Remediação de solo

Remediação de solo

(Parte 1 de 7)

Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciência do Solo, Curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Setor de Ciências Agrárias,

Universidade Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Antunes Nolasco

CURITIBA 2005

Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências do Solo, Curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Setor de Ciências Agrárias,

Universidade Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Antunes Nolasco

A todos aqueles que realmente vêem na Ciência a chave para o desenvolvimento ambiental e humano e não simplesmente um meio para expor a sua vaidade.

Prof. Marcelo Antunes Nolasco pela paciência, orientação e por nunca me deixar desistir.

Aos professores: Prof. Francisco José Pereira de Campos Carvalho pela confiança e oportunidade de trabalhar em prol do desenvolvimento do meio ambiente; Prof. Ernani Francisco da Rosa Filho pelo incentivo e tempo dispensado; Prof. Sandro

Froehner pela franqueza e pelo tempo dispensado.

Luiz Antonio Lucchesi pela atenção pelos bons conselhos; Ricardo Germano Kürten Ihlenfeld; Luciméris Ruaro Schuta pela presteza e entusiasmo pela Ciência;

Sônia M. Kurchaidt pela presteza e ajuda; e em especial ao grande mestre Luiz Carlos Nascimento Tourinho por ter me ensinado a crescer como acadêmico e cidadão e por ter sido um verdadeiro norte em minha vida.

À família:

À minha esposa Helena Sofia por ter suportado com paciência e amor os momentos de desanimo e o apoio para superar os desafios. À minha filha Ana

Karina (Nina) por existir e pelo carinho.

Aos meus pais Jayme e Iolanda, por serem os melhores pais que alguém poderia ter, e pelo amor infinito. Aos meus irmãos Jayminho (e Silvana), Helena (e

Abrão) e Sandro (e Gisele) por acreditarem no meu trabalho e em especial ao Ricardo por sempre estar ao meu lado a qualquer que fosse a hora.

À minha segunda família representada por Frederico E. W. Virmond e

Tereza Cristina Virmond que além do incentivo e apoio, subsidiaram grande parte dos custos referentes ao tempo requerido para minha formação acadêmica.

iv

Aos amigos e colegas:

Ricardo Razuk Ruiz Filho pela irmandade e incentivo; Aline Alinéia Rocha pelo apoio e grande colaboração; André Morosowiski (Gordo), Trajano Bastos

(Neto), Frederico G. Virmond (Dico), Charles F. Neto (Néio) por serem mais que amigos; Kelly Geronazzo Martins e Edmilson Cezar Paglia pelo apoio e companheirismo; Anelise Virmond pela ajuda; Ana Karina Virmond por ter me suportado; Celso D’Albuquerque Teixeira pelo incentivo e aos amigos da Antroposphera representadas por Michele Cristine Krenczynski e Claudia Martins

Gonçalves pela confiança em mim depositada e apoio dado sempre que solicitado.

Aos servidores do DSEA:

Gerson Novicki pela presteza e boa vontade; Ana Pelagia Kudla pelo apoio; Elda Nazaré Leite Lubasinski pelas boas risadas; Maria Aparecida de Carvalho

Santos pela colaboração.

Aos Membros Docentes do Colegiado:

Prof. Carlos Bruno Reissmann; Prof. Eduardo Teixeira da Silva; Prof. Jorge Luiz Moretti de Souza; Profa. Nerilde Favaretto; Prof. Renato Marques e Prof. Vander de Freitas Melo.

Às empresas:

PETROBRÁS S/A, na pessoa de Marcelo O. Fonseca pela autorização para a realização do presente estudo na Refinaria de Petróleo Duque de Caxias, Rio de

Janeiro. Em especial à ANTROPOSPHERA Instituto para o Desenvolvimento do Meio Ambiente pela oportunidade de trabalho e pela liberação dos documentos necessários para a realização deste presente estudo.

E por fim:

A todos aqueles que de alguma forma participaram direta ou indiretamente no desenvolvimento deste estudo.

E quando eu olho O mar com petróleo

Eu rezo ao peixuxa que ele fisgue essa gente (Raul Seixas)

