Tiểu luận: Quản lý môi trường đất
Đề tài: các phương pháp ổn định đóng rắn và xử lý
nhiệt
Nhóm 6
Thành viên: Phạm Đức Anh
Đỗ Trọng Dương
Lê Hải Nam
Nguyễn Hải Yến


I.Mở
I.Mở đầu
đầu

• Giới thiệu về các phương pháp

II.
II. Nội
Nội dung
dung

• Phương pháp ổn định, đóng rắn
• Phương pháp xử lý nhiệt

III
III kết
kết luận
luận

• Khả năng ứng dụng và phối hợp
với các PP khác

I. Mở đầu
Môi trường là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các loài sinh vật, là nền móng
cho các công trình. Đất là nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng tài nguyên
đất vào các hoạt động sống. Đồng thời với việc khai thác đất cho cuộc sống con
người cũng làm suy thoái chất lượng, ô nhiễm đất, tài nguyên đất bị thu hẹp do gia
tăng dân số
Đứng trước thách thức đó thì việc quản lý sử dụng đất 1 cách hiệu quả là điều cần
thiết
Đối với các vùng đất đã bị ô nhiễm có rất nhiều các biện pháp để xử lý và phục hồi
Đóng rắn và ổn định cùng với xử lý nhiệt là các biện pháp xử lý sau cùng khi mà
các biện pháp hóa học và sinh học không đạt được hiệu quả mong muốn cũng
như không thể xử lí được.


II. Nội Dung
II.1 Phương pháp đóng rắn, ổn định đất (Stabilization and solidification – S/S)
Định nghĩa:
Ổn định( stabilization) : là quá trình hóa học chuyển hóa CON thành dạng ít
tan, kém linh động, ít độc hơn. Có thể cố định kim loại.
Đóng rắn( solidification): quá trình vật lí chuyển các vật liệu ở dạng bán rắn hay
bùn thành dạng rắn. Làm tăng độ bền của vật liệu, giảm tính thấm.
Mục tiêu:
cố định và ổn định lâu dài CON trong đất ngăn không cho CON tiếp cận tới
môi trường, bằng cách gắn kết CON vào pha rắn nhờ các quá trình lý hóa
học hay chuyển chúng thành dạng ít tan, ít linh động và ít độc hơn.
Đặc điểm:
S/S làm giảm tính linh động của chất rắn nguy hại cả về mặt vật lí lẫn hóa học.
Không kèm theo quá trình phân hủy mà chỉ hạn chế hay loại bỏ hoàn toàn khả năng

di chuyển của CON. Tạo sản phẩm rắn
Giảm độ hòa tan( và độ độc) của CON


Các vật liệu cơ bản:
• Hữu cơ: bitumen, polymers, organophilic clay
• Vô cơ: cement-based, pozzolanic, vôi, silicate Na
Các yếu tố ảnh hưởng:
• Kích thước và hình dạng hạt
• Lượng chất rắn( có chứa quá nhiều nước hay không?)
• Nhiệt độ ( tạo hơi, phá vỡ cấu trúc rắn)
• Hóa chất( làm trễ hoặc thúc đẩy quá trình)
• Thời gian:
KLN thường có thời gian cố định ngắn
Hợp chất hữu cơ như các HCBVTV bị cố định vào cấu trúc các khoáng chất hoặc chất mùn,
trở nên không linh động và dễ tiêu sinh học.


Phân loại:
Quy trình

Quá trình ex-situ
(1): Đào đất ô nhiễm
(2): Trộn với hóa chât
(3): Xử lí sản phẩm đảo trộn
(4): Trả lại vùng đất cũ
 

In-situ
(1):Bơm phụ gia vào đất để

bẫy hay cố định các CON.
(2):tạo lớp chắn ở đáy
phòng di chuyển CON theo
phương thẳng đứng. Đảo
trộn nếu cần để cố dịnh các
CON, ngặn chặn lan truyền
đến nước ngầm.


PHÂN LOẠI THEO VỊ TRÍ XỬ LÝ



Ex situ



In situ


1.Cố định dạng bitum:
CON được gắn vào bitum nóng chảy, sau
đó được làm nguội và gắn chặt trong đó.
CON chuyển sang dạng không linh động và
không thể đi vào môi trường.
Điều kiện pH cao trong xi măng làm giảm
tính linh động của KL
Thường được sử dụng kết hợp ở các nhà
máy sản xuất xi măng
Bổ sung tro bay, silicate Na, bentonit

Áp dụng với: KL, PCB, dầu, các CHC.

