Общественное одобрение

Степень принятия данной технологии общественностью. Это, в первую очередь, зависит от страны и уровня общественного развития.

Оценки:

1 = минимальное сопротивление со стороны общественности;

2 = общественностью дается положительная оценка технологиям, но возможны некоторые осуждения;

3 = серьезные затруднения, связанные с общественным мнением, результат точно неизвестен.

1.2. ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

1.2.1. EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

А. Механические методы

Механическое разделение (19)

Основные классы загрязняющих веществ: полулетучие органические вещества, топливо, радионуклиды.

Описание:Процесс разделения сокращает объем загрязненной почвы за счет селективно удаленной порции, содержащей загрязняющие вещества. Обычно используют технические приемы, включающие гравитационное или циклонное разделение, ситовое/сетчатое и магнитное разделение.

Преимущества:Данная методика позволяет значительно уменьшить объем загрязненной почвы.

Данный технический прием успешно использовался многие годы при обработке муниципальных отходов.

Недостатки:Данный метод недостаточно хорошо работает в случае гомогенного распределения загрязняющих веществ в почве. При этом нельзя достичь полного очищения выделенной почвы при использовании данной технологии, необходим последующий процесс восстановления.

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

А. Механические методы

Экскавация и последующий вывоз загрязнения (20)

Основные классы загрязняющих веществ: все

Описание:Загрязненную почву экскавируют и помещают в специальные удобренные резервуары. В некоторых случаях необходима дополнительная обработка почвы предшествующая ее транспортировки и захоронению.

Недостатки:Стоимость работ может быть весьма высока.

Не происходит естественного восстановления почвенного слоя. В связи с этим почву после восстановления необходимо помещать в исходное место экскавации.

Возможно общественное неодобрение по поводу транспортировки (захоронения) загрязненной почвы вблизи населенных районов.

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

В. Физико-химические методы

Сжигание отходов (1)

Основные классы загрязняющих веществ: все органические соединения.

Описание:Используются высокие температуры порядка 850-2200 ⁰С в целях более полного удаления и сжигания вредных органических отходов в потоке кислорода. Для обеспечения достаточно полного разложения нежелательных газов горения (например, диоксинов) печам прокаливания необходим определенный дизайн конструкции и операции управления.

Сжигание проводят в печах кипящего слоя, барабанных, циклонных, распылительных.

Преимущества: Сжигание отходов является одним из наиболее хорошо изученных и известных методов обработки.

Данным методом можно обработать широкий ряд органических отходов, включая хлорированные соединения.

Недостатки:Может потребоваться предварительная обработка для удаления тяжелых металлов в следующих случаях:

· тяжелые металлы остаются в твердом остатке или в дымовых газах;

· тяжелые металлы могут реагировать с хлором с образованием соединений, более летучих или токсичных, чем первоначальные загрязнители.

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

С. Биологические методы

Сельскохозяйственная обработка почвы (9)

Основные классы загрязняющих веществ: негалогенсодержащие летучие органические вещества, топливные углеводороды.

Описание: По данной технологии загрязнённую почву перекапывают с целью увеличения доступа кислорода воздуха к почвенным микроорганизмам и возрастания скорости естественной биодеградации. Почву разбрасывают по территории и периодически перекапывают для улучшения аэрации. Обрабатываемые участки обычно огораживают посадками для ограничения загрязненного стока. Степень восстановления почвы определяется её типом, климатическими факторами (количеством осадков, температурой), степенью и видом загрязнения, а также присутствующими микроорганизмами.

Данная технология может быть использована по отношению к почвам, загрязненным летучими и полулетучими галогенсодержащими соединениями, негалогенсодержащими полулетучими органическими соединениями, пестицидами. Однако не все выше перечисленные стойкие загрязняющие вещества могут подвергаться биодеградации при применении рассматриваемой технологии.

Преимущества: Использование данной технологии не требует квалифицированного персонала и существенного контроля.

Определенные классы загрязняющих веществ могут быть полностью удалены из почвы посредством применения данной технологии.

Данный метод является естественным биологическим процессом, сопровождающим возделывание сельскохозяйственных земель.

