שיקום קרקע ומי תהום הינו מדע רב-תחומי בגיאולוגיה, הידרולוגיה, כימיה, הביולוגיה וההנדסה

שיטות טיפול במי תהום מזוהמים בדלקים ובחומרים מסוכנים

בשנים האחרונות חלה עליה במודעות לתחום זיהום הקרקע ומי התהום והסיכונים הכרוכים בהם לאדם, לחי, לצומח ולסביבה האקולוגית. זיהומים אלו עלולים להיווצר ממגוון של כימיקלים ׁ(ׁׁדלקים, ממיסים, מתכות כבדות, חומרי הדברה, חומרים אנאורגניים וכד'ׂ, המשמשים לצורך פעילות מסחרית, תעשייתית, חקלאית וצבאית. זיהום מי תהום מתרחש כאשר המזהמים מחלחלים דרך שכבות הקרקע וחודרים לאקוויפר. כאשר הם מגיעים לאזור הרווי האקוויפר, חלקם צפים על פני המים וחלקם שוקעים, בהתאם למשקלם הסגולי (כלומר, למידה בה הם קלים יותר או כבדים יותר מהמים). בהדרגה, הכימיקלים מתמוססים במי התהום, נעים בהם במורד הזרימה ומתפשטים לאזורים נרחבים יותר. בכך, הם עלולים לגרום לזיהום של אקוויפרים שכנים, מאגרי מים, קרקע ואף לזיהום של גופי מים עיליים, ומגדילים בכך את הסיכון לבריאות האדם והסביבה. מזהמים (לדוגמה דלקים או ממיסים מוכלרים) נמצאים ונעים בקרקע בשלוש פאזות: הפאזה הגזית כאדים, הפזה המומסת בתוך מי התהום והפאזה החופשית כחומר גולמי. האזור בו נוצר הזיהום ומתרחשת ההשפעה הראשונית של זיהום הסביבה נקרא מוקד הזיהום (source are). במידה והמזהמים במוקד הזיהום אשר נמצאים כפאזה חופשית אינם מטופלים, הם ממשיכים לשמש כמקור זיהום פעיל לפאזה המומסת, לפרקי זמן הנעים בין שנים ספורות עד מאות שנים (בהתאם לתכונות הכימיקלים ומאפייניהם).שיקום קרקעות ומי תהום (soil & groundwater Remediation) פותח כדי לתת מענה לבעיה הגדלה והמתמשכת של זיהום תת-הקרקע ומי התהום על ידי חומרים מסוכנים. שיקום קרקע ומי תהום הינו מדע רב-תחומי בו נדרש שילוב ידע בתחומי הגיאולוגיה, ההידרולוגיה, הכימיה, הביולוגיה וההנדסה.

תהליך שיקום אופייני כולל את השלבים הבאים:

• חקירת האתר – שלב זה נועד לאפיין את הגיאולוגיה, ההידרולוגיה, התנאים הגיאו-כימיים באתר ואת הרכב הזיהום ומידת התפשטותו.
• בדיקות מעבדה לבחינת תהליכי השיקום המתאימים לאתר ואפיונם.
• ביצוע מיתקן חלוץ (פיילוט) בשטח האתר כדי לוודא את יעילות התהליך שנבחר ולאפיין את התנאים
• האופטימליים ליישום היקף מלא.
• ביצוע שיקום בהיקף מלא.

ניתן לחלק את שיטות השיקום לכאלה המבוצעות מחוץ לאתר המזוהם (ex situ, כלומר, הקרקע ו/או מי התהום המזוהמים נחפרים ו/או נשאבים ומטופלים מעל פני הקרקע באתר עצמו או מובלים לטיפול באתר חיצוני) וכאלו המבוצעות בתוך האזור המזוהם (in situ, כלומר, הטיפול מבוצע בתווך המזוהם עצמו, מתחת לפני הקרקע). אחת מהדוגמאות הרלוונטיות ביותר לשימוש בשיטה הינה ע"י הפעילות של מומחי חברת איזיטופ באזור רותם לצורך שיקום הקרקע (ראה איור 1). בעשור האחרון חלה התקדמות עצומה בשיטות הטיפול in-situ והן הפכו אפקטיביות ויעילות יותר (ראה איור 1). אחת משיטות השיקום השימושיות והיישומיות ביותר לטיפול in-situ של אתרים בהם קיימים זיהומים אורגניים בקרקע ובמי התהום היא חמצון כימי (ISCO) לIn-Situ Chemical Oxidation.

ISCO – תיאור הטכנולוגיה

טכנולוגיית ISCO מתבססת על החדרה של מחמצנים כימיים ישירות אל מוקדי הזיהום בתת-הקרקע או במורד עדשת הזיהום במי התהום. החדרת המחמצנים מתבצעת דרך נקודות החדרה זמניות ו/או דרך בארות החדרה קבועות. כאשר נוצר מגע ישיר בין המחמצן לבין המזהמים האורגניים, מתרחשת תגובת חמצון כימית, הגורמת לתהליך מינרליזציה של המזהם עד להפיכתו לתוצר שאינו רעיל, כדוגמת פחמן דו-חמצני, מים, או במקרה של ממיסים מוכלרים (כדוגמת טריכלורואתאן – TCE) למלחי כלוריד אנאורגאניים (2005 – ITRC).

המזהמים הרגישים לחמצון הכימי כוללים את כלל פחמימני הדלק (TPH,כלומר דלקים), פחמימנים ארומטיים רב-טבעתיים (PAHs), כימיקלים מחומצנים (לדוגמה, MTBE), ממיסים מוכלרים, פנולים וחומרי הדברה. טבלה 1 מתארת את היתרונות והחסרונות של השיטה הנ"ל.

