BRPI0417843B1 - processo para remover contaminantes do solo contaminado - Google Patents

Abstract

"processo para remover contaminantes do solo contaminado". a invenção relaciona-se a um processo para remover os contaminantes do solo contaminado com a ajuda de um gás de stripping. no processo um a camada biologicamente ativa está atual ou no solo. o processo compreende as seguintes etapas: a) lá é criado no solo um meio cuja resistência seja mais baixa do que a resistência do solo circunvizinho, b) o gás de stripping é injetado no solo na profundidade de e/ou abaixo do contaminador, c) os contaminantes são volatizados com o gás descascando, como conseqüência o gás de stripping com os contaminantes flui pela maior parte à camada biologicamente ativa através do meio cuja resistência é mais baixa do que o solo circunvizinho.

Description

PROCESSO PARA REMOVER CONTAMINANTES DO SOLO CONTAMINADO A presente invenção se refere a um processo para remoção de um contaminante do solo com o auxílio de gás de separação e com uma camada biologicamente ativa estando presente no interior ou sobre o solo. Tal processo é conhecido na Patente Holandesa NL 8902879. A invenção descreve um processo para remoção de contaminantes do solo com o auxílio de um gás de separação pelo gue, o gás de separação é injetado ao solo na profundidade de e/ou abaixo do contaminante, de modo que o contaminante é volatilizado com o gás de separação e o gás de separação se eleva juntamente com o contaminante para a superfície acima do solo contaminado. Durante a ascendência, o gás de separação com o contaminante passa através de uma camada biologicamente ativa presente no interior ou sobre o solo.

Uma desvantagem do processo conhecido ê que o gás de separação com o contaminante nem sempre se eleva para o local onde a camada biologicamente ativa está presente ou onde uma camada biologicamente ativa pode ser aplicada. A Patente Holandesa NL 8902879 descreve que a dispersão do gás de separação com contaminantes pode ser prevenida por provisão de barreiras, tais como, crivo de água, e a Patente Holandesa NL 1014573 descreve que o gás de separação pode ser dirigido em alguma extensão, pela provisão de um crivo pneumático e que o gás de separação pode ser impedido de se espalhar nas direções aleatórias, contudo isso não apresenta uma solução nas situações onde não é possível instalar uma barreira ao longo da circunferência completa da área contaminada. Tal situação ocorre onde, por exemplo, solo a ser remediado faz parte de uma área maior contaminada (por exemplo, se o solo contaminado se estender acima de lotes de terra de propriedade de vários proprietários e nem todos os lotes precisarem ser remediados ao mesmo tempo), ou se uma camada impermeável se estendendo sobre uma área maior estiver presente acima da área a ser limpa.

Uma desvantagem a mais do processo adicional é que em muitos casos, não é possível aplicar a camada biologicamente ativa acima do contaminante, por exemplo, se uma camada impermeável se estendendo sobre uma área grande estiver presente em ou acima da área contaminada. 0 objetivo da invenção é prover um processo para remoção de contaminantes do solo que não possui, ou virtualmente não possui a desvantagem mencionada anteriormente.

Esse objetivo é obtido pelo processo de acordo com a invenção. O processo de acordo com a invenção é um processo para remoção de contaminantes do solo contaminado com o auxílio de um gás de separação e com uma camada biologicamente ativa estando presente no interior ou sobre o solo, o processo compreendendo as etapas de: (a) criação no solo de um meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, (b) injeção do gás de separação no solo a profundidade de/ou abaixo dos contaminantes, (c) volatilização dos contaminantes com o gás de separação, Pelo que, o gás de separação com os contaminantes flui amplamente para a camada biologicamente ativa através do meio cuja resistência é inferior aquela do solo circundante. 0 contaminante é convertido dentro da camada biologicamente ativa, também algumas vezes referida como camada biológica ou biocamada. No contexto da presente invenção, a camada biologicamente ativa significa uma camada contendo material biologicamente ativo. Material biologicamente ativo significa um material que contém microorganismos, pelo que, um contaminante pode ser decomposto ou convertido. A camada biologicamente ativa pode ser aplicada tanto contínua quanto descontinuamente. Descontinuamente significa que a camada biologicamente ativa é aplicada separadamente, isto é, na forma de partes separadas, em conjunto formando a camada biologicamente ativa. Em uma concretização, a camada biologicamente ativa é aplicada descontinuamente. Um exemplo de uma camada descontínua é uma compreendendo múltiplas valas e/ou orifícios, as valas e/ou orifícios podendo ser os mesmos ou diferentes em termos de forma e dimensões. A combinação do número, comprimento, largura e profundidade das valas normalmente será escolhida, de modo que um processo ótimo seja estabelecido.

