Remediação de águas subterrâneas - Groundwater remediation

A remediação de águas subterrâneas é o processo usado para tratar águas subterrâneas poluídas removendo os poluentes ou convertendo-os em produtos inofensivos. A água subterrânea é a água presente abaixo da superfície do solo que satura o espaço dos poros no subsolo. Globalmente, entre 25% e 40% da água potável do mundo é retirada de furos e poços cavados . A água subterrânea também é usada por agricultores para irrigar plantações e por indústrias para produzir bens de uso diário. A maioria das águas subterrâneas é limpa, mas as águas subterrâneas podem ser poluídas ou contaminadas como resultado de atividades humanas ou como resultado de condições naturais.

As muitas e diversas atividades humanas produzem inúmeros resíduos e subprodutos. Historicamente, o descarte de tais resíduos não tem sido sujeito a muitos controles regulatórios. Consequentemente, os resíduos muitas vezes são descartados ou armazenados em superfícies terrestres, onde se infiltram nas águas subterrâneas. Como resultado, a água subterrânea contaminada é inadequada para uso.

As práticas atuais ainda podem impactar as águas subterrâneas, como a aplicação excessiva de fertilizantes ou pesticidas , derramamentos de operações industriais , infiltração de escoamento urbano e vazamento de aterros sanitários . O uso de águas subterrâneas contaminadas causa riscos à saúde pública por meio de envenenamento ou disseminação de doenças, e a prática de remediação de águas subterrâneas foi desenvolvida para resolver esses problemas. Os contaminantes encontrados nas águas subterrâneas cobrem uma ampla gama de parâmetros físicos, químicos inorgânicos, químicos orgânicos, bacteriológicos e radioativos. Poluentes e contaminantes podem ser removidos das águas subterrâneas pela aplicação de várias técnicas, trazendo assim a água a um padrão compatível com os vários usos pretendidos.

Técnicas

As técnicas de remediação de água subterrânea abrangem tecnologias de tratamento biológico, químico e físico . A maioria das técnicas de tratamento de água subterrânea utiliza uma combinação de tecnologias. Algumas das técnicas de tratamento biológico incluem bioaumentação , bioventação , biosparging , biosslurping e fitorremediação . Algumas técnicas de tratamento químico incluem injeção de gás ozônio e oxigênio , precipitação química , separação por membrana , troca iônica , absorção de carbono , oxidação química aquosa e recuperação aprimorada de surfactante . Algumas técnicas químicas podem ser implementadas usando nanomateriais . As técnicas de tratamento físico incluem, mas não estão limitadas a, bombear e tratar , pulverização de ar e extração de fase dupla .

Tecnologias de tratamento biológico

Bioaumentação

Se um estudo de tratabilidade não mostrar degradação (ou um longo período de laboratório antes que uma degradação significativa seja alcançada) na contaminação contida na água subterrânea, então a inoculação com cepas conhecidas por serem capazes de degradar os contaminantes pode ser útil. Este processo aumenta a concentração de enzima reativa dentro do sistema de biorremediação e, subsequentemente, pode aumentar as taxas de degradação do contaminante em relação às taxas não aumentadas, pelo menos inicialmente após a inoculação.

Bioventing

Bioventing é uma tecnologia de remediação local que usa microorganismos para biodegradar constituintes orgânicos no sistema de água subterrânea. Bioventing aumenta a atividade de bactérias indígenas e arquéias e estimula a biodegradação natural in situ de hidrocarbonetos , induzindo o fluxo de ar ou oxigênio para a zona insaturada e, se necessário, adicionando nutrientes. Durante a bioventação, o oxigênio pode ser fornecido por meio de injeção direta de ar na contaminação residual do solo. Bioventing auxilia principalmente na degradação de resíduos de combustível adsorvidos, mas também auxilia na degradação de compostos orgânicos voláteis (VOCs) conforme os vapores se movem lentamente através do solo biologicamente ativo.

Biosparging

Biosparging é uma tecnologia de remediação in situ que usa microorganismos indígenas para biodegradar constituintes orgânicos na zona saturada. No biosparging, ar (ou oxigênio) e nutrientes (se necessário) são injetados na zona saturada para aumentar a atividade biológica dos microrganismos indígenas. Biosparging pode ser usado para reduzir as concentrações de constituintes do petróleo que são dissolvidos nas águas subterrâneas, adsorvidos ao solo abaixo do lençol freático e dentro da franja capilar .

