TECNOLOGIAS DE REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS. Escola Politécnica Universidade de São Paulo

Transcrição

1 TECNOLOGIAS DE REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS Profª Drª Dione Mari Morita Escola Politécnica Universidade de São Paulo

2 REMEDIAÇÃO DE ÁREAS CONTAMINADAS Tecnologias de tratamento in-situ

3 Bioventing Injeção do ar Vapores da biodegradação Poços de monitoramento dos gases Solo contaminado

4 Aplicações: hidrocarbonetos do petróleo, solventes não clorados, pesticidas, preservativos da madeira e outros compostos orgânicos Limitações: solos com baixa permeabilidade nível do lençol freático próximo à superfície solos com baixo teor de umidade necessidade de monitoramento dos gases dificuldade em degradar compostos organoclorados baixas temperaturas Custo: US$10 to US$70/m 3

5 Biorremediação Poço para monitoramento Poço para bombeamento Irrigação por aspersão Poços para Re-injeção de água subterrânea Solo Rocha Lençol freático Aquífero local Solo com baixa permeabilidade Lençol subterrâneo

6 Aplicações: PAHs, compostos orgânicos semivoláteis não halogenados e BTEX Limitações matriz do solo necessidade de tratamento da água subterrânea necessidade de dispor adequadamente o lodo proveniente do tratamento da água subterrânea entupimento devido ao crescimento bacteriano nos poços que introduzem nutrientes fluxo preferencial de água solos argilosos

7 Limitações altas concentrações de poluentes baixas temperaturas toxicidade do peróxido de hidrogênio (100 a 200 ppm) Custos: US$ 30 a US$ 100/m 3

8 Fitorremediação

9 Aplicações: PAHs, metais, pesticidas, solventes, explosivos, hidrocarbonetos do petróleo Limitações: Restrito a pequenas profundidades Altas concentrações de poluentes Dificuldades na transferência de massa Caráter sazonal Transferência de contaminação do solo para outro meio

10 Compostos com muito alta ou muito baixa capacidade adsortiva Toxicidade e sub-produtos de biodegradação não conhecidos Contaminação da água subterrânea ou bioacumulação nas plantas Está em fase de experimentação

11 Oxidação química Armazenamento e dosagem de permanganato Poços para introdução do KMnO 4 Área contaminada

12 Aplicações: compostos orgânicos Limitações: concentrações elevadas de poluentes compostos resistentes à oxidação efeitos adversos não conhecidos alto custo

13 Separação eletrocinética Extração Troca Troca Processamento Controle do do processo Extração Troca Troca Processamento Conversor AC/DC AC/DC Anodo + Cátodo - Frente anódica Solo Frente catódica

14 Aplicações: metais pesados, ânions e compostos orgânicos polares Limitações: teor de umidade menor do que 10% minérios que possuem alta condutividade elétrica necessidade de eletrodos inertes (carbono, grafite ou platina) dependência do ph do fluido intersticial sub-produtos indesejáveis (cloro gasoso) Custo: US$ 117/m 3

15 Lixiviação ( Soil flushing ) Aspersão Bomba Aditivos Tratamento da água subterrânea Bomba Nível d água Área contaminada Poço Coleta de lixiviado Zona de baixa permeabilidade

16 Aplicações: contaminantes radioativos, compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis, hidrocarbonetos do petróleo e pesticidas Limitações: solo com baixa permeabilidade e heterogêneo presença de surfactantes: aderem ao solo e reduzem sua porosidade reações do lixiviado com o solo: redução da mobilidade dos contaminantes

17 Limitações transporte do contaminante abaixo da zona de captura custos de separação e tratamento do lixiviado Custo: US$ 20 a US$ 200/m 3

18 138 kv Rede Local Controle de voltagem Tratamento térmico Instumentação e controle Padrão térmico Padrão de voltagem Sistema à vácuo Região termicamente aquecida Eletrodo Zona contaminada

19 Tratamento térmico Saída de gases Canais de coleta dos gases Queimador/soprador Coleta de gases Área contaminada Poços para injeção de vapor

