Спосіб ремедіації ґрунту

1. Спосіб ремедіації ґрунту, що включає електрокінетичну обробку ділянки ґрунту електричним струмом при постійній електричній потужності 2 3 50109 рахунок зміни величини потенціалу поверхні частинок ґрунту шляхом поєднання електрокінетичної очистки ґрунту електричним струмом постійної потужності 2-4 кВт/м3 ґрунту з обробкою ділянки ґрунту хімічними реагентами. Поставлена задача вирішується тим, що у способі ремедіації ґрунту, який включає електрокінетичну обробку ділянки ґрунту електричним струмом при постійній електричній потужності 24кВт/м3 ґрунту згідно корисної моделі, ділянку додатково оброблюють хімічними модифікаторами потенціалу поверхні структурних частинок ґрунту. Новим також є те, що в якості хімічних модифікаторів потенціалу використовують реагенти, що зміщують потенціал поверхні структурних частинок ґрунту в позитивну ділянку і ними є водні розчини аліфатичних спиртів ряду С2-С6 - з масовою часткою 0,2-1,5% або сульфату алюмінію Ab2(SO4)3 чи нітрату алюмінію Аl(NО3)3 з масовою часткою 0,21,0%. Здійснення процесу ремедіації ґрунту струмом постійної потужності, але спільно з обробкою хімічними реагентами в пропорціях, що заявляються, веде до зміни величини потенціалу поверхні частинок ґрунту, що дозволяє подолати електростатичне та адсорбційне утримування катіонів забруднення на поверхні структурних частинок ґрунту та сприяє інтенсифікації електрокінетичного процесу, за рахунок чого, в порівнянні з відомим способом, скорочується тривалість процесу ремедіації при забезпеченні високого ступеня очищення, а також при зменшенні енерговитрат. Спосіб може бути реалізований наступним чином. На земельній ділянці, забрудненій важкими металами і радіонуклідами бурять шурфи під електродні блоки - анодні та катодні. Електродні блоки складаються із циліндричних, жорстких фільтруючих елементів, обладнаних гідравлічною арматурою і електродами. Після установки блоків в шурфи, камери електродних блоків заповнюють електролітом, утворюючи електрокінетичну ванну: анод - аноліт - рідка фаза ґрунту - католіт - катод. На електроди подають постійний струм заданої потужності від зовнішнього джерела живлення. 4 Під дією електричного поля у ванні формуються електроміграційний та електроосмотичний потоки. В анодну камеру подають водний розчин реагентів, що заявляються. Іони названих реагентів включаються в електроміграційний та електроосмотичний потоки і в процесі руху крізь ґрунт взаємодіють з елементами його поверхні, зсуваючи поверхневий електричний потенціал в бік позитивної області, що призводить до послаблення сорбції катіонів забруднення, які переносяться в катодну камеру, звідки їх у складі католіту направляють в накопичувальну ємність. Надалі процес ремедіації ґрунту проводять в режимі, що заявляється, безперервно протягом 27 діб. Поточний контроль за вилученням забруднення із ґрунту проводять шляхом аналізу проб католіту методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії на приладі марки С-115М1 відповідно до інструкції. Кількість забруднення (mn), вилученого за n діб визначають користуючись співвідношенням: n mn Q kn qn Cn 1 mn - маса забруднення, вилученого із проби за n діб, мг; n - кількість діб, за яку визначається mn; g=const - об'єм католіту, що циркулює в катодній гілці електрокінетичної ванни, дм3; qn - по добовий об'єм відібраного католіту, дм3; kn - вміст забруднення в католіті на n-ну добу, мг/дм3; Сn - подобовий вміст забруднення в католіті, мг/дм3. Процес ремедіації вважають закінченим, коли кількість вилученого забруднення сягає 96 %. Ступінь очищення (K) визначають із виразу: K=[(а1-а2)/а1]·100%, де а1, а2 - вміст забруднення у вихідному та очищеному ґрунтах, відповідно, мг/кг(d); де (d) означає «сухий ґрунт». Ступінь вилучення забруднення на прикладі міді (Сu) і тривалість процесу