Απομάκρυνση τοξικών μετάλλων (Cd,Ni,Zn) από υπόγειο υδροφορέα με χρήση κόμποστ και ζεολίθου - εφαρμογή σε μικρής κλίμακας δεξαμενές

Abstract

Η ρύπανση του εδάφους και των υπογείων υδάτων αποτελεί ένα μείζον περιβαλλοντικό πρόβλημα. Τα τελευταία χρόνια πολλές μέθοδοι εξυγίανσης εφαρμόστηκαν στους ρυπασμένους υδροφορείς χωρίς να επιτυγχάνονται πάντα τα επιθυμητά αποτελέσματα έχοντας υψηλό κόστος κατασκευής και εργασίας. Τη λύση στο πρόβλημα ήρθε να δώσει μια καινοτόμος τεχνολογία, τα ενεργά αντιδρώντα φράγματα, η οποία βασίζεται στην παθητική εξυγίανση του υπόγειου ύδατος, μέσω της αλληλεπίδρασης με το εκάστοτε αντιδρών υλικό. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η δυνατότητα χρήσης του κόμποστ και του ζεολίθου ως πληρωτικά υλικά σε εφαρμογές ενεργών αντιδρώντων φραγμάτων για την απομάκρυνση τοξικών μετάλλων από υπόγειους υδροφορείς. Τα τοξικά μέταλλα που μελετήθηκαν επιλέχθηκαν με κριτήριο την επικινδυνότητα και την συχνότητα εμφάνισης τους σε υψηλές συγκεντρώσεις και αυτά είναι το κάδμιο (Cd), το νικέλιο (Ni) και ο ψευδάργυρος (Ζn). Έλαβε χώρα προσομοίωση ενός συγκεκριμένου υπόγειου υδροφορέα ρυπασμένου από τα παραπάνω τοξικά μέταλλα. Το πείραμα διεξήχθη σε πιλοτική δεξαμενή υπό κλίση, κατασκευασμένη από plexiglass, με διαδοχή στρωμάτων που αντιστοιχεί σε αυτήν που συναντάται στο υπέδαφος με στόχο να αναπαρασταθεί όσο το δυνατόν καλύτερα η υπόγεια ροή. Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν μελετήθηκε η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης, η ταυτόχρονη χρήση του κόμποστ και του ζεολίθου σε σειρά, η επίδραση της κλίσης των στρωμάτων και η εκρόφηση των μετάλλων για επαναχρησιμοποίηση του υλικού. Επίσης, εξετάστηκε και η απόδοση της δεξαμενής στην εξυγίανση πραγματικών δειγμάτων από υπόγεια ύδατα διυλιστηρίου. Από τα αποτελέσματα των πειραμάτων διαπιστώθηκε ότι και τα δύο υλικά έχουν υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης μετάλλων από την υδατική φάση και συγκρίνοντας τα παρατηρείται ότι υψηλότερο ποσοστό δέσμευσης μετάλλων έχει το κόμποστ. Το μέταλλο που απομακρύνεται σε μεγαλύτερο ποσοστό από την υδατική φάση είναι το κάδμιο. Η απομάκρυνση των μετάλλων ανέρχεται σε ποσοστό 98-99% υπό τις παρούσες συνθήκες. Τέλος, εφαρμόστηκε πραγματικό δείγμα υπόγειου υδροφορέα διυλιστηρίου και έλαβε χώρα προσομοίωση με μαθηματικά μοντέλα συνεχούς ροής.