Biosslurping

Biosslurping combina elementos de bioventação e bombeamento a vácuo de produto livre que é mais leve do que a água ( líquido de fase não aquosa leve ou LNAPL) para recuperar o produto livre da água subterrânea e do solo, e para biorremediar os solos. O sistema biosslurper usa um tubo de "sucção" que se estende até a camada de produto livre. Assim como um canudo em um vidro puxa o líquido, a bomba puxa o líquido (incluindo o produto livre) e o gás do solo para cima do tubo na mesma corrente de processo. O bombeamento levanta LNAPLs, como óleo, do topo do lençol freático e da franja capilar (ou seja, uma área logo acima da zona saturada, onde a água é mantida no lugar por forças capilares). O LNAPL é trazido à superfície, onde é separado da água e do ar. Os processos biológicos no termo “biossurping” referem-se à degradação biológica aeróbia dos hidrocarbonetos quando o ar é introduzido no solo contaminado da zona não saturada.

Fitorremediação

No processo de fitorremediação são plantadas certas plantas e árvores , cujas raízes absorvem contaminantes do lençol freático ao longo do tempo. Este processo pode ser realizado em áreas onde as raízes podem tocar no lençol freático. Poucos exemplos de plantas usadas neste processo são a samambaia chinesa. Pteris vittata, também conhecida como samambaia-freio, é um acumulador altamente eficiente de arsênico . Os choupos geneticamente modificados são bons absorvedores de mercúrio e as plantas transgênicas de mostarda indiana absorvem bem o selênio .

Barreiras reativas permeáveis

Artigo principal: Barreiras reativas permeáveis

Certos tipos de barreiras reativas permeáveis utilizam organismos biológicos para remediar as águas subterrâneas.

Tecnologias de tratamento químico

Precipitação química

A precipitação química é comumente usada no tratamento de águas residuais para remover a dureza e os metais pesados . Em geral, o processo envolve a adição de agente a uma corrente residual aquosa em um vaso de reação agitado, em lotes ou com fluxo constante. A maioria dos metais pode ser convertida em compostos insolúveis por reações químicas entre o agente e os íons metálicos dissolvidos. Os compostos insolúveis (precipitados) são removidos por sedimentação e / ou filtração.

Troca iônica

A troca iônica para a remediação da água subterrânea é virtualmente sempre realizada passando a água para baixo sob pressão através de um leito fixo de meio granular (meio de troca catiônica e meio de troca aniônica) ou esferas esféricas. Os cátions são deslocados por certos cátions das soluções e os íons são deslocados por certos ânions da solução. Os meios de troca iônica usados ​​com mais frequência para remediação são zeólitas (naturais e sintéticas) e resinas sintéticas.

Adsorção de carbono

O carvão ativado mais comum usado para remediação é derivado do carvão betuminoso . O carvão ativado adsorve compostos orgânicos voláteis da água subterrânea; os compostos se ligam à superfície semelhante a grafite do carvão ativado.

Oxidação química

Neste processo, denominado In Situ Chemical Oxidation ou ISCO, oxidantes químicos são entregues na subsuperfície para destruir (convertido em água e dióxido de carbono ou em substâncias não tóxicas) as moléculas orgânicas. Os oxidantes são introduzidos como líquidos ou gases. Os oxidantes incluem ar ou oxigênio, ozônio e certos produtos químicos líquidos, como peróxido de hidrogênio , permanganato e persulfato . O gás ozônio e oxigênio podem ser gerados no local a partir do ar e da eletricidade e injetados diretamente na contaminação do solo e do lençol freático. O processo tem o potencial de oxidar e / ou aumentar a degradação aeróbia que ocorre naturalmente. A oxidação química provou ser uma técnica eficaz para líquido de fase não aquosa densa ou DNAPL, quando presente.

Recuperação aprimorada de surfactante

A recuperação aprimorada do surfactante aumenta a mobilidade e a solubilidade dos contaminantes absorvidos pela matriz do solo saturado ou presentes como uma fase líquida densa não aquosa . A recuperação aprimorada por surfactante injeta surfactantes (agentes tensoativos que são o ingrediente principal em sabão e detergente) em águas subterrâneas contaminadas. Um sistema típico usa uma bomba de extração para remover a água subterrânea a jusante do ponto de injeção. A água subterrânea extraída é tratada acima do solo para separar os surfactantes injetados dos contaminantes e das águas subterrâneas. Uma vez que os surfactantes se separaram das águas subterrâneas, eles são reutilizados. Os surfactantes usados ​​são atóxicos, de qualidade alimentar e biodegradáveis. A recuperação aprimorada de surfactante é usada com mais frequência quando a água subterrânea está contaminada por líquidos de fase não aquosa densos (DNAPLs). Esses compostos densos, como o tricloroetileno (TCE), afundam nas águas subterrâneas porque têm uma densidade maior do que a água. Eles então agem como uma fonte contínua de plumas de contaminantes que podem se estender por quilômetros dentro de um aqüífero. Esses compostos podem se biodegradar muito lentamente. Eles são comumente encontrados nas proximidades do derramamento ou vazamento original, onde as forças capilares os aprisionaram.