2.Gắn vào các vật liệu chất dẻo nhiệt
Các vật liệu chất dẻo nhiệt được nóng chảy
và trộn đất ô nhiễm trong bể đặc biệt, khuấy
trộn mạnh và tạo thành dung dịch dạng bùn
dồng nhất.
Quá trình vi gắn kết tạo lớp màng không
thấm bao phủ chất ô nhiễm
Sau khi làm lạnh, vật liệu có thể được sử
dụng và thải bỏ an toàn.
Áp dụng: KL, CHC, phóng xạ.

3.Đẩy polyethylene:
Đất ô nhiễm được trộn với chất gắn
polyethylene, đun nóng và sau đó làm
nguội
Chất rắn thu được có thể thải bỏ hoặc sử
dụng theo cách khác.

4.Pozzolan:
CON được bẫy trong mạng pozzolan theo
cơ chế vật lí.
Các vật liệu dạng mịn như tro xỉ, bụi lò, đá
bọt được trộn với CON, nước và chất trợ
dạng kiềm.
CON có thể kết tủa trong lớp bùn, hỗn hợp
sau đó được đóng rắn để lưu giữ lâu dài.
Đất đã ổn định có thể ở dạng mềm mịn
hay vật liệu rắn như xi măng.

Áp dụng: đối với KL, đất nhiễm acid,
creosote.


5.Thủy tinh hóa:
CON được gắn vào thủy tinh nguyên khối. Quá trình được thực hiện
in-situ hoặc ex-situ.
Quy trình:
In situ
Đưa điện cực graphit vào đất và nung nóng bằng điện đến nhiệt độ
1600-1800 oC.
Đất bị nóng chảy và tạo thành các khối thủy tinh
Trong quá trình làm nguôi, CON hữu cơ bị nhiệt phân và phân hủy
thành khí trong quá trình nóng chảy, còn KLN được ổn định trong khối
thủy tinh.
Ex situ
được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt, CON được trộn với
borosilicate và soda lime để tạo thành các khối thủy tinh rắn.


Phạm vi ứng dụng của S/S:
Kim loại, chất phóng xạ, các chất ít bay hơi. Thích hợp với mọi loại đất : cát,
sét, mùn.
Ưu điểm:
Áp dụng với nhiều loại CON
Thích hợp với nhiều loại đât
Thiết bị đơn giản, có khả năng kết hợp với các công nghệ sẵn có.
Nhược điểm:
CON không bị tách hay phá hủy hoàn toàn
Thể tích thải có thể tăng thêm do bổ sung thêm tác nhân cố định

Chi phí:
Phương pháp được sử dụng khá rộng rãi , nhưng chỉ áp dụng được trên quy
mô nhỏ, do chi phí giá thành cao( khoảng 50-70$/m3 khi xử lí ở vùng nông,
190-330$/m3 khi xử lí ở vùng sâu hơn), Ngoài ra cần có các biện pháp xử lí
sơ bộ và cần có các chương trình quan trắc phù hợp nhằm phòng tránh sự
rò rỉ ra môi trường xung quanh.


HIÊN TRẠNG ÁP DỤNG

Việc áp dụng phương pháp S/S ở Mỹ rất phổ biến, nó là 1 trong những phương
pháp được sử dụng nhiều, đứng thứ 2, chiếm 22%


Hình trên trên thể hiện tỉ lệ áp dụng pp S/S ở Mĩ từ năm 1982-2011.


II.2 phương pháp xử lý nhiệt

Quá trình xử lý nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ, P riêng phần của oxy, thời gian lưu
Tuy nhiên nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là phát sinh khí thải nên
cần chú ý khi xử lý các HC chứa halogen


A, Đặc điểm xử lý đất bị ô nhiễm bằng phương pháp nhiệt trong thiết bị (ex situ)
Thiết bị

Đặc Trưng

Hạn Chế


Đệm Tầng Sôi

+) Loại phương pháp: Trong thiết bị (in-tank)
+) Chức năng : giảm thể tích, khử độc
+) có khả năng xử lí: Halogen, chất hữu cơ
không chứa halogen, chất vô cơ chứa xianua.
Có thể còn dư hoặc làm biến tính
+)sản phẩm:khí ( axit, một phần của sản
phẩm cháy, kim loại dư, tro bay,nước rửa

Yêu cầu bảo dưỡng thiết bị
cao, kích cỡ đạt khi đưa vào
thiết bị phải đồng nhất phù
hợp vs thiết bị, xử lí với
lượng sodium thấp và lượng
kim loại nhất định