• תקופת שיקום קצרה יחסית – היעילות תלויה ביכולת לפזר את המחמצן בתוך האקוויפר
• קבלת תוצרי פירוק לא רעילים – סיכון בריאותי ובטיחותי לצוות המטפל בחומרים המחמצנים
• מזעור יצירת פסולת משנית מתהליך השיקום -השיטה גורמת לתנועה זמנית של מתכות בקרקע
• הפרעה מזערית לפעילות השוטפת באתר המזוהם – תיתכן השפעה שניונית על איכות המים בבארות ההפקה(טעם, ריח)
• שיטה זולה לטיפול במוקדי זיהום ובעדשות זיהום בעלות ריכוז גבוה של מזהמים- שיטה יקרה לטיפול בעדשות זיהום בעלות ריכוז נמוך של מזהמים

מקרה מבחן – טיפול בשיטת חמצון כימי

באתר בדרום קליפורניה בוצע מחקר שבו התרחשו בשנות השבעים דליפות לתת קרקע ממכלי אחסון תת קרקעיים של דלקים, פסולת שמנים וממיסים מוכלרים. המזהמים העיקריים היו מסוג: TPH, BTEX (בנזן, טולואן, אתילבנזן וקסילן) ו DCE (Dichloroethene). באתר בוצעה פעילות שיקום זמנית באמצעות שאיבה דו פאזית (Dual-Phase extraction) – שאיבה במקביל של הפאזה הגזית והפאזה המומסת של המזהם.

(קיימות 3 סוגי פאזות – פאזה גזית שבה המזהם מופיע כאדים, פאזה מומסת שבה המזהם נמצא במי תהום ופאזה חופשית שבה המזהם מופיע כחומר גולמי).

שאיבה של המזהמים הפחיתה את ריכוזי המזהמים האורגניים בקרקע לרמות שבהן הסיכון לבריאות האדם והסביבה היה בגבולות המקובלים. (עפ"י ערכי סף שנקבעו באותה מדינה).

במסגרת המחקר נבדקה יעילותו של מחמצן כימי מסוג Klozur persulfate, שהוא חומר לשיקום קרקעות ומי תהום, לטיפול במזהמים באתר. הטיפול בוצע בשיטת ISCO כמוזכר בפרק הקודם.

מחמצן כימי Klozur persulfate נבחר בשל יכולת התגובה הגבוהה שלו עם מגוון רחב של מזהמים אורגניים.

תנאי השטח באתר: אדמת סחף, בעיקר חול חרסיתי. מפלס מי תהום – 15 מטר מתחת לפני השטח.

תהליך הטיפול במזהמים בוצע בשני שלבים:

• בשלב הראשון הומסו מנות של חומר מחמצן כימי פרסולפאט, עורבבו במיכל ייעודי והוזרקו לבאר החדרה.
• בשלב השני בוצעה החדרת אוויר רציפה מתחת לאזור המזוהם (air sparging) וזאת לשיפור פיזור הפרסולפאט במי התהום.
• התערובת שהוזרקה לאקוויפר: 3,800 ק"ג סודיום פרסולפאט ו 26,000 ליטרים מים.

ממצאי הטיפול

הביצועים והיעילות של תהליך החמצון נמדדו באמצעות ניטור ודיגום מי התהום בבאר ההחדרה ובבארות הניטור, הממוקמות במרחקים של 6 עד 13 מטרים מבאר ההחדרה. בוצעו בדיקות לדגימות מי תהום: בדיקות ל TPH– דלקים, בדיקות למרכיבים נדיפים (VOCs), בדיקות ל BTEX ו DCE.

מסקנות הטיפול

מחמצן כימי מסוג פרסולפאט נמצא יעיל לכל סוגי המזהמים. נרשמה ירידה ניכרת בריכוז כל סוגי המזהמים. כמו כן, ניתן להסיק שתהליך החדרת אוויר (air sparging) לבאר ההחדרה הגדיל את רדיוס פיזור המחמצן מ 6 מטרים ל 13 מטרים ויותר. בנוסף תהליך החדרת אוויר סייע במעבר המזהמים מפאזה חופשית (כלומר מצב בו המזהם נמצא בצורה גולמית) לפאזה מומסת (מצב בו המזהם מומס), כאשר במצב מומס מתבצע תהליך מואץ של פירוק המזהם.

סוגי מחמצנים כימיים

ישנם סוגים רבים של מחמצנים כימיים שניתן לרכוש באופן מסחרי. ארבעה סוגים עיקריים המשמשים לשיקום קרקע ומי תהום הם: Peroxide, Persulfate, Permanganate ו –Ozone.

ההבדל העיקרי בין הסוגים השונים הוא בעצמת החמצון שלהם.  ככל שהמחמצן חזק יותר, כך הוא מסוגל לחמצן מגוון רחב יותר של כימיקלים ובקצב מהיר יותר. ככל שקצב התגובה מהיר יותר זמן השהייה של המזהם בקרקע או מי תהום קצר יותר ושטח התפשטות המזהם קטן יותר.

גורם נוסף המבדיל בין המחמצנים הוא הוא המינון הדרוש של המחמצן – מסה ונפח. כמו כן יש לקחת בחשבון בבחירת מחמצן מתאים את מיקום בו נמצא הזיהום מבחינת תנאים הידרולוגיים וגיאוגרפיים, סוג נקודות החדרה רצויות ומספרן, הצד הלוגיסטי לערבוב המחמצנים והחדרתם לקרקע. כמו כן חשוב לקחת בחשבון שיקולי בריאות ובטיחות.

חמצון כימי:

טיפולים כימיים הם בעלי עיקרון דומה לקרקע או למי התהום. בטיפולים אלו מוספים חומרים שונים שמטרתם לנטרל, לחמצן או להיפטר ממזהמים בתווך הרווי והלא רווי, וזאת במקום ביצוע חפירות ושאבה של המים.

תהיה עדיפות לטיפול כימי In situ כאשר טיפול Ex situ או שאיבה של מים אינם משתלמים כלכלית, או כאשר חפירת הקרקע או שאיבת המים עשויים לגרום נזק משמעותי לחיי אדם או לטבע.
אם זאת, בטיפול In situ אנו עשויים להיתקל בבעיות חדירות של החומר הכימי דרך הקרקע, והתהליך הוא ארוך משמעותית מתהליך של טיפול באתר חיצוני.

