسفر موجود واکنش می دهند.
رس ها و سیلت ها مواد مغذی را به خود جذب کرده و میزان مواد مغذی را کاهش می دهند.​

 

[sorood parnian]

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش پنجم

روش های احیاء (پاکسازی) آبخوان های آلوده - بخش پنجم

استخراج بخار خاک (Soil Vapore Extraction)
این روش یک تکنولوژی مفید برای خارج کردن ترکیبات فرار هیدروکربنی مانند بنزین و برخی حلال ها از محیط غیراشباع است.
این روش در مقایسه با روش های دیگری مانند حفاری،گود برداری و پمپاژ و تصفیه، موثرتر و اقتصادی تر است.در این روش از یک سری چاه برای استخراج بخار استفاده می شود. این چاه ها تا عمق منطقه آلوده خاک حفاری می شوند.
همچنین از پمپ های مخصوصی (پمپ خلاء) برای استخراج بخار و مواد فرار از طریق چاه ها استفاده می شود.در این روش با استفاده از یک سیستم گردش دهنده هوا (Air Circulation System) مقدار زیادی هوا در نزدیکی زون آلوده انتشار داده می شود.
در این حالت بخش زیادی از آلاینده های فرار بصورت بخار وارد هوا شده و به سمت سطح زمین حرکت می کنند.

اجزای یک سیستم استخراج بخار خاک
یک سیستم استخراج بخار ایده آل شامل موارد زیر است:

یک یا چند چاه استخراج بخاریک یا چند ورودی هوا یا چاه تزریقپمپ های خلاءجریان سنج هاوسایل و تجهیزات نمونه برداریسیستم تصفیه بخار

یکی از مزایایی این روش این است که می توان بخش زیادی از بار آلودگی ناشی از ریزش مواد آلاینده (Spill) را قبل از رسیدن به آب زیرزمینی پاکسازی کرد.روش استخراج بخار خاک اغلب همراه با سایر روش های پاکسازی آب های آلوده بکار می رود تا از پاکسازی کامل آلودگی اطمینان حاصل شود.متاسفانه روش مدونی برای طراحی و اجرای سیستم های بخار خاک وجود ندارد و معمولاً اینکار به صورت تجربی انجام می شود.​

 

[n_afshar_86]

سلام من در مورد استخراج بخار خاک یه مقدار اطلاعات میخوام اگه میشه لطف کنید یا همین جا بزارید یا برام ایمیل کنید n_afshar_86@yahoo.com ممنون