Lò quay

+) Loại phương pháp: Trong thiết bị (in-tank)
+) Chức năng : giảm thể tích, khử độc
+) có khả năng xử lí: Halogen, chất hữu cơ
không chứa halogen, chất vô cơ chứa xianua.
Có thể còn dư hoặc làm biến tính
+) sản phẩm: tương tự

Tạo ra bụi lớn, yêu cầu hạt
kích thước nhỏ cần xử lí
cán, ép



+) Loại phương pháp: Trong thiết bị (in- yêu cầu hạt kích
thước nhỏ cần xử lí
tank)
+) Chức năng : giảm thể tích, khử độc
cán, ép …
+) có khả năng xử lí: Halogen, chất hữu
cơ không chứa halogen, chất vô cơ
chứa xianua.
Có thể còn dư hoặc làm biến tính
+)sản phẩm: tương tự
Nhiệt phân
+) Loại phương pháp: Trong thiết bị (inCông suất nhỏ
( không có sự cung tank)
cấp oxi)
+) Chức năng : giảm thể tích, khử độc
+) có khả năng xử lí: chất thải không thể
xử lí đốt thong thương, chất thải dễ bay
hơi hoặc bã sau xử lí Có thể còn dư hoặc
làm biến tính
+)sản phẩm: tương tự
Sử dụng tia hồng
ngoại


B,đặc điểm xử lý đất bị ô nhiễm bằng phương pháp nhiệt ngoài hiện trường
Công nghệ

Cơ chế loại bỏ


Điều kiện

Mục tiêu gây ÔN

Nhiệt phân
(Pyrolysis)

Phản ứng nhiệt
phân( craking
nhiêt…) sự giải
hấp

< 550 °C 

Hầu hết các
hydrocacbons

Gia nhiệt bằng
sóng vô
tuyến/vi sóng

Giải hấp, gia
tăng phân hủy
sinh học, giảm
độ nhớt

150–200 °C

Hydrocacbon trọng

lượng phân tử thấp

Phun khí nóng

Tăng khả năng di 100 °C
chuyển các chất
ô nhiễm

Giá(USD/tấ
n)
--------------

$400–
$7500 

Thường được sử dụng
$54–$82 
kết hợp với các phương
pháp khác. Nhiên liệu
nhẹ, dầu thô, và creosote


Phun hơi
nước

Tăng khả
250 °C 
năng di
chuyển các
chất ô nhiễm

Cháy âm
Oxy hóa,
600–1100 °C 
ỉ(Smoldering) nhiệt phân,
gải hấp

Hydrocarbon có điểm sôi
dưới 250 ° C

$37–$380

$260–$330 

Thiêu đốt

oxyhoas

Đầy đủ các hydrocarbon;
phạm vi TPH lý tưởng là
31,2-104 g/kgđối với dầu
thô; 28,4-142 g/kg cho
nhựa than đá
Hầu hết các hydrocacbons

in situ TD

Nhả
hấp( thường
xảy ra phân
hủy và

oxyhoas)

Áp suất khí
quyển
600-1600oC
Nhiệt độ thấp
100-300oC
Nhiệt độ cao
300-550oC

$150–$2900

Hydrocacbon bay hơi và
$46–$99 
khong bay hơi, bao gồm
nhiên liệu tinh chế, chất
thải creosote, chất thải cao
su và TPH (điểm sôi dưới
300-550 ° C)



Hình (a) Nhiệt độ sôi của các loại hydrocarbon khác nhau; (b) Nhiệt độ sôi của các lớp
hydrocacbon khác nhau. Nhiệt độ sôi có thể được dùng để ước lượng hiệu quả của
các công nghệ xử lý khác nhau đối với các loại hydrocacbon khác nhau. Đốt, nhiệt
phân và thủy tinh hóa cũng dựa vào các cơ chế vượt quá sự hấp thụ / sôi,


Hình 5.Chi phí của các công nghệ xử lý nhiệt khác nhau. Do các yếu tố như loại
chất gây ô nhiễm, độ ẩm và sự khác biệt trong hoạt động, chi phí báo cáo có thể

khác nhau rất nhiều.


KẾT LUẬN
Khả năng ứng dụng và phối hợp với các phương pháp khác trong xử lý đất ô
nhiễm:
Việc xử lý đất ô nhiễm là quá trình phức tạp đòi hỏi sự kết hợp của nhiều phương
pháp để đạt hiệu quả tối ưu và giảm tối thiểu chi phí.


Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý
lắng nghe
Chúc các bạn kì học cuối nhiều
niềm vui