מטרת תהליך החמצון היא להשמיד את המזהמים המסוכנים בזרם על ידי המרה כימית שלהם לחומרים לא מסוכנים או פחות רעילים ויותר יציבים. חומרים מחמצנים נפוצים הם אוזון, מימן פראוקסיד, היפו-כלורידים, כלורין די-אוקסיד, פרמנגנט ופר-סולפאט. מחקרים אחרונים הראו כי שילוב בין החומרים המחמצנים או הוספת אור UV בעת תהליך החמצון, גורמת לתהליך להיות יעיל יותר.

אחת המגבלות העיקריות בשימוש בשיטת החמצון הכימי היא שתהליך החמצון לעיתים אינו מושלם (תוצרי החמצון אינם פחמן דו חמצני ומים). דבר זה יכול להתרחש כתוצאה מריכוז החומר המחמצן, חומציות, פוטנציאל החמצון של החומר המחמצן או היווצרות של חומר ביניים יציב במיוחד בתהליך. הסכנה בהיווצרות חומר הביניים היא בהיווצרות של חומרים נוספים בתהליך. לא נעשו מספיק מחקרים בנושא של חמצון זרמים המכילים מזהם יציב ובעל מורכבות כימית רבה.

פרמטרים לתכנון המערכת:

בניתוח הפרמטרים שאליהם יש להתייחס בתהליך החמצון הכימי יש להתייחס לדברים הבאים:

• זמן השהיה
• כמות וסוג החומר המחמצן
• דרגת הערבוב
• רמת ה-pH
• טמפרטורת האוקסידציה
• כמות וסוג הקטליזטור

למזהמים אורגניים מסוכנים רבים לא קיימות שיטות אנליטיות המאפשרות לבחון את השפעת המחמצן בטווח המזוהם. במקרים כאלה קשה מאוד לקבוע את יעילות הטיפול, ולכן מנסים למצוא תחליפים בשיטות טיפול אחרות.
כאשר מדובר במרכיבים אורגניים, בכל אחד מהם ניתן למדוד את כמות הפחמן (TOC). ירידה של כמות ה-TOC בתהליך החמצון תצביע על ירידה בכמות החומר האורגני.

חמצון כימי באמצעות PermeOx®Plus:

כפי שהוגדר במטרות העבודה, נעשה שימוש בחומר PermeOx®Plus, קלציום פר-אוקסיד מהונדס המכיל 75% קלציום פר-אוקסיד ו-25% קלציום הידרוקסיד.

תכונות החומר:

• מסיסות: כמעט בלתי מסיס במים, מסיס בחומצה.
• ה-pH של 1% תרחיף  ב C ° 25, בערך בטווח של 10.5-11.8.
• צפיפות בבאלק חופשי lb/cu ft  45-65 בקרוב.
• ללא ריח.
• צורת הופעה: אבקה לבנה.

טיפול ביורמדציה מוצלח בזיהומים שנוצרים כתוצאה מנוכחות של דלקים בחיידקים ארוביים תלוי במספר גורמים, כגון נוכחות המיקרו-אורגניזמים המתאימים בקרקע, נוכחות של נוטריאנטים מתאימים, תורמי אלקטרונים ומקבלי אלקטרונים. בתהליך איכול אירובי של דלקים החמצן מקבל אלקטרונים והדלק תורם אלקטרונים, וכך עובר את תהליך החמצון.

PermeOx®Plus מספק חמצן בתגובה של קלציום פראוקסיד עם מים לפי המאזן הבא:

CaO2 + 2H2O →Ca(OH)2 + H2O2

2H2O2→ O2 + 2H2O

Mw: 72.8 gr/mol

PermeOx Plus הינה תערובת של קלציום פראוקסיד המתאימה את עצמה מבחינת זמן, כך שתהליך שחרור החמצן יתרחש במשך זמן ממושך, ובכך זירוז של תהליך הביודגרדציה באזור הרווי ובקרקע המזוהמת. החומר מגיע בצורת אבקה טחונה, וחצי ק"ג מספיקים על מנת לייצר 3 ליטרים של חמצן.

על סמך ניסויי מעבדה שנעשו, נראה כי PermeOx Plus בעל יכולת לשחרר חמצן בקצב גבוה יותר מאשר חומרים מחמצנים אחרים, ומחירו נמוך ביחס לתפוקה המתקבלת ממנו בטיפול ביורמדציה אירובית של קרקעות המזוהמות בדלקים.

קייס סטדי לטיפול במי תהום:

כמות גבוהה של דלקים ושמנים המבוססים על נפט דלפה מטרמינל אחסון דלקים מרכזי לאורך זמן, וגרמה לזיהום של הקרקע ומי התהום בבנזן, אתיל-בנזן, טולטאן ותרכובות של קסילן (חומר המשמש בתעשיית הדפוס וייצור מוצרי עור), על פני שטח של כ-12 דונם. בעשר השנים האחרונות נמצאו בקרקע ריכוזי דלקים שהגיעו עד 3700 מיקרוגרם/ליטר. לאחר ניסיונות טיפול שונים שנכשלו, נעשתה הזרקה של תרחיף PermeOx Plus לקרקע  בהזרקת מטריצה. כמות החמצן המומס עלתה מיידית לאחר ההזרקה, ונשארה גבוהה גם לאחר 150 ימים. לאחר שלושה חודשים, ריכוז הדלקים המזהמים במי התהום ירד בממוצע ב-77%, עד ל-258 מיקרוגרם לליטר. הירידה הדרמטית ביותר התרחשה בשתי בארות הזרקה, בהן הריכוז ירד ב-100%, מ-450 מיקרוגרם לליטר ל ריכוז קטן ברמה שלא היה ניתן למדוד אותו.
השימוש ב- PermeOx Plus כתרחיף העלה את כמות החמצן המומס במי התהום לכ-20 מ"ג לליטר באזורים רבים במטריצה. דבר זה היה מספיק כדי להגביר את קצב הדגרדציה הטבעי של הדלקים המזהמים, אשר התעכב בגלל חוסר בחמצן.