20 Aplicação: compostos orgânicos voláteis e semivoláteis Limitações: debris: obstrução eficiência de remoção depende da temperatura máxima alcançada no processo alto teor de umidade permeabilidade altamente variável compostos com alta capacidade adsortiva no solo controle das emissões atmosféricas

21 Limitações necessidade de disposição de carvão ativado utilizado no tratamento dos gases necessidade de disposição de líquidos residuais não é aplicável na zona saturada baixa capacidade térmica do ar Custo: US$ 30 a US$ 130/ m 3

22 Extração com vapor Válvula de alívio Desumidificador Dreno Filtro de ar Controle manual para locais perigosos Emissões Emissões atmosféricas Incineração Oxidação catalítica Adsorção em carvão Bomba à vácuo Zona contaminada

23 Air sparging Ventilação Ar Poço Air sparging Gases COV Bomba a vácuo Sistema de tratamento NA Poço de extração do vapor Zona não saturada Lençol freático Zona saturada

24 Aplicações: compostos orgânicos voláteis Limitações: alto grau de saturação solo com grande quantidade de finos solos com alto grau de permeabilidade ou estratificação alto conteúdo de matéria orgânica ou extremamente seco com alta capacidade de adsorção de compostos orgânicos voláteis necessidade de tratamento das emissões gasosas

25 Limitações tratamento e disposição de líquidos residuais e carvão ativado não é aplicável na zona saturada Custos: US$ 10 a US$ 50/m 3

26 Vitrificação Eletrodos Tratamento dos gases Coleta de gases Subsidência devido a densificação Combustão na superfície Cobertura porosa fria (rochas, cerâmicas) Camada superficial (rochas, cerâmicas) COV (dissociação, destruição) Compostos não voláteis (Distribuição, incorporação)

27 Aplicações: substâncias radioativas, dioxinas, PCBs e metais Limitações Profundidade necessária uso futuro da área aumento do volume necessidade de estudos de tratabilidade dificuldades na dosagem e mistura de reagentes necessidade de rebaixamento do lençol Custo: US$ 190 a US$ 330/m 3

28 Remediação de áreas contaminadas Tecnologias de tratamento ex-situ

29 Compostagem cobertura do composto 15 a 30 cm Composto 1,2-2,4 m Composto final filtro de odor soprador fluxo de ar Tubos de aeração perfurados

30 Aplicação: compostos orgânicos biodegradáveis Limitações: área requerida para a compostagem escavação de solo liberação de VOCs aumento do volume de solo a ser tratado altas concentrações de metais pesados Custos:US$ 236 a US$ 290

31 Landfarming área de tratamento mureta 60 cm 20 cm leito preparado (declividade: 1 a 2%) sistema de drenagem liner

32 Aplicações: hidrocarbonetos do petróleo, pentaclorofenol, creosoto, pesticidas Limitações área necessária dependência de condições climáticas presença de contaminantes inorgânicos presença de compostos voláteis controle de material particulado

33 Limitações coleta do run-off e monitoramento dependência da topografia, erosão e permeabilidade do solo Custo: US$ 100/m 3

34 Tratamento em fase líquida Solo contaminado Gases Nutriente Ar Ar Reator completamente misturado

35 Aplicações: compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis não halogenados, pesticidas, PCBs e hidrocarbonetos do petróleo Limitações necessidade de escavação do solo contaminado; necessidade de classificação de partículas do solo antes de ser introduzido no reator solos não homogêneos e argilosos;

36 Limitações presença de contaminantes na fase livre desidratação do solo após tratamento tratamento e disposição de águas residuárias Custos: US$ 130 a US$ 200/m 3

37 Extração com solventes Tratamento dos dos gases Gases tratados Escavação Preparo do do solo solo Extração Solvente com contaminante Separação Contaminante concentrado Sólidos Água Rejeitos

38 Aplicações: PCBs, Compostos orgânicos voláteis, solventes halogenados, hidrocarbonetos do petróleo, metais pesados Limitações altos teores de umidade e de argila extração de compostos organo-metálicos presença de surfactantes e emulsificantes presença de traços de solventes no solo tratado compostos orgânicos de alto peso molecular e substâncias hidrofílicas