Barreiras reativas permeáveis

Artigo principal: Barreiras reativas permeáveis

Algumas barreiras reativas permeáveis ​​utilizam processos químicos para alcançar a remediação de águas subterrâneas.

Tecnologias de tratamento físico

Bombeie e trate

Bombear e tratar é uma das tecnologias de remediação de água subterrânea mais amplamente utilizadas. Nesse processo, a água subterrânea é bombeada para a superfície e é associada a tratamentos biológicos ou químicos para remover as impurezas.

Pulverização de ar

Pulverização de ar é o processo de soprar ar diretamente na água subterrânea. À medida que as bolhas sobem, os contaminantes são removidos da água subterrânea pelo contato físico com o ar (ou seja, decapagem) e são carregados para a zona insaturada (ou seja, solo). À medida que os contaminantes se movem para o solo, um sistema de extração de vapor de solo geralmente é usado para remover os vapores.

Extração de vácuo de fase dupla

A extração a vácuo de fase dupla (DPVE), também conhecida como extração multifásica, é uma tecnologia que usa um sistema de alto vácuo para remover água subterrânea contaminada e vapor de solo. Nos sistemas DPVE, um poço de extração de alto vácuo é instalado com sua seção peneirada na zona de solos contaminados e lençóis freáticos. Os sistemas de extração de fluido / vapor deprimem o lençol freático e a água flui mais rapidamente para o poço de extração. DPVE remove contaminantes acima e abaixo do lençol freático. À medida que o lençol freático ao redor do poço diminui devido ao bombeamento, o solo insaturado fica exposto. Essa área, chamada de franja capilar , costuma estar altamente contaminada, pois contém produtos químicos não dissolvidos, produtos químicos mais leves que a água e vapores que escaparam das águas subterrâneas dissolvidas abaixo. Os contaminantes na zona recém-exposta podem ser removidos por extração de vapor. Uma vez acima do solo, os vapores extraídos e os orgânicos da fase líquida e as águas subterrâneas são separados e tratados. O uso de extração a vácuo de fase dupla com essas tecnologias pode encurtar o tempo de limpeza em um local, porque a franja capilar costuma ser a área mais contaminada.

Escumação de óleo de poço de monitoramento

Os poços de monitoramento são frequentemente perfurados com o objetivo de coletar amostras de água subterrânea para análise. Esses poços, que geralmente têm seis polegadas ou menos de diâmetro, também podem ser usados ​​para remover hidrocarbonetos da pluma de contaminantes dentro de um aquífero de água subterrânea usando um coletor de óleo tipo cinto. Os skimmers de esteira, de design simples, são comumente usados ​​para remover óleo e outros contaminantes de hidrocarbonetos flutuantes de sistemas de água industrial.

Um skimmer de poço de monitoramento corrige vários óleos, desde óleos combustíveis leves, como gasolina, diesel leve ou querosene até produtos pesados, como óleo nº 6, creosoto e alcatrão de carvão. Consiste em uma correia em movimento contínuo que funciona em um sistema de polias acionado por um motor elétrico. O material da correia tem uma grande afinidade por líquidos de hidrocarbonetos e por derramamento de água. A esteira, que pode ter uma queda vertical de mais de 30 metros, é baixada para o monitoramento bem além da interface LNAPL / água. Conforme a correia se move através dessa interface, ela coleta o contaminante de hidrocarboneto líquido que é removido e coletado no nível do solo conforme a correia passa por um mecanismo de limpeza. Na medida em que os hidrocarbonetos DNAPL se depositam no fundo de um poço de monitoramento e a polia inferior do skimmer de correia os alcança, esses contaminantes também podem ser removidos por um skimmer de poço de monitoramento.

Normalmente, os skimmers de correia removem muito pouca água com o contaminante, então separadores simples do tipo de barragem podem ser usados ​​para coletar qualquer hidrocarboneto líquido remanescente, o que muitas vezes torna a água adequada para seu retorno ao aqüífero. Como o pequeno motor elétrico usa pouca eletricidade, ele pode ser alimentado por painéis solares ou uma turbina eólica , tornando o sistema autossuficiente e eliminando o custo de levar eletricidade a um local remoto.

Veja também

Referências

links externos