התווך הרווי בקרקע:

כידוע מים מגיעים לקרקע דרך משקעים. חלקם יחדרו לקרקע וחלקם יהפכו לנגר עילי. המים שמגיעים לתת הקרקע נעים לכיוונים שונים (לא רק למטה). מפרידים את תת הקרקע לאזור הבלתי רווי ולאזור הרווי, אזור מי התהום. המים שהפכו לנגר עילי זורמים ע"פ המדרונות, מתרכזים באפיקי הנחלים. כלומר, מי התהום שנשארים למטה מהווים את האזור הרווי בקרקע.

דוגמאות לחברות בינלאומיות המתמחות בטיפול במי תהום

ארה"ב:

PALL CORPORATION

ההסרה מוצלחת של הברזל, מנגן, וארסן.

מי תהום היווה מקור מועדף של מי שתייה בגלל התפיסה הכללית שהם באיכות גבוהה יותר, פחות פגיעים לזיהום, דורשים פחות טיפול אינטנסיבי מאשר סוגים אחרים של מים. למעשה, מי התהום רגישים לזיהום על ידי ברזל, מנגן, וארסן שנמצא באדמה ובסלעים. מערכת המיקרופילטרציה הממברנלית של  ™The Pall Aria יכולה להסיר בהצלחה מזהמים אלה.

הסרת ברזל ומנגן:

ברזל ומנגן הם מזהמים משניים במי תהום. הם מייצרים כתמים אדומים וחומים, הנותנים את למים את המראה הלא מטוהר שלהם. ההשלכה היא הפחתה באמון הצרכנים במוצר המסופק. ניתן להסיר את הברזל והמנגן באמצעות תהליך חמצון שמשקע מתכות מומסים אלו לחלקיקים. לאחר מכן ניתן לסנן את החלקיקים באמצעות מערכת מל ™The Pall Aria.

הסרת ארסן:

רמות ארסן גבוהות במי תהום נפוצות באזורים מסוימים. ארסן טבעי נמצא בשתי צורות: arsenate [(As(V] ו-arsenite [(As(III]. תחת תנאי מי התהום טיפוסיים, arsenate נפוץ יותר וקל יותר להסרה באמצעות הקרשה וסינון הממברנלי. תהליך חמצון יכול לשמש כדי להמיר arsenite ל- arsenate לביצוע קרישה / סינון.

גם כאשר רמות הארסן במי ההזנה הן גבוהות, מערכת ™The Pall Aria יכולה להפחית את כמות הארסן מתחת לרמת הזיהום המרבית כאשר מינון קרישה הוא 15 מ"ג / ליטר של כלור וברזל וישנה בקרה על pH מתאים. בדיקה עצמאית של NSF מרכז מערכות של מי שתייה בינלאומי הוכיחה כי מערכת ™The Pall Aria מפחיתה את כמות הארסן לרמות בלתי ניתנות לגילוי (ppb2<). זה מתחת לרמה הנדרשת לפי חוק ארסן בסוכנות להגנת הסביבה בארצות הברית (EPA האמריקאי).

הסרת כימיקלים אורגניים ממי התהום:

ככל שמים עיליים ממשיכים להיות מאוימים על ידי זיהום תעשייתי, מי התהום מתחילים להראות יותר ויותר כמקורות הראויים לשתייה, וכישימים למטרות שאינן ראויים לשתייה. הטיפול במים כאלה במטרה להסיר מזהמים אורגניים שונים מבוסס על השימושים המיועדים, עם זאת, ברוב המקרים, אפילו כמויות זעירות של המזהמים דורשות רמה מסוימת של סילוק בכדי שהמים יהיו ראויים לשתייה ולשימושים אחרים.

חומרים אורגניים מורכבים משני אלמנטים בסיסיים , פחמן ומימן, ולעתים קרובות הם אחראים לבעיות טעם, ריח וצבע במי תהום . במקרים כאלה הטיפול משמש בדרך כלל כדי לשפר את המים מבחינה אסתטית .

מקורות של תרכובות אורגניות (תרכובות של VOC, טעם וריח, תוצרי לוואי של חיטוי, וכלור חופשי) שנמצאו במי תהום עשויים לכלול דליפות של מיכלי אחסון או דלק מתחת לאדמה, נגר חקלאי המכיל קוטלי עשבים (הרביצידים) או חומרי הדברה, פסולת מוצקה או פסולת מסוכנת במזבלות, וסילוק לא תקין של  פסולת תעשייתי / כימית.

היכולת של תרכובות אורגניות לגרום להשפעות בריאותיות משתנה מאוד מאלו שהם הרעילים ביותר, לאלה שאין אליהם מידע על השפעה בריאותית. ההיקף ואופי ההשפעה הבריאותית יהיו תלויים בגורמים רבים, כולל רמת החשיפה ומשך זמן חשיפה. גירוי עיניים ובדרך הנשימה, כאבי ראש, סחרחורות, הפרעות בראייה, ופגיעה בזיכרון הם בין הסימפטומים המיידיים אותם חוו אנשים זמן קצר לאחר החשיפה לכמה חומרים אורגניים.

הטכנולוגיות המתאימות ביותר עבור הסרת מזהמים אורגניים במי תהליך הם גרגירי פחם פעיל (GAC) ואוורור.

GAC הוקצה על ידי הסוכנות האמריקנית להגנת הסביבה (EPA) כטכנולוגיה זמינה הטובה ביותר (BAT) להסרת כימיקלים אורגניים. ספיחת פחם פעיל מספק טיפול יעיל ואמין להסרת מזהמים אורגניים ומתאים לטיפול במגוון רחב של חומרים אורגניים על פני טווח רחב של ריכוזים. סינון GAC יסיר גם כלור.

סינון GAC מוכר על ידי ההתאחדות לאיכות המים כשיטה מקובלת כדי לשמור על מזהמים מסוימים במי שתייה בתוך הגבולות הלאומיים לתקני מי השתייה במסגרת המשרד לאיכות הסביבה. חומרים אורגניים שנספחים בקלות על ידי פחם פעיל כוללים:

• ממיסים ארומטיים (בנזן, טולואן, nitrobenzenes)
• ארומטיים מוכלרים (PCBs, chlorobenzenes, chloroaphthalene)
• פנול וכלורופנול
• ארומטיים פולי-גרעיניים ((acenaphthene, benzopyrenes
• חומרי הדברה וקוטלי עשבים (DDT, אלדרין, chlordane, heptachlor)
• אלפטיק מוכלרים (פחמן טטרכלוריד, אתרי כלורואלקילl)
• פחמימנים בעלי משקל מולקולרי גבוה (צבעים, בנזין, אמינים, humics)

סוגים שונים של GAC זמינים להסרת חומרים אורגניים ממים , לעומת זאת, הפחמן הנפוץ ביותר בשימוש בארצות הברית הוא פחמן המבוסס על פחם בשל הקשיות, יכולת ספיחה וזמינות.

קייס-סטאדי

ההסרה של חנקות וTCP מהמים ב- סן ג'רארדו, קליפורניה הפכה אותם לראויים לשתיית לתושבים

האתגר:

בחודש מרץ 2006 חברי קהילת סן ג'רארדו, CA דיווחו על פריחות בעור עקב השימוש במים. לאחר בדיקת המים, חנקות ו (trichloropropane (TCP נמצאו שניהם ברמות גבוהות בהרבה מהמגבלה הרגולטורית. רמות גבוהות של חנקות נפוצות בבארות רבות, לכן הסיקו כי השטח החקלאי שמסביב הוביל לזיהום TCP. תקנות מי שתייה דורשות שכמות החנקה צריכה להיות פחות מ  ppm45 ו TCP פחות מ – ppt5. בזמן הבדיקה, רמת החנקות הייתה  ppm78 ו TCP היה  ppt80.

הפתרון:

טכנולוגיות המים סימנס היו מסוגלות לספק פתרון טיפולי מיידי בפחות משישה שבועות לאחר מסירת ההודעה מהקהילה. מערכת® PV כללה  מערכת ספיגה של הפאזה הנוזלית בלחץ גבוה עם קישור כפול של פחם פעיל לטיפול ב TCP, ואחריו יחידת PV נוספת המכילה שרף חילוף יונים לטיפול בחנקות. מבקר חנקה נכלל כדי לפקח על רמות החנקה ולזהות את העת בו השרף של המיכל הצריך החלפה.

התוצאות:

טכנולוגיות המים סימנס הייתה מסוגלת להגיב למצב ולהתקין מערכת בפחות משישה שבועות כדי להוריד את רמות ה- TCP מ ppt80 לרמות רגולציה.

הפתרון של סימנס אפשר למחוז המים בסן ג'רארדו להגיב במהירות ולהמשיך לנצל את מקור המים הקיים בבטחה. מערכת הטיפול מיועדת לשימוש זמני עד אשר הלקוח יאבטח מקור מים חדש.

אירופה

DEKONTA (צ'כיה)

טיהור מי תהום

שאיבה וטיפול במי תהום:

מים מזוהמים נשאבים על ידי משאבה צוללת, אופקית או משאבות אחרות המתאימות, הממוקמות והמצוידות בקרקע. מנוקות בדרך פיזי, כימי ו / או שיטות ביולוגיות. טיהור מי תהום מתרחשת בתדירות הגבוהה ביותר במספר שלבים עוקבים.

בשלב הראשון מתרחשת בעיקר הסרת הלכלוך בסוגים שונים של מיכלי שיקוע ומסננים, או הפרדה של הפאזה החופשית במפרידי גרביטציה. יחידות טכנולוגיות נועדו במיוחד לפי עדיפות למזהמים. זוהי למעשה טכנולוגיה ללכידת חומרים אורגניים או מתכות כבדות במסנני ספיגה מלאים בחומרים סופחים מתאימים; סילוק של תרכובות אורגניות נדיפות בקולונות ומאוורר אופקי; פירוק של מזהמים אורגניים בביוריאקטורים; נטרול ושיקוע של חומרים רעילים בריאקטור PFR.

פירוק ביולוגי באתר:

השיטה של ​​פירוק ביולוגי של מזהמים אורגניים (פירוק ביולוגי באתר) יכולה להיות מיושמת בהצלחה בשיקום של מי תהום המזוהמים במגוון של מזהמים אורגניים, בעיקר פחמימנים של נפט. העיקרון של השיטה מבוסס על אופטימיזציה של התנאים של האזור הרווי לתהליך הפירוק הביולוגי, או יישום של זני חיידקים המבודדים במכוון. כדי לעורר את הפירוק ביולוגי, המים בקרקע מועשרים בחומרים מזינים נדירים (בעיקר חנקן וזרחן) וחמצן, אשר מועבר על ידי אוורור רציף.

חמצון כימי באתרו (ISCO):

במקרה של יישום של טכנולוגיה זו משתמשים בגורם חמצון (סודיום פרמנגט, פרסולפט, מגיב של פנטון, אוזון, וכו ') שהוכנס לאזור המזוהם הרווי באמצעות מערכת מצוידת במיוחד על ידי חיישנים או בארות. לגבי הסיכונים הקשורים ליישום של גורם תגובתי למי התהום וההשפעות הנלוות של פוטנציאל השליליות הסביבתית והבריאותית של שיטה זו מעמידה דרישות גבוהות יחסית והכנה יסודית לתהליך הטיהור (בדרך כלל מצריכה בדיקת פיילוט באתר).

דה-הלוגנציה רדוקטיבי ביולוגית (BRD):

שיטת BRD מתאימה במיוחד לפירוק הביולוגי של מזהמים אורגניים, ממסים כלוריים (אתאנים מוכלרים, אתאן ומתאן). מהותו של התהליך של  BRD נתמך על ידי החדרה של מצע מתאים (בדרך כלל מי גבינה, מולסה, וכו ') ישירות לאזור המלוכלך הרווי, שבו ישנה רציפות בתהליך התסיסה ושחרור המימן הנדרש כדי לגרום לתנאים מצומצמים לפירוק אנאירובי.

יישום של ננו-חלקיקים:

בתברואת הגיאולוגיה הננו-חלקיקים השכיחים ביותר הם יסודות הברזל (nZVI), אשר משמשים כגורם הפחתה חזק. החלקיקים המתאימים למטרות סילוק מוצגים בצורת פחמימנים מוכלרים (אלקאנים מוכלרים, אלקנים, PCBs, וכו ') ומזהמים אורגניים (Pb, Cr, As, -NO3). אלה משמשים לעתים קרובות לטיהור של מי תהום.

איטום תחתית / מחסומים ראקטיביים:

שיטה זו כרוכה בהתקנת קירות תת קרקעיים הממוקמים לרוחב  הכיוון של מי התהום, המהווה את המעבר של המים המזהמים (כימי, פיזי, ביולוגי). אחת האפשרויות היא בידודו של קיר האיטום באזור המזוהם ובכך מניעה של התפשטותו נוספת לסביבה.

מעקב החלשה טבעית ונתמכת:

זוהי גישה מודרנית לטיהור של סוגים מסוימים של אתרים מזוהמים, המבוססת על מעקב ו / או תמיכה בתהליכים טבעיים המקיימת את עצמה להפחתת זיהום באזור (פירוק ביולוגי טבעי, דילול, ספיחה, וכו'). השיטה אינה מתאימה אם הזיהום באתר הוא סביבתי אקוטי ו / או ישנו סיכון לבריאות.

CARUS REMEDIATION TECHNOLOGIES  (ספרד)

חברת קרוס מייצרת מגוון של מוצרים לשווקים העירוניים ותעשייתיים ברוב בשימוש ביישומים סביבתיים. חברת קרוס התרחבה ממיקומה היחיד בלאסאל, אילינוי, ארה"ב, כדי להפוך לחברה גלובלית במקומות בארצות הברית, אירופה ואסיה. כמו כן חברת קרוס משתמשת בשיטת חמצון כימי בתוך האתר המזוהם (ISCO) (In situ chemical oxidation) ובשיטת הפחתה כימית בתוך האתר המזוהם (ISCR) (In situ chemical reduction). מוצגת דוגמא לשיטות שהובאו לחברה ע"י לורנצו סצ'אטי.

ההנחה הבסיסית:

הזרקת המחמצן לאזור מזוהם בכדי לשבור כימית את קשרי הפחמן ולהפוך את המזהם ממרכיב רעיל למרכיב לא מסוכן באופן טבעי.

מהי הפחתת חמצון כימי באתרו? האמנות של השגת קשר בין המחמצן והמזהם.

• בחירת המגיב הנכון
• בחירת מנגנון אספקה ​​נכונה
• הבנת דרישות החמצון הספציפי באתר
• יצירת קשר\מגע
• הניצול של פרמנגנט לISCO של אתילנים מוכלרים כבר ידוע בשוק עקב היתרונות הבאים:
• חמצון מרכיב יחיד שאינו דורש הפעלה
• חמצון יציב מאוד
• התמדה לאפשר דיפוזיה לתוך מטריצות הדוקות יותר
• התגובה אינה רגישה ל- pH
• טביעת הפחמן הנמוכה ביותר לייצור פרמנגנט בעולם

כיצד להבטיח ISCO מוצלח:

• להיות בטוח בנתונים של אתר.
• MIPS או דגימת ביצוע בדיקות נוספות.
• הזרקה מספקת של מחמצן.
• ידיעת המטרות.
• להקים תכנית דגימה.
• וידוי מקומות דגימה מספיקים בכדי להוכיח את המטרות.
• תכנון של שתי הזרקות לפחות.

קנדה

למה אנחנו צריכים לשקם את מי התהום שלנו?

במשך מאות שנים, אף אחד לא דאג לנושא של היכן וכיצד נפטרים מפסולת או כימיקלים. באזורים בהם הושלכו כמויות גדולות בבת אחת, או כמויות קטנות שהצטברו במשך תקופה ארוכה של זמן,מגיעים להשלכות סביבתיות הכוללות מי תהום מזוהמים אשר מהווים מקור מים חשוב שרוב השימוש בהם הוא יומיומי, כולל לשתייה.

מהי שיטה שאיבה וטיפול?

השיטה הנפוצה ביותר בה משתמשים כדי לנקות את מי התהום המזוהמים בכימיקלים מומסים, ממסים תעשייתיים, מתכות ומזוט נקראת שאיבה וטיפול. מי התהום נשאבים מבארות לתוך מערכת טיפול הנמצאת מעל הקרקע המסירה את המזהמים. השימוש במערכת שאיבה וטיפול מאפשרת להכיל את מה שמכונה פלומת המזהם, הפצה של האזור המרוכז בחומרים מזהמים במי התהום. שאיבת מים מזוהמים לכיוון הבארות עוזרת להפנות את כיוון הפלומה ולשמור אותה מלהגיע לבארות של מי שתייה, מקווי מים, נחלים ומשאבי טבע אחרים.

איך זה עובד?

ברגע שהבארות הותקנו, מי התהום המזוהמים מופקים ונשאבים אל פני השטח, באופן ישיר למערכת טיפול או לתוך מיכל אחסון עד להתחלת הטיפול. הטיפול משתנה בהתאם לסוג של המזהמים הנמצאים במים. לפעמים, יש צורך רק בשיטה אחת, כגון פחם פעיל או הפשטת אוויר כדי לנקות את המים. אם מי התהום מכילים סוגים שונים של מזהמים או ריכוזים גבוהים של מזהם יחיד, ייתכן שיידרשו כמה שיטות ניקוי.

ברגע שמים מטופלים עומדים בסטנדרטים רגולטוריים, הם יכולים להיות משוחררים לסילוק או לשימוש נוסף.

האם שיטת שאיבה וטיפול בטוחה?

כן. למרות שהשאיבה מביאה מזהמים אל פני השטח, אנשים אינם נחשפים אליהם. מערכות שאיבה וטיפול נמצאות תחת פיקוח, מי התהום נבדקים בכדי להבטיח כי פלומת המזהם אינה מתפשטת לכיוונים אחרים. מי התהום הם מקור משמעותי של מים מתוקים בקנדה, עם למעלה מ -8 מיליון קנדים המנצלים את מי התהום כמקור העיקרי שלהם של מי השתייה. כתוצאה מכך, אסטרטגיות של שיקום מי התהום חייבת לעמוד בדרישה רגולטורית להחזרת מי התהום שטופלו לסביבה. מזהמי מי תהום עשויים לנבוע מקורות נקודתיים או לא נקודתיים, כולל דליפה ממכלי אחסון דלק, דליפה ממכלי ספיגה, מזבלות, הסתננות מאדמות חקלאיות שטופלו בחומרי הדברה ודשנים, ואתרים תעשייתיים מזוהמים. מזהמי מי תהום נפוצים כוללים פחמימנים מבוססי נפט, ממסים מוכלרים ולא מוכלרים, ורמות גבוהות של מתכות כבדות כגון ברזל, מנגן, ארסן, ועופרת.

כיצד הטיפול הביולוגי משפר את איכות המים?

טיפול ביולוגי במים בקרקע משפר את איכות המים על ידי הקטנת ברזל וארסן, שהן בעיות אאסתטיות ובריאותיות, בהתאמה. התהליך הביולוגי גם מקטין את הצבע והעכירות, כמו גם הפחתה בריכוזי פחמן אורגני מומס (DOC), אשר יכולה לגרום לבעיות בריאות. במים מוכלרים רמות DOC מופחתות יכולות גם לשפר את הטעם וריח של המים, ויכולות להפחית את כמות הכלור הדרושה לחיטוי.

מה היו רכיבי המערכת?

למערכת הטיפול הביולוגי יש שלושה חלקים:

• מסנן חול איטי שבו מים זורמים על ידי כוח הכבידה, הוא מתוכנן כך שתהליכים ביולוגיים מבססים את עצמם במסנן כדי להפחית את רמות ברזל וארסן.
• פחם פעיל ביולוגי (BAC), סינון כדי להפחית מנגן ו- DOC.
• מיכל אחסון בנפח L 1000 כדי לעמוד בדרישות שיא של משק בית.

המערכת תוכננה לפעול ברציפות, היה מתן מים שאינם ראויים לשתייה, אך באיכות גבוהה לכל משק הבית. אחרי מיכל האחסון, המים רוככו כדי להפחית קשיות למטרות שטיפה ורחצה. מנורת חיטוי אולטרה סגול (UV) הותקנה לאחר המרכך על מערכת מי התהום כדי להתמודד עם בעיות מיקרוביולוגיות. בכדי לקבל מים לשתייה ולבישול בכל אתר, ממברנת אוסמוזה הפוכה (RO), המושלמת עם משאבת מאיץ, הותקנה כמחסום הגנה נוסף בכיור המטבח. יחידת RO מפחיתה סולפט, נתרן, מוצקים מומסים וקשיות, שהם פרמטרים בהם סינון BAC לא מסוגל לטפל. יחידת RO תסיר גם מיקרואורגניזמים, כולל חיידקים, וירוסים וטפילים, בתנאי שהוא פועל כראוי ומתוחזק.

עד כמה טובים היו הביצועים של מערכות הטיפול הביולוגי על ספקי מי התהום?

התוצאות מהדגימות שנערכו באחת משתי מערכות לטיפול במי תהום (המים המכילים ריכוזי ארסן גבוהים יותר) מוצגים בטבלה 4. למרות שמסנן החול היה לעתים קרובות מספיק כדי להפחית את הריכוז של פרמטרי המטרה מתחת ליעד האמור, סינון  BAC שיפר באופן משמעותי את איכות המים. מסנן החול האיטי הפחית ביעילות את ריכוזי הברזל והארסן. סינון BAC הפחית ביעילות את כמות ה- DOC לפחות מ- 1 מ"ג / ליטר. יחד, מסנני החול ו- BAC הפחיתו את הצבע והעכירות.

מערכת הטיפול הביולוגי שיפרה את איכות מים על ידי הסרת:

• 85% עד 90% מDOC
• 87% עד 90% מהצבע
• 93% מארסן באספקת המים שבו ארסן חרג מרמת הפיקוח של ( mg / L0.025)
• יותר מ 99% מהעכירות
• 34% ל94% ממנגנים
• יותר מ 99% מהברזל

מערכת הטיפול הביולוגי הייתה לא עקבית בהפחתת מנגן. יצרנית הציוד ממשיכה לעבוד על היכולת של המערכת במטרה להפחית את ריכוזי המנגן. ממברנת RO בכיור המטבח סיפקה הפחתות מצוינות של רוב הפרמטרים, בהם המנגן ופרמטרים אורגניים אחרים כגון קשיות וסך כל המוצקים המומסים.יחידת חיטוי UV הותקנה במקור לפני המרכך והפכה ללא יעיל בשל הצטברות של סידן. מנורת UV סיפקה חיטוי יעיל לאחר שהוחלפה והותקנה מחדש לאחר ריכוך המים. מי התהום בצורת הגלם שלהם לא הכילה חיידקי קוליפורם, שהם סימנים לנוכחות של אורגניזמים ביולוגיים. קוליפורמים התגלו במסנני החול ו- BAC, וזה לא מפתיע מאחר שאינם יחידות אטומות. עם זאת, קוליפורמים לא זוהו בדרך כלל או נמצאו ברמות נמוכות מאוד לאחר שהמים עברו דרך ממברנת RO.

