Các
Các phương
phương pháp
pháp cải
cải tạo
tạo và
và
xử
xử lý
lý đất
đất ôô nhiễm
nhiễm

Nhóm 12:

Đỗ Thị Uyên
Trần Tuấn Thành
Nguyễn Quang Trung
Đỗ Minh Phương

LOGO


Nội dung

Phương pháp ổn định và đóng rắn

1

2

3

4

Phương pháp xử lý nhiệt

Cải tạo đất bằng điện

Kết luận


Phương pháp ổn định và đóng rắn

1.

•

Mục tiêu
Cố định và ổn đinh lâu dài CON trong đất ngăn không cho CON tiếp cận tới môi trường, bằng cách gắn
kết các CON vào pha rắn hay chuyển chúng thành dạng ít tan, ít linh động và ít độc hơn.

•

Quá trình đóng rắn là sử dụng các chất phụ gia để thay đổi tính chất vật lý của chất thải.


Phương pháp ổn định và đóng rắn

2.
•.


Đặc trưng
Phụ thuộc vào thời gian. Các KL nặng thường có thời gian cố định ngắn . Các hợp chất hữu cơ như các hóa
chất bảo vệ thực vật bị cố định vào cấu trúc các khoáng chất hoặc chất mùn, chúng có thể trở nên linh động
hoặc dễ tiêu sinh học.

•.

Được sử dụng khá rộng rãi nhưng chỉ ở trên các quy mô nhỏ do chi phí giá thành cao. Ngoài ra cần có
các biện pháp xử lý sơ bộ và cần có các chương trình quan trắc phù hợp nhằm phòng tránh rò rỉ ra môi
trường xung quanh.


Phương pháp ổn định và đóng rắn

Cố định dạng bitum
•

Bitum là một chất được dùng rất phổ biến trong công nghệ chống thấm. Bitum là hợp chất dạng lỏng nhớt
hoặc rắn, được thu từ quá trình lọc dầu và được tìm thấy trong thiên nhiên ở dạng kết hợp các khoáng chất.

•

Bitum chứa các hydro cacbon và dẫn xuất của chúng, có tính ổn định, hầu như không bay hơi và mềm ra khi
bị nung nóng.

•
•
•


Bitum có màu nâu hoặc đen, có các đặc tính kết dính và không thấm nước.
CON được gắn vào bitum nóng chảy, sau đó được làm nguội và gắn chặt trong đó.
Thường được áp dụng ở các nhà máy sản xuất xi măng


Phương pháp ổn định và đóng rắn

Gắn vào các vật liệu chất dẻo nhiệt
•

Các vật liệu dẻo nhiệt được nóng chảy và trộn với vật liệu ô nhiễm trong bể đặc biệt, khuấy trộn mạnh và
tạo thành đ dạng bùn đồng nhất.

•

Sau khi làm lạnh chất rắn có thể được thải bỏ an toàn.

•

Chất dẻo nhiệt : nhựa đường, paraphin, polyethylen, polypropylen…


Phương pháp ổn định và đóng rắn

Ép đùn PE
•

Đất ô nhiễm được trộn với chất gắn poly ethylene, đun nóng và đem đi làm nguội.

•


Chất rắn thu được có thể thải bỏ hoặc sử dụng theo cách khác.

Xi măng :
•

Các vật liệu dạng mịn như tro xỉ,bụi lò, đá bọt được trộn với chất ô nhiễm,nước và chất trợ dạng kiềm.

•

KLN có thể kết tủa trong lớp bùn, hỗn hợp sau đó được đóng rắn để lưu giữ các CON hữu cơ.


Phương pháp ổn định và đóng rắn

Thủy tinh hóa
•

Chất ô nhiễm được gắn vào thủy tinh nguyên khối . quá trình được thực hiện in-situ hay ex-situ.

•

Thủy tinh hóa in-situ được thực hiện bằng cách đưa điện cực graphite vào đất và nung nóng đến 1600-1800 độ. Tại
nhiệt độ đó đất bị nóng chảy và tạo thành các khối thủy tinh. Trong quá trình làm nguội, các chất ô nhiễm hữu cơ bị
nhiệt phân, phân hủy thành khí , còn KLN được ổn định trong khối thủy tinh

•

Thủy tinh hóa ex-situ được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt, CON đc trộn với borosilicate và soda để tạo thành
các khối thủy tinh rắn.



Phương pháp xử lý nhiệt

 Các công nghệ xử lý nhiệt đang giữ một vị trí quan trọng trong việc khắc phục các vùng đất bị ô nhiễm bởi
khả năng xử lý nhanh cũng như khả năng đáp ứng tốt các tiêu chuẩn hiện hành. Tuy nhiên, việc duy trì
nhiệt độ cao dẫn tới việc tồn nhiều năng lượng và có thể làm hỏng các tính chất của đất.


Phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp xử lý nội vi ( in-situ thermal remediation)
Một số phương pháp tiêu biểu gồm:

• Chiết hơi tăng cường ( steam enchanced extraction)
• Hệ thống làm nóng điện trở ( electrical resistance heating)
• Phương pháp giải hấp nhiệt nội vi ( in-situ thermal desorption)
• …
 Phương pháp xử lý ngoại vi
• Đốt
• Nhiệt phân


Phương pháp xử lý nhiệt



Chiết hơi tăng cường ( steam enchanced extraction)

•


Phương pháp hơi nước sử dụng tốt trong các vùng đất có khả năng thấm nước tốt, chúng được sử dụng rộng rãi
trong việc xử lý những vùng đất bị nhiễm dầu. hơi nước được tạo ra phía trên, sau đó được bơm qua các giếng
đào xuống phía dưới vùng cần xử lý.


Phương pháp xử lý nhiệt



Hệ thống làm nóng điện trở ( electrical resistance heating)



Phương pháp làm nóng điện trở là quá trình truyền điện qua đất đến các điện trở để làm nóng các điện cực
đặt trong lòng đất qua đó gián tiếp làm nóng vùng đất cần xử lý. Có 2 phương pháp chính, gia nhiệt 3 pha và
gia nhiệt 6 pha. Khi nhiệt độ đạt tới điểm sôi của chất ô nhiễm, hơi được sinh ra trong lòng đất và sẽ thoát ra
ngoài qua các giếng được đào. Phương pháp này khá hiệu quả khi được sử dụng để loại bỏ các dung môi hữu
cơ chứa clo (CVOCs).


Phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp giải hấp nhiệt nội vi


Phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp giải hấp nhiệt trong ngoại vi



Phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp cháy âm ỉ ( smoldering)
•

Smoldering là quá trình cháy không lửa mà truyền nhiệt ra xung quanh nếu như nhu cầu về nhiên liệu và oxy được đáp ứng đủ. Quá trình
đốt cháy chuyển chất ô nhiễm thành nhiệt, CO2 và nước, do đó loại bỏ được yêu cầu về nhiên liệu cần bổ sung. Nhiệt độ trung bình của
phương pháp này là 600 đến 1100oC.

•

Ban đầu, người ta sẽ phun không khí vào và gia nhiệt để bắt đầu quá trình đốt. Sau khi vùng cần xử lý cháy thì có thể ngừng gia nhiệt,
trong khi việc cấp khí cần phải diễn ra trong suốt quá trình. Miễn là lượng oxy và nhiên liệu còn đủ, lượng nhiệt tổn thất là tối nhiểu, quá
trình cháy sẽ tự duy trì, cùng đó là lượng nhiệt sẽ di chuyển lan rộng ra theo luồng không khí trong đất. việc loại bỏ chất ô nhiễm chủ yếu
dựa vào các phản ứng cháy, ngoài ra còn xảy ra các quá trình nhiệt phân và giải hấp. việc xử lý khí bốc lên cũng cần được đảm bảo. thường
sẽ có hệ thống thu các khí ô nhiễm ở trên mặt đất để đem đi xử lý.


Phương pháp xử lý nhiệt

Đốt( incineration)
•

Đốt trong lòng đất mà không cần đào lên tương đối khó, tốn nhiều chi phí và khó tiên đoán. Vì vậy mà đốt là
phương pháp thường được sử dụng như là phương pháp ngoại vi (ex situ) gồm công đoạn đào đất lên và đốt
trong các thiết bị nhiệt như là: lò quay, lò phản ứng tầng sôi…. sau quá trình đốt, đất cần phải được làm ẩm trở
lại để kiểm soát bụi cũng như được tái sử dụng cho các mục đích khác. Tùy điều kiện chất lượng đất mà người
ta đốt ở các nhiệt độ khác nhau nhưng cơ bản là trong khoảng từ 600 đến 1200oC. lượng oxy thường được duy
trì ở mức 10% lượng khí vào tùy thuộc vào chất ô nhiễm. ngoài đất và khí, quá trình đốt cũng tạo ra tro, thường

được thải ra bãi chôn lấp.