ремедіації ґрунту при різних режимах хімічної обробки наведено в таблиці 1. Таблиця 1 № п/п Тривалість ремедіації, діб Подобовий об'єм ЕОПР, дм3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2,98 2,82 2,44 1,80 1,40 1,68 1,65 1,38 1,55 1,60 Подобовий вміст міді, мг/дм3 В пробах ЕОПР 10,0 14,0 21,0 19,0 16,0 15,0 16,0 14,0 16,0 17,0 В пробах католіту 12,0 15,0 20,0 18,0 15,0 15,0 15,0 14,0 16,0 17,0 Кількість вилученого забруднення мг % 47,8 9,6 91,8 18,4 151 30,1 182 36,3 200 39,9 225 45,0 251 50,2 269 53,8 297 59,4 326 65,1 5 50109 Приклад виконання способу за корисною моделлю. 0,5м3 ґрунту, що містить 31,6% мулу і глини та 14% вологи, забруднювали точково сполуками міді (CuSO4·2H2O) на глибині 0,3м і на ділянці площею 1м2. Розрахована концентрація міді в активній зоні ґрунту складала в середньому 112мг/кг(d). Загальна маса забрудненого ґрунту складала 4,3кг, а маса міді - 500мг. Вилучення міді із ґрунту здійснювали електрокінетично. Електродні блоки діаметром 75мм та довжиною 500мм встановлювали вертикально в попередньо вибурені в ґрунті шурфи глибиною 500мм. Катодні блоки встановлювали симетрично з обох боків від анодного блоку на відстані 450мм. Камери катодних блоків заповнювали 3М розчином оцтової кислоти, а анодних - 1,5% розчином пропілового спирту С3Н7-ОН. Як катоди використовували стрижні із нержавіючої сталі марки 10Н18Х діаметром 14мм, довжиною 550мм; як аноди - пластини з титану марки ВТ-1 розмірами 520×30×8мм, покриті діоксидом марганцю. Як джерело живлення використовували стабілізатор потужності постійного струму марки Lider PS 150 CQ-25. Діапазон використаних величин напруженості електричного поля 0,5-3,5В/см; густини струму 1,1-5,5мА/см2. Тривалість обробки 27 діб. 6 Анодні і катодні камери обладнані датчиками контролю рівня електроліту і гідравлічними системами, до яких входять насоси, електричні клапани та буферні ємності. Перед під'єднанням електродів до джерела електричного живлення, електродні камери заповнювали реагентами: анодні - водним розчином пропілового спирту (1,5%), а катодні - 3М розчином оцтової кислоти. Потім вмикали електричний струм. За допомогою регулятора потужності встановлювали необхідні електричні параметри процесу. Температуру ґрунту контролювали термометром, не допускаючи її підвищення за межу 40°С. Ефективність очищення визначали аналізом проб католіту, а після закінчення експерименту дослідженням зразків ґрунту, взятих на різних відстанях від катоду. Аналіз елюату та зразків ґрунту проводили атомно-абсорбційним методом. Процес очищення контролювали шляхом періодичного (1 раз на добу) відбору проб католіту і проводили до досягнення вмісту міді в елюаті рівному 483мг, що за ступенем очистки складає 96,8%. При цьому температура ґрунту не перевищувала 31°С. Сумарна тривалість очищення складала 27 діб. Дані про хід вилучення міді наведені в таблиці 2. Таблиця 2 № п/п Тривалість ремедіації, діб Подобовий об'єм ЕОПР, дм3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 1,56 1,48 1,43 1,45 1,43 1,50 1,46 1,49 1,39 1,30 1,32 1,44 1,31 1,28 1,19 1,25 1,22 Подобовий вміст міді, мг/дм3 В пробах ЕОПР 17,0 16,0 14,0 14,0 11,0 10,0 8,50 6,50 6,20 3,70 3,74 3,37 3,00 2,62 2,25 1,87 1,50 Аналогічно проводили очистку ґрунту з використанням інших реагентів, що заявляються. Використання способу, що заявляється, скорочує Комп’ютерна верстка О. Рябко В пробах католіту 17,0 16,0 14,0 14,0 11,0 10,0 8,00 6,00 5,00 3,80 4,49 4,12 3,74 3,37 3,00 2,62 2,25 Кількість вилученого забруднення мг % 352 70,4 374 74,9 391 78,3 412 82,3 423 84,6 436 87,3 446 89,1 452 90,5 460 91,9 463 92,5 469 93,7 473 94,6 476 95,2 479 95,8 481 96,2 483 96,6 484 96,8 тривалість процесу ремедіації в 1,5-2,0 рази при забезпеченні ступеня очищення ґрунту до 94-96%. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601