|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
dr inż. Tadeusz Solecki
Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu TECHNIKI I TECHNOLOGIE USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ ROPOPOCHODNYCH Z GRUNTU I WÓD GRUNTOWYCH Wstęp Rozwój techniki spowodował, że człowiek coraz częściej ingeruje w środowisko naturalne, nie zwracając uwagi na wynikające z tego powodu zagrożenia, dlatego też rośnie liczba odpadów niebezpiecznych, a ilość miejsc skażonych wzbudza, nie bez uzasadnionych podstaw, obawy. Często nie zdajemy sobie sprawy, że ze wszystkich awarii i wypadków prowadzących do zanieczyszczenia gleby i gruntu, a w konsekwencji zanieczyszczenia wód gruntowych niemal 40 %, to zdarzenia z węglowodorami ropopochodnymi, czyli z czyli benzyny, paliwa lotnicze, oleje opałowe i napędowe oraz inne pochodne ropy naftowej. W pracy przedstawiono zagadnienia związane z występowaniem i migracją zanieczyszczeń węglowodorowych w środowisku gruntowo- wodnym, metody identyfikacji oraz techniki i technologie oczyszczania środowiska gruntowo-wodnego. 1. Występowanie zanieczyszczeń węglowodorowych w środowisku gruntowo-wodnym Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów zawierających także niewielkie ilości (do 3 %) związków organicznych tlenu (kwasy karboksylowe, fenole), siarki, azotu oraz metali ciężkich (do 1 %). W skład ropy naftowej wchodzą grupy węglowodorów: 9 alifatyczne (parafinowe), 9 cykloalkany (naftalenowe), 9 areny, 9 olefinowe. Przeciętny skład typowej benzyny przedstawiono na rys. 1. 1 Rys. 1. Przeciętny skład typowej benzyny Rafinerie, centralne i lokalne stacje magazynowania i dystrybucji paliw, szyby wiertnicze ropy naftowej i gazu ziemnego, rurociągi, linie kolejowe oraz drogi zanieczyszczają najbardziej środowisko substancjami ropopochodnymi. Formy występowania węglowodorów ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym przedstawiono graficznie na rys. 2. Aby móc przeciwdziałać zanieczyszczeniom produktem naftowym należy wiedzieć jak zachowuje się zanieczyszczenie w środowisku wodno-gruntowym. W zależności od własności fizycznych podłoża, zanieczyszczenie płynie po powierzchni lub infiltruje przez strefę aeracji do warstwy wodonośnej, w efekcie część produktu zostaje zaabsorbowana na materiale skalnym, reszta natomiast osiągnie zwierciadło wody gruntowej. Schemat przenikania substancji ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym przedstawiono na rys. 3. Rys. 2 Stan fizyczny zanieczyszczeń węglowodorowych w gruncie 2 Rys. 3. Schemat migracji substancji ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym Mogą zachodzić dwa przypadki występowania węglowodorów w zanieczyszczonej warstwie wodonośnej: 9 substancje o gęstości większej od gęstości wody (ang. Dense Non-Aqueous Phase Liquid - DNAPL), 9 substancje o gęstości mniejszej od gęstości wody (ang. Light Non-Aqueous Phase Liquid - LNAPL). Substancje o gęstości większej od gęstości wody, pod wpływem sił grawitacyjnych przemieszczają się do spągowych partii warstw wodonośnych, co sprawia, że ich rozprzestrzenianie się w kierunkach horyzontalnych jest bardzo ograniczone. Natomiast substancje o gęstości mniejszej od gęstości wody unoszą się na powierzchni wody podziemnej i mogą wraz z nią migrować na znaczne odległości. W praktyce, zanieczyszczenia tego typu mają zazwyczaj pochodzenie ropopochodne. Produkty naftowe mogą występować w wodach podziemnych w następujących postaciach: 3 9 ciekła, makroskopowo ciągła plama, mogąca przemieszczać się pod wpływem naturalnego pola hydrodynamicznego, 9 ciekła, rozpuszczona w wodzie, 9 ciekła lub stała, zasorbowana na powierzchni ziaren ośrodka gruntowego – niemobilna, 9 postać gazowa (pary ). Według podanych przez Concawe zależności można oszacować zasięg pionowy produktów naftowych w strefie areacji i rozmiar plamy zanieczyszczenia w strefie saturacji na zwierciadle wód gruntowych. Zasięg pionowy migracji produktów naftowych w strefie saturacji można określić z zależności (1) D = 1000 × V (1 ) A × R × K Rozmiar plamy produktów naftowych na zwierciadle wód gruntowych w strefie saturacji określa zależność (2). S = 1000 × V − A × R × D × K (2) F gdzie: D – maksymalny zasięg pionowej penetracji produktów naftowych, m V – objętość infiltrujących produktów naftowych, m 3 R – zdolność retencyjna zależna od rodzaju gruntu, l/ m 3 K – współczynnik zależny od lepkości produktu naftowego, K=0.5 do 2,0 A – powierzchnia plamy zanieczyszczenia, m 2 F - miąższość zanieczyszczenia nad strefą kapilarną, mm Wartości R i F dla różnych rodzajów gruntu podano w tabeli 1. 4 Tabela 1. Wartości R i F dla różnych rodzajów gruntu do wzorów (1) i (2) Rodzaj gruntu Objętość zatrzymanego produktu naftowego R [l/m 3 ] Produkt naftowy zawarty nad strefą kapilarną F [l/m 2 ] (mm) kamienie, gruboziarnisty żwir 5 5 żwir, gruboziarnisty piasek 8 8 gruboziarnisty piasek, średnioziarnisty piasek 15 12 średnioziarnisty piasek, drobnoziarnisty piasek 25 20 średnioziarnisty piasek, muł 40 40 Przykładowe przedziały stężeń węglowodorów rezydualnych w strefie aeracji dla różnych produktów naftowych i rodzajów gruntów przedstawiono na rys. 4. 90 80 80 70 60 50 40 40 30 30 20 20 15 10 10 5 7,5 2,5 0 żwir piasek grubozirnisty piasek drobnoziarnisty R odzaj gruntu benzyny des tylaty ciężkie oleje opałow e Rys. 4. Stężeń węglowodorów rezydualnych w strefie aeracji dla różnych produktów naftowych i gruntów. 2. Wymagane prawnie standardy jakości środowiska gruntowo-wodnego Każdy niekontrolowany wyciek produktów naftowych jest istotną ingerencją w środowisko gruntowo-wodne, ponieważ węglowodory hamują wymianę gazową, 5 |
Menu
|