No processo de acordo com a invenção é criado no solo um meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante. No contexto da presente invenção, o termo solo inclui uma camada impermeável, caso presente. Tal camada impermeável pode estar localizada no solo contaminado, no solo, porém acima do solo contaminado ou no interior ou sobre a superfície do solo.

Uma vantagem do presente processo, de acordo com a invenção é que o gás de separação com contaminantes pode ser dirigido na direção do lugar onde uma camada biologicamente ativa está presente e/ou onde existe um material biológico, mesmo se ele não estiver ou não estiver exatamente localizado acima do solo contaminado.

Outra vantagem do processo de acordo com a invenção é que os contaminantes em grandes profundidades podem ser removidos in si tu. Nos processos conhecidos, pelo que os contaminantes são convertidos in situ, em uma camada biologicamente ativa, o gás de separação necessitará, para remediação a uma grande profundidade, ser elevado para a superfície através de uma camada espessa do solo. Uma vez que a resistência aumenta com a espessura da camada do solo, apenas pouco gás de separação será elevado para a superfície. Se o gás de separação fluir através da camada biologicamente ativa por tempo unitário, a remediação será processada apenas lentamente. Esse problema não pode prontamente ser resolvido por injeção do gás de separação em uma pressão maior, uma vez que o solo pode rachar em pressões altas e o gás de separação pode se elevar através das rachaduras, como resultado do que, o contato com a camada biologicamente ativa e com o contaminante não é ou não é estabelecido adequadamente para converter satisfatoriamente os contaminantes no gás de separação.

Ainda outra vantagem do processo, de acordo com a invenção é que o gás de separação com contaminantes não entra ou não entra virtualmente em contato com o solo entre o solo contaminado e a camada biologicamente ativa. Os contaminantes podem assim ser impedidos de permanecer atrás das camadas do solo que no começo do processo de remediação estavam livres de contaminantes para serem removidas ou que continham tais contaminantes em tal concentração de modo a não precisarem de tratamento.

Outra vantagem do processo, de acordo com a invenção é que uma camada biologicamente ativa descontínua com uma área de superfície total relativamente pequena seja suficiente para limpar o solo contaminado, porque o gás de separação com o contaminante é levado na direção da camada biologicamente ativa como resultado da aplicação de um meio cuja resistência é inferior aquela da área circundante. Assim, não é mais necessário aplicar uma camada biologicamente ativa se estendendo sobe uma área ampla. Uma camada descontínua é relativamente fácil de ser aplicada. Em uma concretização do processo de acordo com a invenção, um ou mais tubos são instalados, estes tubos sendo permeáveis a gás e contendo o material biologicamente ativo.

Em uma concretização do processo de acordo com a invenção o processo é caracterizado pelo fato de que o meio cuja resistência é inferior â resistência do solo circundante é criado entre uma área a ser remediada, isto é, o solo contaminado, ou parte do solo contaminado a ser tratado e uma camada biologicamente ativa não diretamente limitando com o mesmo, de modo a criar um corte pequeno para o gás de separação compreendendo os contaminantes volatilizados. 0 meio preferivelmente será aplicado em uma linha reta entre a área a ser remediada e a camada biologicamente ativa. Contudo, é também possível introduzir uma ou mais combinações no meio. A camada biologicamente ativa geralmente será localizada sobre ou diretamente na superfície do solo, embora o solo contaminado esteja localizado diretamente abaixo a uma profundidade maior, porém isso não é mais necessário no processo de acordo com a invenção, porque o gás de separação nos contaminantes fluirá para a camada biologicamente ativa através do meio cuja resistência é inferior aquela do solo circundante.