Недостатки:Применение данной технологии требует длительного времени.

Концентрацию некоторых стойких токсикантов не всегда удается снизить до предельного уровня, вследствие чего обработка почв эффективна только для ограниченного числа загрязнителей.

Слив необходимо собирать с дальнейшей переработкой.

Данный метод не применим к почвам, содержащим тяжелые металлы и неорганические соединения.

EX SITU ТЕХНОЛОГИИ

С. Биологические методы

Использование биореакторов (10)

Основные классы загрязняющих веществ: негалогенсодержащие летучие органические вещества, топливные углеводороды

Описание:Биореакторы значительно различаются по своим рабочим характеристикам, но их принципиальное назначение заключается в стимулировании скорости биологической деградации посредством выбора оптимальной температуры, концентрации загрязняющих веществ, степени аэрации и других факторов. Опыт показывает, что действие почвенных микроорганизмов достаточно эффективно, и они способны адаптироваться к различным условиям окружающей среды.

Согласно методике, почву перемешивают с водой и другими реагентами и помещают в реактор периодического действия. Эту массу выдерживают при контролируемых рабочих условиях, при необходимости добавляя кислород и питательную среду до окончания процесса. Затем почву обезвоживают, а полученную жидкость используют вновь (используют вторично или утилизируют).

Аэробные (насыщенные кислородом) системы эффективны для основных загрязнющих веществ, в то время как анаэробные биореакторы наиболее эффективны в случае галогенсодержащих углеводородов, которые подвергаются дегалогенизации прежде, чем происходит их собственный распад.

Преимущества: Метод является достаточно быстрым по сравнению с другими биологическими методами восстановления почв.

Данная технология может быть частично использована по отношению к загрязненным глинам.

Недостатки: Эффективность использования данной технологии в значительной степени зависит от особенностей почв и химических свойств загрязненной среды.

Необходим контроль за процессом восстановления почв.

Стоимость данной технологии существенно зависит от степени доочистки (воды и почвы), предварительной обработки и отбора газа, а также используемого оборудования. Использование биореакторов мало эффективно для почв, загрязненных тяжелыми металлами.

1.2.2. ТЕХНОЛОГИИ IN SITU

А. Механические методы

Системы сдерживания/Реакционные стены/Барьеры (13)

Основные классы загрязняющих веществ: все

Описание: Системы сдерживания и барьеры – это механические системы, которые устанавливаются для препятствования распространения загрязнения за пределы загрязненной области. Обычно их располагают так, чтобы предотвратить миграцию загрязняющих веществ, которая обычно происходит с водным потоком. Для образования сдерживающих систем обычно используют смесь бентонита (глинистого минерала) и почвы; бентонит – как адсорбент, позволяет воде просачиваться, сдерживая при этом загрязнения путем абсорбции. Цеолиты (алюмосиликаты, содержащие воду) или реакционные сетки также могут использоваться для химического связывания или изменения свойств токсичных веществ.

Системы барьеров могут представлять собой широкие полосы сцепленных награждений, замороженные твердые стены или специальные средства, которые затвердевая, блокируют течение жидкости.

Преимущества: Не требуется длительного времени для установки блокирующих систем.

Требуется относительно небольшое время для оценки распространения загрязнения.

Применение метода не требует комплексного исследования загрязненной территории.

Недостатки: Система блокирования – это всего лишь механическое сдерживание загрязняющих веществ в источнике их образования, которое используется до момента разработки плана восстановления территории.

Необходим мониторинг системы для эффективности блокирования загрязнения.

Повреждение системы барьеров может понизить их эффективность.

Необходима оценка состояния подземных вод для правильного проектирования системы блокирования.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

А. Механические методы

Изолирование загрязнения (21)

Основные классы загрязняющих веществ: не определены.

Описание: Непроницаемый слой (цемент, асфальт, нефтяной битум или более сложные системы, состоящие из асфальтеновых веществ с наполнителями) устанавливается над загрязненной областью в целях её изоляции. С помощью последующего мониторинга принимаются решения относительно дальнейшего удаления данного загрязнения или его обеззараживания.

Преимущества: Относительно дешевый метод.

