مروری بر تجارب جهانی روش پمپاژ و تصفیه در پالایش آبخوان‌های آلوده

نوع مقاله: مقالات علمی

نویسندگان

1 گزوه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند، ایران.

2 گروه مهندسی عمران دانشکده مهندسی دانشگاه بیرجند

10.22112/jwwse.2018.142639.1104

چکیده

کاربرد روش پمپاژ و تصفیه از چند دهه گذشته در کشورهای توسعه یافته رواج دارد و به‎دلیل پیچیدگی­های عملیاتی، اعمال هزینه­های احتمالی زیاد و عدم گسترش و تهدید آلودگی در دهه­های گذشته، در ایران استفاده چندانی نداشته است. در این پژوهش به بررسی کامل روش پمپاژ و تصفیه برای اجرای موفق و غلبه بر عوامل شکست پروژه­های پمپاژ و تصفیه در صورت اجرا در کشور پرداخته شده است.روش انجام این پژوهش از نوع کتابخانه­ای بوده و مطالب براساس تجربیات اجرایی این روش در سایت­های آلوده و بررسی­های علمی و تجربی مختلف پیرامون این روش به‎همراه رهنودهای سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا به‎شیوه توصیفی-تحلیلی در بخش­های مختلف با بیان ساده مورد بررسی قرار گرفته است.نتایج نشان می­دهد که موفقیت این سیستم به‎دلیل بزرگ بودن ابعاد و پیچیدگی­های محیط آبخوان بستگی به استفاده از ابزار و راه­کارهای درست برای درک دقیق مسئله در محیط واقعی دارد. تعیین نوع آلاینده و محدوده آلودگی از طریق نمونه­برداری با ابزارهای نوین، مهار هیدرولیکی مناسب برای جلوگیری از گسترش توده آلوده، شبیه­سازی­ کامپیوتری، عملیات پمپاژ موثر، پایش منطقه آلوده، به‎کارگیری روش مناسب تصفیه و ارزیابی عملکرد مجموع عملیات، در کاهش هزینه­ها و مدت زمان اجرای طرح و موفقیت روش پمپاژ و تصفیه برای رسیدن به اهداف پاکسازی منطقه آلوده موثر هستند.کاربرد اصولی روش پمپاژ و تصفیه می­تواند در جلوگیری از توسعه آلودگی منابع آب زیرزمینی و تحمیل هزینه­های زیاد تصفیه جلوگیری نماید و در احیای بسیاری از آبخوان­های آلوده کشور مفید و موثر واقع شود.

کلیدواژه‌ها


 

اسدی شیرین، گ.، غلامعلی فرد، م.، (1394)، "تطبیق ضوابط و ارزیابی پیامدهای محیط‌زیستی محل دفن پسماند قائم‌شهر با استفاده از ماتریس Leopold وRIAM"، مجله پژوهش در بهداشت محیط، 1(3)، 193-206.

پاکروان، ش.، صائب، ک.، (1394)، "بررسی انواع آلاینده­های نفتی ناشی از عملیات پالایشگاه نفت و پتروشیمی اصفهان در منابع آب زیرزمینی"، هفتمین کنفرانس ملی و نمایشگاه تخصصی محیط زیست، تهران، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران.

جلالی، م.، سامانی، ن.، و رضائی، م.، (1388)، "پایش نفت و آلودگی آب در پالایشگاه تهران"،  اولین کنفرانس بین المللی مدیریت منابع آب، شاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود.

خدادادی، م.، صمدی، م.، رحمانی، ا. ر.، ملکی، ر.، الهرسانی، ا، و شهیدی، ر.، (1386)، "تعیین میزان آفت­کش­های ارگانوفسفره و کربامات در منابع آب آشامیدنی همدان در سال 1386"، مجله سلامت محیط زیست، 2(4)، 250-257.

خلیجیان، ا.، سبحان اردکانی، س.، و چراغی، م.، (1393)، "بررسی دیازینون در منابع آب زیرزمینی دشت همدان در بهار 1393"، مجله پژوهش در بهداشت محیط، 2(3)، 2031-211.

صفوی، ح. ر.، سوخک لاری، ک.، و تائبی، ا.، (1384)، "شبیه­سازی روش­های پمپاژ-تصفیه و هوادهی در احیای محلی آب­های زیرزمینی آلوده"، مجله آب و فاضلاب، 56، 30-39.

کاکائی، ک.، ریاحی بختیاری، ا.، و غلامعلی فرد، م.، (1387)، "ارزیابی آلودگی آ­ب­های زیرزمینی به‎وسیله فلزات سنگین حاصل از شیرابه محل دفن زباله­های همدان و توصیه­های پوشش مناسب"، مجله پژوهش در بهداشت محیط، 2(3)، 221-227.

گرگانی، ش.، بافکار، ع.، و فاطمی، ا.، (1395)، "ارزیابی پتانسیل آلودگی آب­های زیرزمینی با شاخص دراستیک، (مطالعه موردی: دشت ماهیدشت کرمانشاه)"، مجله سلامت و محیط زیست، 9(4)، 527-536.

ناصری، ح.، مدبری، ر.، و فلسفی، س.، (1391)، "آلودگی آب­های زیرزمینی ناشی از آلودگی­های نفتی در منطقه ری (جنوب تهران)"، مجله علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی، 21(81)، 11-22.

Almasri, M.N., and Kaluarachchi, J.J., (2005), “Modular neural networks to predict the nitrate distribution in ground water using the onground nitrogen loading and recharge data”, Journal of Environmental Modeling and Software, 20(7), 851-871.

Bau, D.A., and Mayer, A.S., (2006), “Stochastic management of pump and treat strategies using surrogate functions”, Journal of Advances in Water Resources, 29(12), 1901-1917.

Bear, J., Beljin, M.S., and Ross, R.R., (1992), “Fundamentals of ground-water modeling”, Ground Water Issue, EPA/540/S-92/005. R.S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK, 11 pp.

Blandford, T.N., and Huyakorn, P.S., (1991), WHPA: “Modular semi-analytical mle from EPA center for subsurface modeling support, Ada, OK. Version 1.0 was released in 1990, [Four modules: MWCAP, RESSQC, GPTRAC, MONTEC; most current disk version is 2.1].

Bortone, I., Chianese, S., Di Nardo, A., Di Natale, M., Erto, A., and Musmarra, D., (2013), “A Comparison between pump & treat technique and permeable reactive barriers for the remediation of groundwater contaminated by chlorinated organi compounds”, Chemical Engineering Transaction, 32(1), 31-36.

Bradbury, K.R., Muldoon, M.A., Zaporozec, A., and Levy, J., (1991), “Delineation of wellhead protection areas in fractured rocks”, EPA/ 570/9-91-009. Office of Water, Washington, DC, 144 p.

Chau, T.S., (1988), “Analysis of sustained ground-water withdrawals by the combined simulation-optimization approach”, Journal of Ground Water, 26(4), 454-463.

Cheng Chang, L., Jay Chu, H., and Tsai Hsiao, CH., (2006), “Optimal planning of a dynamic pump-treat-inject groundwater remediation system”, Journal of Hydrology, 342, 295-304.

Chul Park, Y., Min Jeong, J., Il Eom, S., and Pyoung Jeong, U., (2011), “Optimal management design of a pump and treat system at the industrial complex in Wonju, Korea”, Journal of Geosciences, 15(2), 207-223. 

Cohen, R.M., Vincent, A.H., Mercer, J.W., Faust, C.R., and Spalding, C.P., (1994), “Methods for monitoring pump-and-treat performance”, EPA/600/R-94/123. R.S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK, 102 pp.

Doty, C.B., and Travis, C.C., (1991), “The effectiveness of groundwater pumping as a restoration technology”, Knoxville: University of Tennessee, Waste Management Research and Education Institute.

Endres, K.L., (2004), “Optimal design of pump and treat remediation systems: treatment modeling, source modeling and time as a decision variable”, Dissertation, Michigan Technological University.

EPA, (2000), “Superfund reform strategy, implementation memorandum: Optimization of fund‐lead ground water pump treat (P&T) systems”, OSWER Directive 9283.1‐13, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, D.C.

EPA, (2002), “Elements for effective management of operating pump and treat systems”, EPA/542/R‐02/009, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, D.C.

EPA, (2007), “Optimization strategies for long‐term ground water remedies (with particular
emphasis on pump and treat systems)”, EPA/542/R‐07/007, U.S. Environmental Protection Agency, Washington D.C.

EPA, (2008), “A systematic approach for evaluation of capture zones at pump and treat
systems”, EPA/600/R‐08/003, U.S. Environmental Protection Agency, National Risk Management Research Laboratory, Cincinnati, Ohio.

EPA, (2011), “Groundwater road map: Recommended process for restoring contaminated groundwater at superfund sites”, OSWER 9283.1‐34, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C.

EPA, (2014), “Groundwater remedy completion strategy”, OSWER 9200.2-144, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, D.C.

Feldman, P.R., and Campbell, D.J. (1994), “Evaluating the technical impracticality of ground-water ccleanup”, Journal of Ground Water Management, 18, 595-608.

Gorelick, S.M., Freeze, R.A., Donohue, D., and Keely, J.F., (1993), Groundwater contamination: Optimal capture and containment, Lewis Publishers: Boca Raton, FL, 416 pp.

Haitjema, H.M., Wittman, J., Kelson, V., and Bauch, N., (1994), “WhAEM: Program documentation for the wellhead analytic element model”, EPA/600/R-94/210, 120 pp.

He, L., Huang, G.H., and Lu, H.W., (2009), “A coupled simulation-optimization approach for groundwater remediation design under uncertainty: An application to a petroleum-contaminated site”, Environmental Pollution, 157(8-9), 2485–2492.

Heron, G., Bierschenk. J., Swift, R., Watson, R., and Kominek, M., (2016), “Thermal DNAPL source zone treatment impact on a CVOC plume”, Journal of Groundwater Monitoring and Remediation, 36(1), 26-37.

Huang, Y.F., Wang, G.Q., Huang, G.H., Xiao, H.N., and Chakma, A., (2007), “IPCS: An integrated process control system for enhanced in-situ bioremediation”, Environmental Pollution, 151(3), 460-469.

Kazemzadeh, M., Daneshmand, F., Ahmadfard, M., Adamowski, J., and Martel, R., (2015), “Optimal groundwater remediation design of pump and treat systems via a simulation–optimization approach and firefly algorithm”, Engineering Optimization, 47(1), 1-17. 

Knox, R.C., Canter, L.W., Kincannon, D.F., Stover, E.L., and Ward, C.H., (1984), “State-of-the art of aquifer restoration”, EPA, 1984; 600/2-84/182 a & b (NTIS PB85-181071 and PB85-181089).

Ko, N.Y., and Lee, K.K., (2010), “Information effect on remediation design of contaminated aquifers using the pump and treat method”, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 24(5), 649-660.

Lu, H.W., Huang, G.H., and Zeng, G.M., (2008), “An inexact two-stage fuzzy-stochastic programming model for water resources man- agement”, Water Resources Management, 22(8), 991-1016.

Mackay, D., and Cherry, J.A., (1989), “Groundwater contamination: Pump-and-treat remediation”, Environmental Science and Technology, 23(6), 630-636.

Kazemzadeh, M.J., Daneshmand, F., Ahmadfard, M., Adamowski, J., and Martel, R., (2015), “Optimal groundwater remediation design of pump and treat systems via a simulation–optimization approach and firefly algorithm”, EngineeringOptimization, 47(1), 1-17.

Mulligan, C.N., Yong, R.N., and Gibbs, B.F., (2001), “Remediation technologies for metal-contaminated soils and groundwater: An evaluation”, Journal of Engineering Geology, 60(4), 193-207.

NRC, (2013), “Alternatives for Managing the Nation’s Complex Contaminated Groundwater
Sites”, National Academy of Sciences, Washington, D.C.

Polemo, M., and Casano, D., (2008), “Climate change, drought and ground water availability in southern Italy”, Geological Society, 288(10), 39-51.

Raymond, R.L., Jamison, V.W., and Hudson, J.O., (1977), “Beneficial stimulation of bacterial activity in groundwater containing petroleum hydrocarbons”, American Institute of Chemical Engineers Symposium Series, 73(166), 390-404.

Rivett, M.O., Chapman, S.W., Allen-King, R.M., Feenstra, S., and Cherry, J.A., )2006(, “Pumpand-treat remediation of chlorinated solvent contamination at a controlled field experiment site”, Environmental Science and Technology, 40(21), 6770-6781.

Rogers, L.L., Dowla, R.U., and Johnson, V.M., (1995), “Optimal field-scale groundwater remediation using Neural Networks and Genetic Algorithm”, Journal of Environmental Science and Technology, 29(5), 1145-1155.

Ros, K., Kincheloe, C., Baldinger, E., and Nikaidoh, L., )2003(, “Improving nationwide effectiveness of pump-and-treat remedies requires sustained and focused action to realize benefits”, Office of Inspector General, Catalyst for Improving the Environment, United States Environmental Protection Agency Washington, D.C., 20460.

EPA, U., (2003), “Improving nationwide effectiveness of pump-and-treat remedies requires sustained and focused action to realize benefits report”, EPA Office of Inspector General,Memorandum Report, 11 p.

Sale, T., and Newell, C., (2011). “A guide for selecting remedies for subsurface releases of chlorinated solvents”, ESTCP ER-200530, Environmental Technology Security Certification Program, Alexandria, Virginia. Available at: https://www.serdpestcp.org/content/download/10883/137620/file/ER-200530- DG.pdf.

Satkin, R.L., and Bedient, P.B., (1988), “Effectiveness of various aquifer restoration schemes under variable hydrogeologic conditions”, Ground Water, 26(4), 488-498.

Thomson, N.R., and Johnson, R.L., (2000), “Air distribution during in site air sparging: An overview of mathematical modeling”, Journal of Hazardous Materials, 72(2-3), 265-282.

U.S. Environmental Protection Agency (EPA), (1991), “Handbook: Stabilization technologies for RCRA corrective actions”, EPA/625/6-91/ 026. Center for Environmental Research Information, Cincinnati, OH, 62 p.

U.S. Environmental Protection Agency (EPA), (1995), Office of Solid Waste and Emergency Response, Technology Innovation Office, Soil Vapor Extraction (SVE), “Enhancement Technology Resource Guide”, Washington, D.C. 20460,October.

U.S. Environmental Protection Agency (EPA), (1996), “Ground-water and leachate treatment systems”, EPA/625/R-94/005. Center for Environmental Research Information, Cincinnati, OH, 119 pp.

U.S. EPA, (2008), “A systematic approach for evaluation of capture zones at pump and treat systems”, U.S. Environmental Protection Agency, EPA/600/R-08/003, Washington, United States of America.

United States Environmental Protection Agency (USEPA), (2001), “A citizen’s guide to pump and treat”, Office of Solid Waste and Emergency Response, Washington, DC.

USACE, (2000), “Operation and maintenance of extraction and injection wells at HTRW sites”, EP 1110-1-27, U.S. Army Corps of Engineers, Washington, D.C.

Voudrias, E.A., (2001), “Pump and treat remediation of groundwatr contaminated by hazardous waste: Can it really be achievd”, International Journal Global Nest, 3(1), 1-10.

Zheng, C., (2009), “Recent developments and future directions for MT3DMS and related transport codes”, Journal of Groundwater, 47(2), 620-625.