Um meio cuja resistência é inferior a do solo circundante pode ser criado de vários modos. Em uma concretização preferida do processo de acordo com a invenção, o processo é caracterizado pelo fato de que o meio no qual a resistência é inferior à resistência do solo circundante é criado por secagem alvejada de determinadas áreas do solo. Assim, é possível, por exemplo, secar camada por camada em profundidades crescentemente maiores no solo localizado abaixo da camada biologicamente ativa com a ajuda de um gás que é injetado a uma profundidade desejada, até toda a coluna do solo localizada acima do solo contaminado ter sido adequadamente seca e para limpeza subsequente do solo contaminado subjacente por injeção do gás de separação ao mesmo. 0 solo estará adequadamente seco quando a resistência for tão baixa que todo ou virtualmente todo o gás de separação com contaminantes volatilizados se elevar através do solo seco para a camada biologicamente ativa. A secagem do solo é preferivelmente realizada com o mesmo gás que é usado como gás de separação e pode também ser efetuada com a ajuda de lancetas que podem também ser utilizadas para injeção de gás de separação. 0 ar é preferivelmente usado como gás de separação. No processo de acordo com a invenção, o gás de separação ê preferivelmente injetado a uma pressão de pelo menos 130 kPa, o gás de separação é mais preferivelmente injetado a uma pressão maior que 200 kPa, a fim de secar o solo mais rapidamente. 0 gás de separação é geralmente injetado a uma pressão não superior a 800 kPa. O uso do ar que é injetado a uma pressão aumentada diminui a umidade relativa do ar e acelera o processo de secagem.

Em uma concretização do processo de acordo com a invenção, o processo é caracterizado pelo fato de que o meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante é criado por instalação de pelo menos um tubo oco, que pode ser ou não completa ou parcialmente enchido com material que impede uma resistência inferior para o gás de separação que a do solo circundante, tal como, por exemplo, areia, cascalho ou material biologicamente ativo. Quando se instala um tubo entre o solo contaminado e a camada biologicamente ativa é criado um meio com resistência ao ar muito baixa. O gás de separação preferivelmente fluirá através do tubo oco para a camada biologicamente ativa. Um ou mais tubos podem ser instalados, dependendo da extensão e forma da área contaminada e os tubos podem variar no comprimento e diâmetro. As partes do tubo que estão localizadas no solo contaminado ou na biocamada podem também ser providas com perfurações.

Em uma concretização, o processo de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que o meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante é formado por criação de um espaço, por exemplo, por perfuração de pelo menos um orifício e opcionalmente enchendo aquele orifício completa ou parcialmente com material que apresenta uma resistência inferior ao gás de separação que o solo circundante, tal como, por exemplo, areia, cascalho ou material biologicamente ativo. A extremidade superior do orifício é preferivelmente hermeticamente vedada ao gás, de modo que o gás de separação com contaminantes pode apenas se elevar para a superfície através da camada biologicamente ativa. Contudo, é também possível aplicar o material biologicamente ativo no espaço, de modo que o espaço seja admitidamente não hermeticamente vedado ao gás, porém o gás de separação com os contaminantes fluirá em sua maior parte através da camada biologicamente ativa antes de alcançar a superfície.

Em uma concretização preferida do processo de acordo com a invenção, o material que está presente no meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante também contém material biologicamente ativo.

Em uma concretização preferida do processo, de acordo com a invenção, um meio com uma baixa resistência é aplicado a uma camada impermeável na superfície do solo, de modo que o gás com os contaminantes possa fluir através da camada impermeável para a camada biologicamente ativa. Através da criação de um meio cuja resistência é inferior a resistência do solo circundante sob a camada impermeável, o gás de separação terá um padrão de fluxo diferente e, consequentemente, permitirá a remediação do solo contaminado nas áreas onde sem a colocação de um meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, tal remedição não seria obtida. A prática normal será a de não criar um meio simples com resistência reduzida em uma camada impermeável, porém reduzir a resistência em vários locais. Em uma concretização do processo de acordo com a invenção, um ou mais tubos, também conhecidos como lancetas de injeção, são instalados em uma camada impermeável a gás, os tubos sendo permeáveis a gás e contendo um material biologicamente ativo. Com tais tubos, um meio com resistência reduzida é criado e ao mesmo tempo uma camada descontínua, biologicamente ativa é aplicada. Os tubos onde as duas funções, aquela de redução da resistência e atividade biológica são combinadas, são doravante referidos como filtros pré-carregados. Além do material biologicamente ativo os tubos podem também conter carbono ativado. A figura 1 ilustra esquematicamente o fluxo do gás de separação injetado ao interior do solo por um processo onde um meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante não está presente sob uma camada impermeável (vide figura la) e um processo de acordo com a invenção, onde um meio cuja resistência é inferior a resistência do solo circundante está presente sob uma camada impermeável. A figura lb ilustra que através da criação de um meio cuja resistência seja inferior à resistência do solo circundante, esse meio na figura lb sendo denominado "camada guia de ar" sob a camada impermeável o gás de separação terá um padrão de fluxo diferente e fluirá através de uma área maior do solo e, consequentemente, permitirá remediação do solo contaminado nas áreas onde, sem a colocação de um meio cuja resistência seja inferior a resistência do solo circundante, tal remediação não poderia ser obtida.

