Öljyhiilivedyillä pilaantuneen hiekkamaan in situ käsittely elektro-Fenton menetelmällä
Laitinen, Jarno (2010)
2010
Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelma
Luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2010-12-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201012161395
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201012161395
Tiivistelmä
Ympäristön saastuminen teollisen toiminnan seurauksena aiheuttaa yhteiskunnille riskejä ympäristöterveyden ja aluekehityksen osalta. Näiden riskien vähentäminen kustannus- ja ekotehokkaasti on haastava tehtävä. Tärkeässä roolissa saastuneen ympäristön kunnostamisessa on uusien tehokkaiden in situ teknologioiden kehittäminen ja soveltaminen. Kansainvälisesti merkittävää huomiota ovat saaneet elektrokineettiset ja kemialliset in situ kunnostusmenetelmät. Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia lähdekirjallisuuden avulla menetelmien tieteellistä taustaa ja sovelluksia, mallintaa menetelmiä laboratoriomittakaavassa koereaktoreissa, sekä soveltaa tuloksia pilot-mittakaavan kenttäkokeessa.
Laboratoriomittakaavan mallinnuskokeissa käytettiin viittä koereaktoriasetelmaa, joissa nollanäytteeseen verrattiin kemiallista hapetusta, elektrokinetiikkaan yhdistettyä kemiallista hapetusta, elektrokemiaan yhdistettyä kemiallista hapetusta, sekä elektrokemiallista hapetusta. Kokeessa tutkittiin mineraaliöljyfraktioiden C10-C40 reduktiota matriisissa, sekä metallien ja pH:n muutosta. Kaikilla koejärjestelyillä saavutettiin keskimäärin 15 % reduktio mineraaliöljypitoisuuksissa. Tasalaatuisin tulos reaktorimatriisissa saavutettiin kemiallisella hapetuksella, käyttäen 0,05 M H2O2 liuosta.
Pilot-mittakaavan kenttäkokeissa sovellettiin kemiallista hapetusta ja elektrokemiallista hapetusta. Myös kentällä tutkittiin mineraaliöljyjen reduktiota, sekä tarkkailtiin ympäristön tilan muutoksia. Kenttäkokeissa saavutettiin tavoitesyvyydellä 0-3 metriä maanpinnasta kokonaisreduktio 88 %, vastaten 19,7 tn mineraaliöljyä. Koetoiminnan aikana maaperään syötettiin yhteensä 17,1 tn hapetinta (100 % H2O2) ja 193 kWh sähköenergiaa. Jäännöspitoisuudet tavoitesyvyydellä alittivat keskimääräisesti mineraaliöljyjen osalta 1000 mg/kg.
Elektrokinetiikka ei laboratoriokokeiden perusteella tehostanut mineraaliöljyjen kunnostusta kuivassa hiekkamaassa. Myöskään sähkökemiallisten reaktioiden vaikutusta mineraaliöljyjen reduktioon ei saatu varmennettua laboratoriokokeissa tai pilot-mittakaavan kenttäkokeissa. Kemiallinen hapetus ei laboratoriokokeiden perusteella osoittautunut lupaavaksi menetelmäksi mineraaliöljyjen kunnostuksessa, mutta pilot-mittakaavan kenttäkokeissa menetelmällä saavutettiin korkea kokonaisreduktio. Kemiallisella hapetuksella on tutkimuksen pohjalta potentiaalia toimia tehokkaana in situ kunnostusmenetelmänä, jos kenttämittakaavan applikaatiot saadaan tuotteistettua ja kaupallistettua. /Kir10
Laboratoriomittakaavan mallinnuskokeissa käytettiin viittä koereaktoriasetelmaa, joissa nollanäytteeseen verrattiin kemiallista hapetusta, elektrokinetiikkaan yhdistettyä kemiallista hapetusta, elektrokemiaan yhdistettyä kemiallista hapetusta, sekä elektrokemiallista hapetusta. Kokeessa tutkittiin mineraaliöljyfraktioiden C10-C40 reduktiota matriisissa, sekä metallien ja pH:n muutosta. Kaikilla koejärjestelyillä saavutettiin keskimäärin 15 % reduktio mineraaliöljypitoisuuksissa. Tasalaatuisin tulos reaktorimatriisissa saavutettiin kemiallisella hapetuksella, käyttäen 0,05 M H2O2 liuosta.
Pilot-mittakaavan kenttäkokeissa sovellettiin kemiallista hapetusta ja elektrokemiallista hapetusta. Myös kentällä tutkittiin mineraaliöljyjen reduktiota, sekä tarkkailtiin ympäristön tilan muutoksia. Kenttäkokeissa saavutettiin tavoitesyvyydellä 0-3 metriä maanpinnasta kokonaisreduktio 88 %, vastaten 19,7 tn mineraaliöljyä. Koetoiminnan aikana maaperään syötettiin yhteensä 17,1 tn hapetinta (100 % H2O2) ja 193 kWh sähköenergiaa. Jäännöspitoisuudet tavoitesyvyydellä alittivat keskimääräisesti mineraaliöljyjen osalta 1000 mg/kg.
Elektrokinetiikka ei laboratoriokokeiden perusteella tehostanut mineraaliöljyjen kunnostusta kuivassa hiekkamaassa. Myöskään sähkökemiallisten reaktioiden vaikutusta mineraaliöljyjen reduktioon ei saatu varmennettua laboratoriokokeissa tai pilot-mittakaavan kenttäkokeissa. Kemiallinen hapetus ei laboratoriokokeiden perusteella osoittautunut lupaavaksi menetelmäksi mineraaliöljyjen kunnostuksessa, mutta pilot-mittakaavan kenttäkokeissa menetelmällä saavutettiin korkea kokonaisreduktio. Kemiallisella hapetuksella on tutkimuksen pohjalta potentiaalia toimia tehokkaana in situ kunnostusmenetelmänä, jos kenttämittakaavan applikaatiot saadaan tuotteistettua ja kaupallistettua. /Kir10