Использование данного способа позволяет быстро изолировать источник загрязнения (например, разлив токсичной жидкости).

Недостатки: Не позволяет восстанавливать загрязненную территорию.

Применение данного метода ограничивает потенциальное использование изолированного участка в будущем.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

В. Физико-химические методы

Экстракция почвы паром (11)

Основные классы загрязняющих веществ: галогенсодержащие и другие летучие органические соединения.

Описание: Данный метод включает использование экстракционных резервуаров для создания вакуума и градиента давления. Пар собирают и обрабатывают в сепараторе. Метод эффективен только в случае летучих соединений (постоянная Генри > 0.01). На время экстракции в большой степени влияет проницаемость почвы.

Преимущества: При применении данной технологии не требуется усиленного контроля используемого оборудования.

В связи с тем, что загрязняющие вещества находятся под вакуумом, существует вероятность выбросов данных веществ в окружающую среду.

Данный метод используется уже многие годы.

Недостатки: Высокие концентрации органических веществ ограничивают испарение токсикантов.

Ухудшает микробиологическое состояние почвы.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

В. Физико-химические методы

Экстракция почвы паром при повышенных температурах (12)

Основные классы загрязняющих веществ: галогенсодержащие и другие низко летучие органические соединения.

Описание: Подобно экстракции почвы паром по технологии ex situ, применение данной технологии требует дополнительного источника тепла. Дополнительный нагрев увеличивает летучесть веществ, что способствует более полному их удалению. В качестве источников тепла могут выступать горячий воздух или закачиваемый пар, электро/радиочастотный нагреватель. Следует принимать во внимание возможное взаимодействие токсичных веществ со средой. В зависимости от используемого оборудования могут достигаться различные температуры нагревания субстрата.

Данная технология может быть использована по отношению к пестицидам, летучим органическим соединениям или топливу.

Преимущества: Ввиду того, что загрязняющие вещества находятся под вакуумом, вероятность попадания их в окружающую природную среду снижается.

Недостатки: Технология может оказаться неэффективной ввиду наличия гетерогенного субстрата.

Чрезмерное увлажнение почвы может препятствовать удалению токсикантов.

Технология работает только в вадозной зоне.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

В. Физико-химические методы

Электромелиорация (14)

Основные классы загрязняющих веществ: тяжелые металлы, полярные органические соединения.

Описание: Электроды располагают в почве таким образом, чтобы зараженная зона оказалась между ними. Под действием электрического поля постоянного тока загрязняющие вещества мигрируют сквозь почву к аноду и катоду. Затем они проходят ряд стадий, включающих осаждение, адгезию на поверхности электрода или обработку ex situ на очистительном оборудовании. В зависимости от типа загрязняющего вещества потоки жидкости (возможно содержащие специфические добавки для более полной десорбции загрязняющих веществ) могут дополнительно циркулировать через обрабатываемые участки с целью увеличения подвижности токсикантов.

Преимущества:Данный метод потенциально может применяться для удаления металлосодержащих загрязняющих веществ высоких концентраций.

Недостатки: Электромелиорация является развивающейся технологией: не установлено будет ли этот метод эффективно работать для широкой выборки почв и загрязняющих веществ.

Данный метод чувствителен к гетерогенным поверхностям, встречающимся в обрабатываемой зоне. Это предполагает проведение дополнительной экстенсивной обработки участка.

Последствием применения электромелиорации является закисление обрабатываемого участка (величина рН часто составляет 2-4).

Химические процессы, входящие в процесс электромелиорации (например, электрохимические реакции, механизмы миграции) являются довольно сложными. Во многих случаях, перед крупномасштабной обработкой почвы, требуется предварительный отбор проб.

Реакции восстановления/окисления могут приводить к образованию нежелательных побочных продуктов.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

В. Физико-химические методы

Промывка почвы (15)

Основные классы загрязняющих веществ: галогенсодержащие и другие летучие органические соединения, неорганические соединения, радионуклиды.

Описание: Подобно технологии ex situ, для вымывания загрязняющих веществ из почвы используется вода (со специальными добавками). Впоследствии используемая вода собирается и очищается. При использовании данной технологии необходимо учитывать наличие грунтовых вод с целью избежания их загрязнения.