39 Limitações necessidade de neutralização do solo tratado com lavagem ácida altos custos de capital Custos: US$ 100 a US$ 400/t

40 Oxidação-redução Controle das das emissões atmosféricas Tratamento de água Escavação Classificação granulomética Água Rejeitos Preparo Reação Reagente Disposição Separação Reciclo de reagente Lodo Lavagem Desidratação

41 Aplicações: compostos inorgânicos Limitações: oxidação incompleta e formação de subprodutos intermediários alto custo para remover altas concentrações de poluentes presença de óleos e graxas Custos: US$ 190 a US$ 660/m 3

42 Lavagem do solo Solo contaminado Água Voláteis Tratamento de emissões atmosféricas Emissões atmosféricas Agentes de extração (surfactantes, etc.) Produtos químicos Homogeneização Solo preparado Processos Lavagem Separação granulométrica Separação por gravidade Ciclone Água contaminada Finos/Lodos contaminados Solo tratado Rejeitos Tratamento de águas residuárias Água tratada

43 Aplicações: compostos orgânicos semi-voláteis hidrocarbonetos do petróleo metais pesados Limitações: misturas complexas (metais e orgânicos) alto teor de substâncias húmicas necessidade de tratamento de água compostos orgânicos adsorvidos em argila: difícil remoção Custos: US$ 170/t

44 Estabilização/solidificação Alimentação transportadora Separação granulométrica Armazenamento de de reagentes (sólidos) Ägua (se necessário) Homogeneização Dosagem Armazenamento de de reagentes (líquido) Moinho Produto acabado

45 Aplicações: compostos inorgânicos, incluindo substâncias radioativas Limitações: dependência das condições ambientais (clima, meteorologia, etc.) aumento de volume de solo resíduos incompatíveis presença de compostos orgânicos eficiência não tem sido demonstrada a longo prazo Custo: US$ 110/t

46 Incineração Emissões atmosféricas Controle de vapor Pós-queimador Emissões atmosféricas Estocagem do solo contaminado Preparo do solo Alimentação Incineração Controle da poluição do ar Cinzas Água Sólidos

47 Aplicações: hidrocarbonetos clorados, PCBs e dioxinas Limitações: Alto custo Presença de metais pesados Presença de metais voláteis (mercúrio, chumbo, cádmio e arsênio Reação de metais com cloro ou enxofre na alimentação do incinerador Custo: US$ a US$ 6.600/t

48 Pirólise Emissões atmosféricas Compostos voláteis condensados Tratamento dos gases Carvão Água Escavação Classificação do do material Pirólise Solo tratado Rejeitos

49 Aplicações: Compostos orgânicos voláteis e pesticidas. Resíduos de refinarias de petróleo, indústria de ferro e aço, preservação da madeira, borracha sintética, e tintas Solos contaminados com hidrocarbonetos e creosoto

50 Limitações Alto custo Teor de umidade do solo < 1% Presença de material abrasivo Solos tratados contendo metais pesados requerem estabilização Custo: US$ 300/t

51 Desalogenação Alimentação Reator Reator rotativo rotativo o o F, F, 1 h 10 t/h Ciclone Classificação Pó Mistura com H 2 CO 3 Lavador Decantador Solo escavado Vai para atmosfera Filtros Filtros de de carvão carvão Trocador de de calor calor Carvão usado Solo tratado Catalisador Reator CSTR 662 o F, 2 h Tort a Tanque Tanque de de mistura mistura Carvão utilizado Filtro prensa Lodo descontaminado Filtrado Filtros Filtros de de carvão carvão Água Água tratada tratada

52 Aplicações: compostos orgânicos semi-voláteis, pesticidas e PCBs Limitações alto teor de argila e de umidade grandes volumes a serem tratados concentrações de organoclorados superiores a 5% requerem grandes volumes de reagentes dificuldade na coleta e tratamento de residuais (contaminantes volatilizados, pós e outros condensados) Custo:US$ 200 a US$ 500/t