Em um processo para remoção de contaminantes do solo, com o auxílio de um gás de separação, em cujo processo é criado um meio cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante e onde o gás de separação é injetado na profundidade ou abaixo do contaminante, resultando no fato de que o contaminante com o gás de separação é volatilizado e subseqüentemente se eleva para a superfície através do meio cuja resistência é inferior a do solo circundante, sendo também possível aplicar no interior ou a superfície do solo uma camada que contenha tanto carbono ativado quanto o material biológico e carbono ativado. Os filtros pré-carregados são especificamente apropriados para aplicação de carbono ativado e/ou material biologicamente ativo.

Uma vantagem do processo de acordo com a invenção é que ele pode ser aplicado na construção sobre a superfície acima do solo contaminado, e que o mesmo pode também ser empregado quando do término da construção.

Nas áreas onde o solo é suscetível ao assentamento e consequentemente não estável o suficiente para permitir a construção, por exemplo, de edifícios ou estradas que permanecerão estáveis com o passar do tempo, os pólos que repousam sobre as camadas abaixo da superfície e que fornecem a estabilidade desejada são frequentemente usados para construção da fundação sobre os mesmos. Tipicamente, as fundações que repousam sobre os pólos são feitas de concreto. Quando se coloca uma fundação é criado um espaço entre a superfície do solo e o lado de baixo da fundação. No processo de acordo com a invenção, tal espaço, quando presente, é usado como o meio onde a resistência do solo é inferior à resistência no solo circundante. Em uma concretização, uma camada biologicamente ativa é criada sobre um ou mais lados da fundação, com uma profundidade que garanta contato direto entre o espaço abaixo da fundação e a camada biologicamente ativa. Subsequentemente um gás, geralmente ar, é injetado em ou abaixo do solo contaminado. Em razão do espaço presente sob a fundação ser um meio cuja resistência é inferior aquela do solo circundante, o gás preferivelmente fluirá para aquele espaço (vide também figura lb para ilustração do padrão de fluxo de gás) e após passagem através do espaço fluirá para a camada biologicamente ativa. Assim, através do uso do espaço que é criado sob uma fundação repousando sobre pólos, o processo da invenção pode ser realizado após a construção ter sido feita.

Nas áreas onde o solo é estável o suficiente para permitir uma construção, são tipicamente empregadas as assim denominadas fundações rasas. Sob esse tipo de fundação não existe espaço disponível que possa ser usado como o meio onde a resistência do solo é inferior à resistência no solo circundante. Em uma concretização do processo de acordo com a invenção, esse problema é resolvido com a instalação de uma esteira no interior ou sobre o solo, antes da instalação da fundação, a esteira sendo permeável ao gás e possuindo uma resistência baixa e ainda sendo forte o suficiente para permitir uma construção sobre a mesma. Tais esteiras são conhecidas na construção, por exemplo, de represas onde elas servem pra impedir a erosão. 0 uso nos projetos de remediação, contudo, é novo, sendo aqui agora ensinado ou sugerido. Exemplos de materiais comercialmente disponíveis que podem ser usados no processo de acordo com a invenção são Enkamat® ou Enkadrain® da Colbond Geosynthetics, dos Países-Baixos. Contudo, qualquer produto que seja forte o suficiente para permitir uma construção sobre o mesmo, a construção permanecendo estável com o passar do tempo e que possua uma resistência ao gás inferior a do solo abaixo do mesmo, é apropriado para ser usado nessa concretização da invenção. Para garantir que o gás contendo a contaminação flua na direção da camada biologicamente ativa, a superfície superior e caso desejável, também um ou mais lados da esteira devem ser vedados com um material impermeável, ou pelo menos com um material que apresente tal resistência superior ao gás, de modo que o gás fluirá na direção desejada, ou seja, na direção da camada biologicamente ativa que foi colocada adjacente à esteira sobre pelo menos um lado da esteira.