vi

LISTA DE FIGURASviii
LISTA DE GRÁFICOSix
LISTA DE TABELASx
RESUMOxi
ABSTRACTxii
1 INTRODUÇÃO01
2 OBJETIVO GERAL03
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS03
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA04
3.1 A INDÚSTRIA DO PETRÓLEO04
(HTP) EM RELAÇÃO A CONTAMINAÇÃO AMBIENTAL07
3.3 COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS (VOCs)07
3.4 BENZENO (C6H6)08
3.5 DINÂMICA DA CONTAMINAÇÃO NO SOLO E ÁGUA SUBTERRÂNEA1
3.6 DISTRIBUIÇÃO DAS FASES DO CONTAMINANTE EM SUBSUPERFÍCIE15
3.7 AVALIAÇÃO DE RISCO16
3.8 TRATAMENTO DE SOLO E ÁGUA SUBTERRÂNEA17
3.9 TECNOLOGIAS DE REMEDIAÇÃO17
3.9.1 Air Stripping18
3.9.2 Dessorção Térmica19
3.9.3 Atenuação Natural Monitorada20
3.9.4 Solidificação e Estabilização21
3.9.5 Fraturamento do Solo/Rocha- Fracturing2
3.9.6 Tratamento Térmico in situ – Thermal Treatment (T)23
3.9.7 Vitrificação24
3.9.8 Bombeamento e Tratamento - Pump And Treat (PT)25
3.9.9 Injeção de Ar (AS)30
3.9.10 Extração de Vapores do Solo - Soil Vapor Extraction (SVE)31
3.9.1 Injeção de Ar (AS) / Extração de Vapor do Solo (SVE)35
4 MATERIAL E MÉTODOS43
4.1 HISTÓRICO DO CASO43
4.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO43
4.2.1 Localização da Refinaria Duque de Caxias (REDUC)43
4.2.2 Histórico da Refinaria4
4.2.3 Clima Regional45
4.2.4 Características Pedológicas da Região de Duque de Caxias46
4.2.5 Descrição e histórico da Área A47
4.2.6 Descrição e histórico da Área B49
4.2.6.1 Caracterização hidrogeológica da Área B50
4.3 INÍCIO DA REMEDIAÇÃO51
4.3.1 Área A51
4.3.1.1 Perfuração e instalação dos poços51
4.3.1.2 Instalação e operação do sistema de bombeamento e tratamento (PT)56
4.3.2 Área B59
4.3.2.1 Perfuração e instalação dos poços59
4.3.2.2 Instalação e operação do sistema de injeção e extração de ar60
4.4 ANÁLISES62
4.4.1 Área A62
4.4.1.2 Análises de Campo62
4.4.1.2.1 Análises visuais e sensoriais62
4.4.1.2.2 Análise da espessura da pluma de contaminação63
4.4.2.1 Análises laboratoriais64
4.4.2.2 Análises de campo (PID - Photoionization Detector)65
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO67
5.1 ÁREA A67
5.1.1 Características da Água – Análises Sensoriais e Visuais68
5.1.2 Espessura da Fase Livre69
5.2 AREA B74
5.2.1 Remediação do Aqüífero Freático74
5.2.2 Resultados Obtidos em Solo80
5.2.3 Resultados Obtidos no Ar Extraído dos Poços84
6 CONCLUSÕES8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS89

viii

ALGUNS COMPOSTOS NO AMBIENTE06
FIGURA 3.2 - ESTRUTURA MOLECULAR DO BENZENO08
PRESENTES NA ZONA VADOSA13
FIGURA 3.5 -PARTICIONAMENTO DO LNAPL ENTRE QUATRO FASES
ENCONTRADAS NA ZONA VADOSA13
FIGURA 3.6 -ESQUEMA ILUSTRATIVO DA DESSORÇÃO E DIFUSÃO DE UM
COMPOSTO NO SOLO14
FIGURA 3.7 -MODELO DO SISTEMA DE AIR STRIPPING..............................................18
FIGURA 3.8 -ESQUEMA SIMPLIFICADO DO SISTEMA DE DESSORÇÃO TÉRMICA....20
FIGURA 3.9 -PROCESSOS DE ATENUAÇÃO NATURAL MONITORADA......................21
SOLIDIFICAÇÃO/ESTABILIZAÇÃO2
VAPORES DO SOLO23

FIGURA 3.4 - FASES DA CONTAMINAÇÃO POSSÍVEIS DE ESTAREM FIGURA 3.10 - MODELO SIMPLIFICADO DO PROCESSO DE FIGURA 3.1 - MODELO DA TÉCNICA DE FRATURAMENTO E EXTRAÇÃO DE

AO SVE24
SOLO CONTAMINADO25
BOMBEAMENTO26

FIGURA 3.12 - MODELO DO SISTEMA DE TRATAMENTO TÉRMICO ASSOCIADO FIGURA 3.13 - MODELO SIMPLIFICADO DA TÉCNICA DE VITRIFICAÇÃO DE FIGURA 3.14 - MODELO DE CONTENÇÃO HIDRÁULICA POR POÇO DE FIGURA 3.15 - MODELO CONCEITUAL DA DINÂMICA DE LNAPL NA REGIÃO DE

SOLO27
PERMEABILIDADE DO SOLO27
INJEÇÃO E EXTRAÇÃO NO SOLO36

TRANSIÇÃO ENTRE A ZONA SATURADA E INSATURADA DO FIGURA 3.16 - MODELO HIPOTÉTICO DO BOMBEAMENTO DE LÍQUIDOS CONTAMINADOS, EVIDENCIANDO A DIFERÊNÇA NA FIGURA 3.17 - MODELO CONCEITUAL DA DISTRIBUIÇÃO DE AR POR POÇOS DE

DA PERMEABILIDADE DO SOLO36
FIGURA 3.19 - MODELO DA ASSOCIAÇÃO DOS SISTEMAS AS E SVE40
SATÉLITE4
DESTAQUE45
FIGURA 4.3 - MAPA CLIMÁTICO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO46
FIGURA 4.4 - MAPA DE SOLOS DA REGIÃO DA BAÍA DE GUANABARA47

FIGURA 3.18 - TENDÊNCIA DA EFICIÊNCIA DO SVE DE ACORDO COM O AUMENTO FIGURA 4.1 - LOCALIZAÇÃO DA REDUC (EM DESTAQUE) POR FOTO DE FIGURA 4.2 - REFINARIA DUQUE DE CAXIAS (REDUC) – ÁREAS A E B EM FIGURA 4.5 - PLUMA DE CONTAMINAÇÃO ESTIMADA EM 2001 E FOTO AÉREA

DA ÁREA A49
FIGURA 4.6 - TANQUES DE ARMAZENAMENTO 301/30251
DO FLUXO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS51
RESPECTIVAMENTE52
FIGURA 4.9 - LOCALIZAÇÃO DOS POÇOS NA ÁREA A5
BOMBEAMENTO NO POÇO PB0156
FIGURA 4.1 - SISTEMA DE BOMBEAMENTO – PARCIAL57
FIGURA 4.12 - CAIXA SEPARADORA DE ÓLEO E ÁGUA (SAO)58

FIGURA 4.7 - ÁREA B: PLUMA DA CONTAMINAÇÃO POR BENZENO E SENTIDO FIGURA 4.8 - POÇOS DE BOMBEAMENTO PB 01, PB 02 E PB 03, FIGURA 4.10 - MODELO DA BOMBA PNEUMÁTICA UTILIZADA PARA FIGURA 4.13 - RESERVATÓRIOS DE ÓLEO E ÁGUA.......................................................58

ix

SISTEMA SVE/AS59
FIGURA 4.15 - DISPOSIÇÃO DOS POÇOS DE EXTRAÇÃO/INJEÇÃO DE AR60
DE AR61
FIGURA 4.17 - FILTROS DE CARVÃO ATIVADO E FILTRO COALESCENTE62
FIGURA 4.18 - PRIMEIRA AMOSTRAGEM DE SOLO NA ÁREA B65
MEDIÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS6
À ÁREA ONDE ESTÃO OS POÇOS DO SISTEMA SVE/AS7

FIGURA 4.14 - VISÃO GERAL DO LOCAL ONDE ESTÃO INSTALADOS OS POÇOS DO FIGURA 4.16 - BOMBA DE SUCÇÃO DE AR E COMPRESSOR DE INJEÇÃO FIGURA 4.19 - MODELO DE PID: APARELHO PORTÁTIL UTILIZADO PARA FIGURA 5.1 - LOCALIZAÇÃO DOS POÇOS PM 01 E PM 01A COM RELAÇÃO

EXPERIMENTALMENTE39

GRÁFICO 3.1 - COMPARAÇÃO DO MODELO DE PREDIÇÃO COM DADOS OBTIDOS

01, AO LONGO DO TEMPO DE REMEDIAÇÃO69

GRÁFICO 5.1 - ESPESSURA FASE LIVRE (cm) NOS POÇOS PB 01, PM 24 E BRAIN

GRÁFICO 5.2 - MÉDIAS DAS CONCENTRAÇOES DE VOC’s (ppm) NAS MANGUEIRAS 01, 02, 04 AO LONGO DAS SEMANAS DE AVALIAÇÃO.86

DE REMEDIAÇÃO DESCRITOS POR DIVERSOS AUTORES38
TABELA 4.1 - PARÂMETROS HIDROGEOLÓGICOS ENCONTRADOS NA ÁREA B50
TABELA 4.2 - CARACTERÍSTICAS DOS POÇOS DA ÁREA A53
INTERESSE NA ÁREA A54
FASE LIVRE56

TABELA 3.1 - VALORES MÉDIOS DE REMOÇÃO DE MASSA ATRAVÉS DE SISTEMAS TABELA 4.3 - DESCRIÇÃO E RESUMO DAS AÇÕES RELATIVAS AOS POÇOS DE TABELA 4.4 - DISTANCIA ENTRE OS POÇOS E CARACTERIZAÇÃO QUANTO À TABELA 5.1 - CARACTERÍSTICAS SENSORIAIS E VISUAIS OBSERVADAS NOS

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