Преимущества: Применяется для широкой выборки загрязняющих веществ.

Может использоваться для быстрой и адекватной очистки недавно образовавшегося загрязнения (например, случайно пролитая жидкость).

Недостатки: В результате неправильной обработки могут образовываться каналы на поверхности почвы, задерживающие остаточные загрязнения. Для избежания образования таких каналов необходимо заранее определять условия применения данного метода.

Использование активирующих веществ, используемых для увеличения подвижности связанных токсикантов, может способствовать дополнительной обработки почвы.

Метод мало эффективен для почв с низкой проницающей способностью.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

В. Физико-химические методы

Стабилизация/Затвердевание (16)

Основные классы загрязняющих веществ: неорганические вещества, тяжёлые металлы. В некоторых случаях метод может быть использован для обработки почв, загрязненных органическими веществами.

Описание: По существу, данная технология идентична технологии стабилизация/затвердевание ex situ. Загрязняющие вещества заключаются в стабилизированную массу либо физическим методом (затвердевание), либо же химически. Химические процессы индуцируются между стабилизирующим агентом и загрязнителем и снижают подвижность последнего (стабилизация). Затвердевание достигается при многократном перемешивании загрязнённой почвы с цементом (это является наибольшей сложностью в применении к in situ). В результате этого процесса образуется масса с низкой степенью выщелачивания. Природа загрязнённой почвы и соотношение почва/реагент обуславливают конечные характеристики затвердевшей массы. В результате стабилизации образуются либо менее подвижные соединения, либо загрязнения связываются в субстрат. Это является быстрым и дешевым способом фиксации загрязняющих веществ на поверхности, но с другой стороны усложняет окончательную очистку.

Преимущества: Затвердевание/стабилизация являются относительно недорогими и простыми методами обработки почв, загрязнённых неорганическими соединениями.

Недостатки: Загрязнения не утилизируются, а только превращаются в менее подвижные.

В процессе затвердевания объём конечной массы удваивается по сравнению с первоначальным объёмом загрязненной почвы.

Факторы окружающей среды оказывают влияние на продолжительность применения данных технологий.

Необходим контроль качества конечной массы, так как она может быть токсична.

Для определения совместимости процесса с качеством загрязнения и окружающими условиями может потребоваться дополнительный мониторинг.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

С. Биологические методы

Биоремедиация (17)

Основные классы загрязняющих веществ: летучие и полулетучие галогенсодержащие и другие органические соединения, топливные углеводороды.

Описание: В настоящее время данный технический приём является предметом научных исследований. Метод основан на стимулирующем действии аборигенных почвенных микроорганизмов за счет внесения в почву питательных, кислородсодержащих и/или других компонентов, которые обычно добавляют в почву путем распыления их водных растворов или же путем запашки. При использовании данного метода часто необходима экстракция добавленной жидкости, так как в нее могут попадать загрязняющие вещества.

Недостатки:Рассматриваемый метод чувствителен к гетерогенным поверхностям, в результате чего в почве могут оставаться загрязняющие вещества.

Высокий уровень загрязнения может привести к стерилизации почвы.

Необходимо производить оценку уровня подземных вод.

Микроорганизмы могут быть недостаточно эффективными для всех типов присутствующих загрязнений.

Метод не применим для восстановления почв, загрязненных тяжёлыми металлами.

IN SITU ТЕХНОЛОГИИ

С. Биологические методы

Фитомелиорация (18)

Основные классы загрязняющих веществ: некоторые органические соединения, тяжелые металлы, радионуклиды.

Описание: Данный метод основан на посеве стойких к нефтяным загрязнениям и активизирующих почвенную микрофлору растений. Такие растения способствуют процессам разложения, стабилизации или устранения загрязняющих веществ из почвы.

Данная технология применяется в основном на окончательной стадии рекультивации загрязненных почв. При этом органические загрязняющие вещества могут модифицироваться в области корневой системы растений, а также в черенках или листьях.

Преимущества: Данный метод достаточно дешевый и не требует сложного технического обслуживания.