As camadas biologicamente ativas tipicamente não são sólidas o suficiente para permitir qualquer tipo de construção pesada, por exemplo, edifícios ou estradas sobre as mesmas. Entretanto, através do emprego da esteira conforme descrito acima, a esteira em sua superfície superior sendo impermeável ao gás ou coberta por um material impermeável ao gás, uma estrada, por exemplo, pode ser construída na parte superior da esteira, e os contaminantes presentes no solo sob a esteira ainda serem removidos pelo processo de acordo com a invenção, se os lados da esteira forem tanto vedados quanto colocados em contato com a camada biologicamente ativa.

Um problema especial é a descontaminação de uma inclinação. É difícil o uso confiável de uma camada biologicamente ativa em uma inclinação, em razão da erosão por ventos a camada biologicamente ativa tem a sua espessura reduzida, ou em razão da inclinação ser destinada a reforçar um dam, a aplicação de uma camada biologicamente ativa na inclinação enfraquecería a inclinação. Contudo, pela colocação de uma esteira, conforme descrito acima na inclinação e colocação de material biologicamente ativo na inclinação, em contato direto com uma borda superior da esteira, contaminantes presentes no gás de separação podem ser convertidos por material biologicamente ativo em uma inclinação, sem afetar a inclinação de modo que seja prejudicial ao seu fim.

Um processo diferente para remoção de um contaminante do solo com a ajuda de um gás de separação e com uma camada biologicamente ativa estando presente no solo ou sobre o mesmo é um onde em uma primeira etapa de uma camada biologicamente ativa é colocada no interior do solo ou sobre o mesmo e em uma segunda etapa uma esteira é colocada na parte superior da camada biologicamente ativa, a esteira possuindo uma porosidade alta, e a superfície superior da esteira sendo tornada impermeável, por exemplo, por colocação de uma folha superior impermeável sobre a esteira. Essa concretização apresenta um processo de custo benefício para remoção de ambos contaminantes aerobicamente removíveis, tais como, compostos aromáticos e contaminantes que não são aerobicamente convertidos, tais como, produtos clorados. Nos processos conhecidos, essa combinação de contaminantes é removida por uso de uma combinação de injeção de um gás de separação e extração do ar do solo. Essa combinação de técnicas é muito cara. Através do uso da esteira, o gãs de separação contendo ambos os tipos de contaminantes primeiro passará pela camada biologicamente ativa, pelo que, o contaminante aerobicamente convertido é pelo menos parcialmente convertido, e então coletado no espaço aberto da esteira porosa na parte superior da esteira. Através da vedação dos lados da esteira, exceto para um ou mais pontos de saída, uma ou mais bombas podem ser facilmente convertidas e usadas para bombear o gãs que contém o contaminante que não pode ser convertido anaerobicamente para, por exemplo, um filtro contendo carvão ativado. Assim, a esteira permite coleta fácil de gás sobre a superfície total da camada biologicamente ativa, e a partir da mesma, o transporte fácil para qualquer tanque de armazenamento desejado ou unidade de purificação.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Processo para remover contaminantes do solo contaminado com o auxilio de um gás de separação e com uma camada biologicamente ativa estando presente no interior ou sobre o solo, em que o solo é provido com uma camada impermeável em uma superfície do solo, a qual se estende até a camada biologicamente ativa, e em que o processo é caracterizado pelo fato de compreender: a) criar uma camada guia de ar na superfície do solo subjacente à camada impermeável, em que a camada guia de ar se estende até a camada biologicamente ativa e inclui um meio, cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, o qual carece do meio; b) injetar o gás de separação no solo abaixo da camada guia de ar e da camada impermeável e ao menos a uma profundidade dos contaminantes ou abaixo, c) volatilizar os contaminantes com o gás de separação, e d) permitir que o gás de separação com os contaminantes substancialmente flua para a camada biologicamente ativa na superfície do solo através da camada guia de ar, possuindo o meio cuja resistência é inferior àquela do solo circundante.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio, cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, é criado entre uma área a ser remediada e uma camada biologicamente ativa não limitando diretamente o mesmo.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio, cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, é criado por secagem alvejada de determinadas áreas no solo.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de separação é injetado a uma pressão de pelo menos 130 kPa.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de separação é injetado a uma pressão entre 200 e 800 kPa.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio, cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, é criado por instalação de pelo menos um tubo oco entre a camada biologicamente ativa e o solo contaminado.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio, cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, consiste em um espaço que pode ou não ser enchido com um material que apresenta uma resistência inferior ao gás de separação em relação ao solo circundante.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio, cuja resistência é inferior à resistência do solo circundante, compreende material biologicamente ativo e/ou carbono ativado.