کارایی روش استخراج بخارات آلاینده‌ها (SVE) در پاک‌سازی خاک‌‌های آلوده به ترکیبات نفتی

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

سعید گیتی پور ¹ ( - (مسوول مکاتبات): دانشیار دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. )
عماد صنعتی فروش ² ( دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. )
هادی تره باری ³ ( دانشجوی دکتری محیط زیست، دانشکده علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. )
محمودرضا عبدی ⁴ ( دانشیار دانشکده عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران. )
علیرضا گیتی پور ⁵ ( دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه سین سیناتی، امریکا )
سعید حیدری ⁶ ( استادیار دانشکده عمران، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. )

تاریخ دریافت : 1393/04/15 تاریخ پذیرش : 1393/11/15 تاریخ انتشار : 1395/09/01

کلید واژه: آلودگی خاک, بنزین, استخراج بخارات آلایندهها, ترکیبات BTEX, دما,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: آلودگی خاک‌های محوطه پالایشگاهها و پمپ بنزینها در اثر تماس با بنزین به یکی از مشکلات مهم زیست محیطی تبدیل شدهاست. خطرات ناشی از نشت بنزین به درون خاک و انتقال آن به منابع آب‌های زیر زمینی بیشتر ناشی از وجود ترکیبات BTEX (بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، زایلن) می‌باشد، چراکه میزان سمیت و فراریت این ترکیبات بالا بوده و به میزان قابل توجهی در سوخت بنزین معمولی یافت میشوند. روش بررسی: در این تحقیق فرآیند حذف آلاینده‌‌های BTEX از خاک‌های آلوده به بنزین با استفاده از روش استخراج بخارات آلایندهها (SVE) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه خاک طبیعی غیر آلوده پس از آلوده شدن با بنزین با استفاده از روش SVE مورد پاک‌سازی واقع شده است. آزمایش‌های فرآیند پاک‌سازی در سه بازه زمانی 4 ، 8 و 12 ساعت و در سه دمای متفاوت 20، 40 و 60 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. یافته ها: این پژوهش نشان داد که کارایی روش SVE در حذف ترکیبات BTEX از خاک بسیار مناسب بوده و در مقیاس آزمایشگاهی به بیش از 99% می‌رسد. همچنین بر اساس نتایج آزمایش‌های صورت گرفته قابلیت حذف این ترکیبات با روش SVE رابطهای معکوس با نقطه جوش آن‌ها دارد. ضمنا بالا بردن دمای آزمایش‌ها باعث تسریع در فرآیند پاک‌سازی نمونه‌‌های خاک گردید. به‌طوری‌که افزایش دما از 20 درجه سانتی‌گراد به 40 درجه سانتی‌گراد و نیز از 40 درجه به 60 درجه سانتی‌گراد میزان بازدهی حذف ترکیبات BTEX را در مدت 12 ساعت به ترتیب 10% و 26% بیش‌تر نمود. نتیجه گیری: دستاورد‌‌های حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که روش استخراج بخارات آلاینده‌ها جهت حذف ترکیبات آلی آروماتیک از خاک یک روش مناسب و کارا است که در صورت اجرای صحیح می‌توان به بازدهی بالایی در دفع این‌گونه آلاینده‌ها از خاک دست یافت.

چکیده انگلیسی:

Abstract Background and Objective: In recent years, production and use of petroleum products, such as gasoline, have been increasing. This increase is followed by numerous ecological consequences. Among them, the most important ecological effects of using gasoline is contamination of soils at refineries and gas stations. Hazards of gasoline leakage into the soil and its migration to groundwater could be attributed to the existence of BTEX compounds, which are the main constituents of gasoline with high toxicity and volatility values. Method: In this study, the removal of BTEX contaminants from soil samples contaminated with gasoline has been investigated using Soil Vapor Extraction technique. The treatment tests were conducted at 3 time intervals of 4, 8 and 12 hours and 3 different temperatures of 20, 40 and 60°C. Results: The results of tests indicate the high suitability of SEV technique showung %99 removal efficiency for BTEX compounds from soil samples. Moreover, the results of the analysis present that the removal of contaminants an inverse relation with their boiling points in this techniques. Also, raising the temperature of the samples from 20°C to 40°C and from 40°C to 60°C during 12 hours increased the removal efficiencies of BTEX compounds by %10 and %26, respectively. Conclusion: The results of this study revealed that SVE technique for the removal of aromatic organic compound from soil is an efficient technique which can lead to high efficiency for the removal of such contaminats from soil, if implented properly.

منابع و مأخذ:

1- Winegardner, D., 1995. An Introduction to Soils for Environmental Professionals, CRC Press LLC, Boca Raton. pp 270.

2- Gitipour, S., Narenjkar, K., Sanati Farvash, E., & Asghari, H. (2014). Soil flushing of cresols contaminated soil: application of nonionic and ionic surfactants under different pH and concentrations. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 12(1), 129.

3- رﺿﺎﻳﻲ، بهجت، ﺑﺮﺭﺳﻲ ﮐﺎﺭﺍﻳﻲ ﺭﻭﺵ ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﺑﺨﺎﺭﺍﺕ ﺍﺯ ﺧﺎﻙ ﺩﺭ پاک‌سازی خاک‌های ﺁﻟﻮﺩﻩ ﺑﻪ ﻣﻮﺍﺩ ﻧﻔﺘﻲ، ﭘﺎﻳﺎﻥ ﻧﺎﻣﻪ ﮐﺎﺭﺷﻨﺎﺳﻲ ﺍﺭﺷﺪ، ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ ﻋﻤﺮﺍﻥ ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺻﻨﻌﺘﻲ ﺧﻮﺍﺟﻪ ﻧﺼﻴﺮﺍﻟﺪﻳﻦ ﻃﻮﺳﻲ، ﺗﻬﺮﺍﻥ، ١٣٨٩، صفحه 177.

4- Khan, F.I., Husain, T., Hejazi, R., 2004. An owerview and analysis of site remediation technologie. Environmental Management 71, 95-122

5- U.S Environmental Protection Agency, 1994. Soil vapor extraction, treatment technologies for site cleanup. pp33.

6- Albergaria, J.T., Alvim-Ferraz, M.C.M., Delerue-Matos, C., 2008. Soil Vapor Extraction in sandy soils: Influence of airflow rate", Chemosphere 73, 1557-1561.

7- Jose .T.A , Maria. A.F, Cristina.D.M., 2008. Soil vapor extraction in sandy soils: Influence of airflow rate. Chemosphere 73, 1557-1561.

8- U.S. Environmental Protection Agency, 2007. Treatment Technologies for Site Cleanup: Annual Status Report, Twelfth Edition. pp290.

9- U.S. Environmental Protection Agency, 1995. In situ remediation technology status report: Surfactant enhancements. Office of Solid Waste and Emergency Response, Technology Innovation Office, Washington, DC 20460. pp22.

10- Poulsen, T.G., Moldrup, P., Yamaguchi, T., Schjonning, P., Hansen, J.A., 1999.Predicting soil–water and soil–air transport properties and their effects on soil-vapor extraction efficiency. Ground Water Monitoring 19, 61–70.

11- Yoon, H., Kim, J.H., Liljestrand, H.M., Khim, J., 2002. Effect of water content on transient nonequilibrium NAPL-gas mass transfer during soil vapor extraction, J.Contam Hydrol 54, 1–18

12- Alvim-Ferraz, M.C.M., Albergaria, J.T., Delerue-Matos, C., 2006. Soil remediation time to achieve clean-up goals: II: influence of natural organic matter and water contents. Chemosphere 64, 817–825.

13- Chuan-yu, Q., Yong-sheng, Z., Wei, Z., Yu-song, L., 2010. Study on influencing factors on removal of chlorobenzene from unsaturated zone by soil vapor extraction. Journal of Hazardous Materials 176 , 294–299

14- Hoag, G.E. and Cliff, B., 1985. The use of the soil venting technique for the remediation of petroleum contaminated soils. In: E.J. Calabrese and P.T. Kostechi, (Editors), Soils Contami- nated by Petroleum, Environmental and Public Health Effects. Wiley, New York N.Y.

15- Manoel, M.M.N & Rosane, C.M., 2008, ”Soil vapor extraction of chlorinated solvents at an industrial site in Brazil”, Departamento de Geociencias, Universidade Federal de Alagoas, Maceio AL. Brazil , Journal of hazardous materials, Elsevier

16- اکبرآبادی، محمد مصطفی ،1387، "بررسی روش استخراج مواد فرار در بهسازی خاک‌‌های آلوده"، چهارمین همایش زمین شناسی و محیط زیست.تهران.

17- Caselli M., de Gennaro G., Marzocca A., Trizio L., Tutino M., 2010. Assessment of the impact of the vehicular traffic on BTEX concentration in ring roads in urban areas of Bari (Italy). Chemosphere, 81:306e11.

18- Watts, R.J., Haller, D.R., Jones, A.P., Teel, A.L., 2000. A foundation for the risk-based treatment of gasoline-contaminated soils using modified Fenton’s reactions”, Journal of Hazardous Materials, Vol. B76, 73-89.

19- ﻫﺪﺍﻳﺘﻲ، مهسا، ﺍﺭﺯﻳﺎﺑﻲ ﺑﺎﺯﺩﻫﻲ ﺭﻭﺵ ﺧﺎﮐﺸﻮﻳﻲ ﺟﻬﺖ ﭘﺎﮎ ﺳﺎﺯﻱ ﺧﺎﮎ ﺁﻟﻮﺩﻩ ﺑﻪ ﻫﻴﺪﺭﻭﮐﺮﺑﻨﻬﺎﻱ ﻧﻔﺘﻲ ﺑﺎ ﺗﺄﮐﻴﺪ ﺑﺮ

. BTEX ترکیبات ﭘﺎﻳﺎﻥ ﻧﺎﻣﻪ ﮐﺎﺭﺷﻨﺎﺳﻲ ﺍﺭﺷﺪ، ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ ﻣﺤﻴﻂ ﺯﻳﺴﺖ ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺗﻬﺮﺍﻥ،۱۳۸۹، صفحه 148.

20- Qiang .G,. April 2003. Development of microorganism-enhanced in situ remediation systems within a western canadian context, A Thesis for the Degree of Master of Applied Science in Environmental Systems Engineering , University of Regina,Canada.pp224.

21- Rathfelder k., Yeh W. W-G., Mackay D., 1991. Mathematical simulation of soil vapor extraction systems: model development and numerical examples. Journal of Contaminant Hydrology 8, 263-297.

22- Abdel, M. O. M., Hogan E. A., Soil vapor extraction, Developments in Geotechnical Engineering, Elsevier, 408 pp.

23- Webb S. W., Phelan J. M., 1997. Effect of soil layering on NAPL removal behavior in soil-heated vapor extraction. Journal of Contaminant Hydrology 27, 285-308.