usuwanie ropy.pdf

dr inż. Tadeusz Solecki

Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

TECHNIKI I TECHNOLOGIE USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ

ROPOPOCHODNYCH Z GRUNTU I WÓD GRUNTOWYCH

Wstęp

Rozwój techniki spowodował, że człowiek coraz częściej ingeruje w środowisko

naturalne, nie zwracając uwagi na wynikające z tego powodu zagrożenia, dlatego też

rośnie liczba odpadów niebezpiecznych, a ilość miejsc skażonych wzbudza, nie bez

uzasadnionych podstaw, obawy. Często nie zdajemy sobie sprawy, że ze wszystkich

awarii i wypadków prowadzących do zanieczyszczenia gleby i gruntu, a w konsekwencji

zanieczyszczenia wód gruntowych niemal 40 %, to zdarzenia z węglowodorami

ropopochodnymi, czyli z czyli benzyny, paliwa lotnicze, oleje opałowe i napędowe oraz

inne pochodne ropy naftowej. W pracy przedstawiono zagadnienia związane z

występowaniem i migracją zanieczyszczeń węglowodorowych w środowisku gruntowo-

wodnym, metody identyfikacji oraz techniki i technologie oczyszczania środowiska

gruntowo-wodnego.

1. Występowanie zanieczyszczeń węglowodorowych w środowisku gruntowo-wodnym

Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów zawierających także niewielkie ilości

(do 3 %) związków organicznych tlenu (kwasy karboksylowe, fenole), siarki, azotu

oraz metali ciężkich (do 1 %). W skład ropy naftowej wchodzą grupy węglowodorów:

9 alifatyczne (parafinowe),

9 cykloalkany (naftalenowe),

9 areny,

9 olefinowe.

Przeciętny skład typowej benzyny przedstawiono na rys. 1.

Rys. 1. Przeciętny skład typowej benzyny

Rafinerie, centralne i lokalne stacje magazynowania i dystrybucji paliw, szyby wiertnicze ropy

naftowej i gazu ziemnego, rurociągi, linie kolejowe oraz drogi zanieczyszczają najbardziej

środowisko substancjami ropopochodnymi. Formy występowania węglowodorów

ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym przedstawiono graficznie na rys. 2.

Aby móc przeciwdziałać zanieczyszczeniom produktem naftowym należy wiedzieć jak

zachowuje się zanieczyszczenie w środowisku wodno-gruntowym. W zależności od własności

fizycznych podłoża, zanieczyszczenie płynie po powierzchni lub infiltruje przez strefę aeracji

do warstwy wodonośnej, w efekcie część produktu zostaje zaabsorbowana na materiale

skalnym, reszta natomiast osiągnie zwierciadło wody gruntowej. Schemat przenikania

substancji ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym przedstawiono na rys. 3.

Rys. 2 Stan fizyczny zanieczyszczeń węglowodorowych w gruncie

Rys. 3. Schemat migracji substancji ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym

Mogą zachodzić dwa przypadki występowania węglowodorów w zanieczyszczonej warstwie

wodonośnej:

9 substancje o gęstości większej od gęstości wody (ang. Dense Non-Aqueous Phase

Liquid - DNAPL),

9 substancje o gęstości mniejszej od gęstości wody (ang. Light Non-Aqueous Phase

Liquid - LNAPL).

Substancje o gęstości większej od gęstości wody, pod wpływem sił grawitacyjnych

przemieszczają się do spągowych partii warstw wodonośnych, co sprawia, że ich

rozprzestrzenianie się w kierunkach horyzontalnych jest bardzo ograniczone. Natomiast

substancje o gęstości mniejszej od gęstości wody unoszą się na powierzchni wody podziemnej i

mogą wraz z nią migrować na znaczne odległości. W praktyce, zanieczyszczenia tego typu mają

zazwyczaj pochodzenie ropopochodne.

Produkty naftowe mogą występować w wodach podziemnych w następujących postaciach:

ciekła, makroskopowo ciągła plama, mogąca przemieszczać się pod wpływem

naturalnego pola hydrodynamicznego,

ciekła, rozpuszczona w wodzie,

ciekła lub stała, zasorbowana na powierzchni ziaren ośrodka gruntowego –

niemobilna,

postać gazowa (pary ).

Według podanych przez Concawe zależności można oszacować zasięg pionowy

produktów naftowych w strefie areacji i rozmiar plamy zanieczyszczenia w strefie

saturacji na zwierciadle wód gruntowych.

Zasięg pionowy migracji produktów naftowych w strefie saturacji można określić z

zależności (1)

= 1000

(1 )

Rozmiar plamy produktów naftowych na zwierciadle wód gruntowych w strefie

saturacji określa zależność (2).

= 1000

−

(2)

gdzie:

D – maksymalny zasięg pionowej penetracji produktów naftowych, m

V – objętość infiltrujących produktów naftowych, m 3

R – zdolność retencyjna zależna od rodzaju gruntu, l/ m 3

K – współczynnik zależny od lepkości produktu naftowego, K=0.5 do 2,0

A – powierzchnia plamy zanieczyszczenia, m 2

F - miąższość zanieczyszczenia nad strefą kapilarną, mm

Wartości R i F dla różnych rodzajów gruntu podano w tabeli 1.

Tabela 1. Wartości R i F dla różnych rodzajów gruntu do wzorów (1) i (2)

Rodzaj gruntu

Objętość zatrzymanego

produktu naftowego

R [l/m 3 ]

Produkt naftowy

zawarty nad strefą

kapilarną

F [l/m 2 ] (mm)

kamienie, gruboziarnisty żwir

żwir, gruboziarnisty piasek

gruboziarnisty piasek,

średnioziarnisty piasek

średnioziarnisty piasek,

drobnoziarnisty piasek

średnioziarnisty piasek, muł

Przykładowe przedziały stężeń węglowodorów rezydualnych w strefie aeracji dla

różnych produktów naftowych i rodzajów gruntów przedstawiono na rys. 4.

7,5

2,5

żwir

piasek grubozirnisty

piasek drobnoziarnisty

R odzaj gruntu

benzyny

des tylaty ciężkie

oleje opałow e

Rys. 4. Stężeń węglowodorów rezydualnych w strefie aeracji dla różnych produktów naftowych i

gruntów.

Wymagane prawnie standardy jakości środowiska gruntowo-wodnego

Każdy niekontrolowany wyciek produktów naftowych jest istotną ingerencją w

środowisko gruntowo-wodne, ponieważ węglowodory hamują wymianę gazową,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: