title: Εξυγίανση ρυπασμένων από πετρελαιοειδή εδαφών μέσω θερμικής εκρόφησης και γεωπολυμερισμού
title: Resolution of the contaminated soil from petroleum with thermal desorption and geopolymerisation
Creators: name: Λεονταρη Χριστινα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2016

description: Εξαιτίας της εκτεταμένης χρήσης του πετρελαίου και των προϊόντων του, η παρουσία ρυπαντικών ενώσεων στο έδαφος, όπως οι συνολικοί πετρελαϊκοί υδρογονάνθρακες και οι πολυαρωματικοί υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ), είναι ένα σύνηθες πλέον φαινόμενο. Οι πετρελαϊκοί υδρογονάνθρακες και οι ΠΑΥ εμφανίζονται στο περιβάλλον μετά από ατυχήματα και διαρροές κατά τη μεταφορά ή την αποθήκευση καυσίμων και άλλων προϊόντων αργού πετρελαίου. Λόγω της λιποφιλικής τους τάσης οι υδρογονάνθρακες  δεσμεύονται στο έδαφος, όπου μπορούν να παραμείνουν ή να εκπλυθούν ρυπαίνοντας τους υδροφόρους ορίζοντες. Για το λόγο αυτό έχουν αναπτυχθεί πλήθος μεθόδων για την αποκατάσταση εδαφών ρυπασμένων από πετρελαϊκούς ρύπους. 
Η παρούσα διπλωματική εργασία στοχεύει στην εξυγίανση ρυπασμένου από πετρελαιοειδή εδάφους, που προήλθε από την περιοχή των Βιομηχανικών Εγκαταστάσεων Ασπροπύργου (ΒΕΑ). Σε πρώτη φάση έγινε ο χαρακτηρισμός του υπό μελέτη δείγματος, όσον αφορά την υγρασία, τα χημικά στοιχεία, τις ορυκτολογικές του φάσεις, την θερμοβαρυτομετρική ανάλυση κ.α.. Στη συνέχεια, εφαρμόστηκε η μέθοδος της θερμικής εκρόφησης, η οποία περιελάμβανε την θέρμανση του προς επεξεργασία εδάφους σε διαφορετικές θερμοκρασίες (60-250 οC) και χρόνους (10, 30 min) για την εξάτμιση του περιεχόμενου νερού και των οργανικών ρύπων. Τέλος, καθώς το έδαφος είχε αποδεσμευθεί από τους οργανικούς ρύπους (TPH, PAHs) πραγματοποιήθηκε σε δεύτερο στάδιο η μέθοδος του γεωπολυμερισμού, η οποία στοχεύει στον εγκλωβισμό του ανόργανου ρυπαντικού φορτίου μέσα σε στέρεη μορφή μειωμένης τοξικότητας, συμπιεστότητας και διαπερατότητας για την επαναχρησιμοποίησή του.
Από τα αποτελέσματα, προέκυψε ότι η μέθοδος της θερμικής εκρόφησης είναι πολύ αποδοτική για την απομάκρυνση των πετρελαϊκών ρύπων στη θερμοκρασία των 250 οC για χρόνο εκρόφησης 30 min. Συγκεκριμένα, στη θερμοκρασία αυτή, η περιεκτικότητα των TPH μειώθηκε στα 0,3 % w/w, τα μεσαίου μοριακού βάρους (ΜΜW) PAH παρουσίασαν ποσοστό απομάκρυνσης 75 % και τα βαριά PAH (HMW) μόλις 95 %. Όσον αφορά τη μέθοδο του γεωπολυμερισμού, επιτυγχάνεται η μείωση της εκχυλισιμότητας των περιεχόμενων βαρέων μετάλλων στο έδαφος, καθώς επίσης και η αύξηση της αντοχής των τελικών προϊόντων σε μηχανικές καταπονήσεις. Τα δοκίμια γεωπολυμερών παρουσίασαν αντοχή σε μονοαξονική θλίψη της τάξης των 0,73–9,02 MPa, ξεπερνώντας τα 0,414 MPa που ορίζεται ως κατώτερη τιμή αντοχής των αποβλήτων στα οποία έχει εφαρμοστεί επιτυχώς η τεχνική σταθεροποίησης-στερεοποίησης. Τέλος, καθίσταται εφικτή η δυνατότητα εφαρμογής τους ως δομικά υλικά, όπως για κεραμικά πλακίδια, τούβλα πρόσοψης καθώς και στοιχεία τοιχοποιίας.

description: Because of the expanded use of petroleum and its products, the presence of contaminated compounds in soil, as total petroleum hydrocarbons and polycyclic aromatic hudrocarbons, is now a usual phenomenon. The petroleum hydrocarbons and PAHs are present in the environment after accidents and leaks during the transfer or the strorage of fuels and other products of crude oil. Because of their lipophilic inclination, hydrocarbons are assimilated in soil, where they can remain or they might be washed off and as a result they contaminate the water tables. For this reason, numerous methods have been developed for the restoration of polluted territories from petroleum pollutants.
The present dissertation aims at the resolution of the contaminated soil from petroleum, that came from the area of industrial installations of Aspropirgos (BEA). At first, the sample under consideration was characterized, regarding the humidity, the chemical elements, mineralogical phases, thermogravimetric analysis, etc. Then, the method of thermal desorption applied, which comprehend the heat threatment of the soil (60-250 oC) and times (10, 30 min) for the evaporation of the contained water and the organic pollutants. Finally, as the soil was disengaged from organic pollutants (TPH, PAHs), the method of geopolymerisation was conducted in second stage, which aim at locking-in the inorganic polluted load in solid form with reduced toxicity, compressibility and transmittance for recycling.
It emerges from the results that the method of thermal desorption is very efficient for removing petroleum pollutants in the temperature of 250 oC for time desorption 30 min. More specifically, to this temperature, the inclusiveness of TPH decreased in 0,3% w/w, the MMW PAHs developed a percentage of dissociation of 75 % and the HWM PAHs only 95 %. With respect to the method of geopolymerisation, the reduction in effusion of the contained heavy metals in the soil was being achieved, as well as the increase in durability of the final products to mechanical stress. The specimens of geopolymers presented durability to uniaxial compression close to 0,73-9,02 MPa, surpassing 0,414 MPa. This price is defined as the lower in durability of waste in which the method of solidification-stabilization has been applied successfully. Finally, the possibility of implementing them as construction materials, such as ceramic tiles, façade bricks and masonry units is feasible.