Phương pháp xử lý nhiệt

Nhiệt phân
•

Phương pháp nhiệt phân là việc gia nhiệt của đất bị ô nhiễm trong môi trường không có hoặt thiếu oxy, trong
khoảng từ 400 – 1200oC với nhiều loại chất thải nguy hại. phương pháp này cũng được áp dụng với đất bị
nhiễm đầu mỏ hay các hydrocacbon, khi nhiệt độ tăng lên, các hydrocácbon phân tử lượng thấp sẽ hấp thu
nhiệt đến nhiệt độ sôi. Khi nhiệt độ trên 250oC, các liên kết hóa học như là C-S, C-H, C-C bị đứt ra hình
thành các gốc tự do. Các gốc tự do nhanh chóng phản ứng hình thành một chuỗi các phản ứng nối tiếp nhau
tạo nên các hydrocácbon phân tử nhẹ, chúng được cuốn đi theo không khí. Do đó, ta có thể loại bỏ được các
hydrocácbon phân tử lượng lớn mà không cần đạt đến nhiệt độ sôi của nó.


Cải tạo đất bằng dòng điện

Nguyên lý
Dùng một dòng điện cường độ thấp, tác động trực tiếp qua cặp điện cực cắm xuống đất ở mỗi đầu của khối
đất bị ô nhiễm. dòng điện sẽ gây nên điện thế thẩm thấu và làm các ion di chuyển. Các ion và nước sẽ di
chuyển về phía các điện cực khác nhau. Các ion kim loại, ion amoni, và các hợp chất tích điện dương sẽ
chuyển sang cực âm. Các anion như clorua, cyanua, florua, nitrat, và các hợp chất hữu cơ tích điện âm di
chuyển về phía cực dương.


Cải tạo đất bằng dòng điện



•
•
•
•

Cấu tạo đơn giản:
Nguồn điện DC
Hai điện cực
Dung dịch điện phân
Ống nối, dây dẫn

Vỏ ngoài của điện cực có thể làm bằng gốm xốp cho phép dòng điện và các ion đi qua. Dung dịch điện phân
được giữ lại trong điện cực nhờ áp suất nên không chảy ra và thấm vào đất liền kề.


Cải tạo đất bằng dòng điện

 Các cơ chế vận chuyển chất ô nhiễm
Electroosmosis:
Sự di chuyển của chất gây ô nhiễm là do nước trong đất. Khi áp dụng điện trường trong quá trình xử lý, các phân
tử nước tích điện dương sẽ di chuyển đến cực âm. Khi các cation di chuyển đến điện cực âm sẽ đi qua các lỗ rỗng
chứa nước ở tốc độ cao và kéo các phân tử nước di chuyển cùng với chúng. Điều này dẫn đến lượng nước lớn
chuyển từ anot sang catot (Jane E. Apatoczky, 1992). Sự chuyển động của các phân tử nước trong lớp điện kép bị
ảnh hưởng bởi điện thế zeta, đó là điện thế được tạo thành bởi các lớp điện tích xung quanh hạt đất. Giá trị điện
thế này thường là âm và dao động từ -10 đến -100mV đối với bùn và đất sét. Dòng chảy sẽ bị đảo ngược nếu điện
thế zeta mang giá trị dương và điều này có thể xảy ra nếu nồng độ chất gây ô nhiễm là đủ cao.


Cải tạo đất bằng dòng điện
Trong quá trình vận chuyển Electroosmosis , dòng chảy phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ ion, độ nhớt của nước

trong các lỗ rỗng, hằng số điện môi và độ linh động của ion. Nó được biểu hiện như sau:


Cải tạo đất bằng dòng điện

 Electromigration:
•

Tốc độ di chuyển của ion là một hàm của độ linh động ion, số lượng và nồng độ dung dịch điện phân. Tốc độ di
chuyển của ion theo phương trình:


Cải tạo đất bằng dòng điện

Electrophoresis:
•

Đây là sự di chuyển của keo đối với các điện cực và tương tự như Electromigration.


Cải tạo đất bằng dòng điện

Các quá trình vật lý và hóa học có liên quan: điện phân, khuếch tán, hấp thu, hấp thu, giảm
oxy hóa.


•

Điện phân:
Đây là phản ứng xảy ra ở cực dương và cực âm khi điện trường được áp dụng. Sự phân hủy nước xảy ra ở

các điện cực. Quá trình oxy hoá xảy ra ở các anode và các ion hydro H + và khí oxy được tạo ra. Phản ứng
khử xảy ra gần canot và hydroxyl OH - và khí hydro được tạo ra. Điều này được thể hiện bằng các phương
trình sau:


Cải tạo đất bằng dòng điện



Khuếch tán

•

Sự khuyếch tán là quá trình mà các chất gây ô nhiễm di chuyển do sự khác biệt về gradient nồng độ. Điều này
thường không đáng kể trong việc vận chuyển chất ô nhiễm trong quá trình phục hồi. Mức độ khuếch tán phụ
thuộc vào độ linh động của ion, độ xốp của môi trường và nồng độ của chất ô nhiễm. Tốc độ khuếch tán được
cho bởi: