The factors affecting the remediation of non-aqueous phase liquid (NAPL) contaminants in soils

Abstract

Sunulan tezin amacı, topraktaki suda çözünmeyen fazlı sıvı kirleticilerin (NAPL) arıtımını etkileyen faktörleri belirlemektir. Bu amaçla, akışkan ve sabit yataklı sistemlerde temel arıtma metotlarından fiziksel ve biyokimyasal arıtım çalışılmıştır. Çalışmada, hem akışkan yataklı hem de sabit yataklı sistemler için spesifik olan parametrelerin yanı sıra, başlangıç kirletici konsantrasyonu, bölgesel bakterilerin varlığı, toprak iyileştici maddelerin varlığı ve miktarı gibi parametreler de araştırılmıştır. Toprak iyileştirici madde olarak katı atık kompostu seçilmiş olup, dört farklı toprak örneği kullanılarak arıtma verimleri araştırılmıştır. Deneylerde, suda çözünmeyen sıvı fazlı kirletici madde özelliklerini iyi temsil ettiği için dizel kullanılmıştır. Arıtma performansları, topraktaki toplam petrol hidrokarbonları (TPH) ve poliaromatik hidrokarbon (PAH) seviyeleri ölçülerek değerlendirilmiştir. Arıtma süreci boyunca, kirleticilerin buharlaşma kayıplarını belirlemek amacıyla sistemler temiz steril toprakla da çalıştırılmıştır. Çalışmanın temel bulguları şunlardır; i) TPH arıtma verimlerinin sistemdeki başlangıç kirletici konsantrasyonunun artmasıyla azaldığı görülmüştür ii) sabit yataklı sistemlerdeki arıtma verimleri, akışkan yataklı sistemdekilere göre daha yüksektir iii) topraktaki yüksek dizel konsantrasyonu yüzünden, toprak ve hava&su arasındaki kesişme alanı bloke edildiğinde, sabit yataklı sistemlerde toprak artma verimleri düşmüştür iv) termal buharlaşma, kirleticilerin topraktan giderilmesinde baskın olan prosestir ve verimi kirleticinin ve toprağın özelliklerine göre değişmektedir v) kirlilik yaşı NAPL nin topraktan arıtılmasını olumsuz yönde etkilemektedir vi) genel olarak, TPH giderim verimleri CO2 oluşumuyla artış göstermektedir vii) PAH arıtma verimleri, artan benzen halkalarıyla artmasıyla azalma göstermektedir. Kirleticinin biyoelverişliliğini ve uçuculuğunun belirleyen faktörler olan suda çözünürlük ve buhar basıncı ile PAH giderim verimi arasında kuvvetli bir korelasyon olduğu tespit edilmiştir. The aim of this thesis is to identify the factors effecting the remediation of NAPLs in the soils. For this purpose, two major types of treatment systems -namely; slurry and fixed bed- were used for the physical and biochemical remediation of soils. The parameters of initial contaminant concentration, presence of local bacteria, and presence and amount of soil amendments are examined both in slurry systems, and in fixed bed systems, as well as the specific parameters related with the remediation technique. Solid waste compost was used as soil amendment and four different types of soil were used to examine their treatability. Diesel oil was used as a contaminant well represents the NAPLs. The treatment performances were followed by observing the TPHs and PAHs levels in the soils. The systems were also operated with sterile soils to define the extent of volatilization losses of NAPLs during the remediation. The major findings of the study are as follows; i) TPHs removal efficiencies are decreasing with increasing initial diesel concentration in systems, ii) the efficiencies of fixed bed systems are higher than the slurry systems, iii) by blocking the intersectional area between the soil and air & water because of high concentration of diesel contamination in the soil, treatment efficiencies are decreasing in fixed bed systems, iv) thermal volatilization is the dominant process to remove NAPLs from soils, and its efficiency is dependent both on contaminant properties and soil properties, v) the contamination age adversely effect the efficiency of NAPLs removal from the soils, vi) generally the TPHs removal efficiency increases with increasing CO2 production, vii) the removal rates of PAHs are decreasing with increasing number of benzene rings and PAHs removals are strongly correlated both with their water solubility and vapor pressure, which are determining the extent of their bioavailability and volatilities.