שיטות טיפול נוספות

טיפול בעזרת חמצון כימי:

חמצון ע"י אוזון:

אוזון גזי נחשב כגורם יעיל לטיפול בקרקעות ומשקעים המזוהמים ב PAH. בד"כ אוזון מוחדר לתווך בלתי רווי כגז אך אפשר גם להמיס אותו במים (Ozonated water) ולהחדיר אותו לקרקע מזוהמת בצורתו המומסת. אוזון יכול לחמצן מזהמים אורגניים ב 2 אופנים: חמצון ישיר או ע"י יצירת רדיקלים כגון רדיקלים של הידרוקסיל. השיטה השניה נחשבת למהירה יותר מחמצון ע"י אוזון בפאזה גזית. השיטה נבחרת עפ"י פרמטרים כגון pH (רמת חומציות), סוג הסובסטרט, ונוכחות של מרכיבים לא אורגניים. תחת תנאים חומציים, החמצון של תרכובות המחומצנות בקלות יחסית נעשה באופן ישיר ע"י אוזון בגלל הפעולה הישירה של גז האוזון, דרך חילוף אקסטרופילי (אופייני לחמצון של תרכובות ארומטיות), או בגלל הטבע הדיפולי של אוזון ע"י מתקפה דיפולית (אופייני בחמצון של אולפינים ומולקולות עם קשר כפול בין פחמנים). באופן הפוך, מתקפה רדיקלית מועדפת כאשר התנאים הם בסיסיים.

שיקולים לבחירת חמצון באמצעות מחמצנים:

• פירוק האוזון מספק חמצן לחיידקים בקרקע אך לאורך זמן ובריכוז גבוה יכול לגרום לעיקור.
• מי קרקע עם ריכוזי קרבונט גבוהים יכול להגביל את יעילות האוזון
• יש סיכוי ליצירה והתנדפות של הכימיקלים הדורשים טיפול
• pH נמוך יכול לגרום למתכות לנוע בתוך הקרקע המטופלת

חמצון ע"י ריאגנט Fenton:

מימן פרוקסיד לרוב מעורבב עם מלחים מתכתיים או קרינה אולטרה סגולה אשר מגבירים את יכולת החמצון שלו. היישום הסביבתי הנפוץ של מימן פרוקסיד הוא ריאגנט Fenton שהוא ערבוב של מימן פרוקסיד עם יוני ברזל Fe2+ אשר משמשים כקטליזטור ומגבירים באופן משמעותי את כוח החמצון של מימן פרוקסיד. בתנאים חומציים, התגובה בין חומרים יוצרת רדיקלים של הידרוקסיל, ריאקטיביים מאוד ובעלי זמן חיים קצר, ולכן מספיק חזקים לחמצן את רוב התרכובות האורגניות ואנאאורגניות, בנוסף הם אינם ספציפיים. הרדיקלים תוקפים במהירות את המזהמים האורגניים ושוברים את קשרי הפחמן פחמן שלהם. בחלק מהמקרים, מכיוון שגם מתכות כבדות מהוות זיהום בקרקעות, עשויים להופיע באתר יוני Fe2+ עוד טרם תחילת הטיפול. לרוב הריכוז המשקלי של תמיסות מימן פרוקסיד הוא בין 3%-35%.

שיקולים לבחירת חמצון באמצעות מימן פרוקסיד:

• pH – חמצון Fenton בד"כ כולל הוספה של חומצה מכיוון שצריך pH נמוך בשביל תגובה מיטבית, אך יכולה להיווצר השפעה על הפעילות הביולוגית בקרקע.
• טמפרטורה – כמעט כל השימושים של ריאגנט Fenton נעשו בטמפ' החדר. למרות שייצור הרדיקלים מועדף בטמפ' גבוהות התברר כי זה מפחית את קצב החמצון.
• הפרמטר המרכזי המשפיע על עלות התהליך הוא היחס המשקלי בין H2O2 למזהם.
• יחס משקלי בין מימן פרוקסיד (H2O2) ליוני ברזל Fe2+.
• זמן תגובת מחמצן עם המזהם.
• סוג המזהם.
• סוג הקרקע.

שיקולים נוספים שיש לקחת בחשבון:

• מימן פרוקסיד וריאגנט Fenton מגדילים את ריכוז החמצן המומס במי הקרקע, דבר אשר מגביר את תהליך ה-Biodegradation.
• בריכוז משקלי של מעל 10% יש תגובה אקסותרמית.
• pH נמוך יכול לגרום למתכות לנוע בתוך הקרקע המטופלת.
• יש סיכוי ליצירה והתנדפות של הכימיקלים הדורשים טיפול.
• החיסרון העיקרי בשיטה זו הוא שמימן פרוקסיד אינו חומר יציב. במגע עם חומרים אנא-אורגניים ריכוזו של המחמצן עשוי לפחות בעומק רב יחסית.

מקרה מבחן – חמצון כימי קרקע מזוהמת ב PAH באמצעות ריאגנט Fenton:
נבדקה השפעת החמצון הכימי באמצעות ריאגנט Fenton מותאם (ריכוז גבוה של מחמצן בתמיסה) על הסרת PAH מהקרקע ועל הפרמטרים הפיזיקו-כימיים וביולוגיים. המחקר נעשה בתווך לא רווי ונבדקו ריכוזי מחמצן גבוה ונמוך. דגימת קרקע מאזור תעשייתי מזוהמת ב PAH נבדקה עם ריאגנט Fenton בשני ריכוזים שונים ללא תוספת חומצה וזאת שלא להוריד את רמת ה –pH באופן משמעותי מכיוון זה עלול לפגוע בפעילות ביולוגית בקרקע. התוצאות שהתקבלו הראו ירידה בריכוז הכולל של PAH מלבד עבור PAH בעלי משקל מולקולרי נמוך בהם לא היה שינוי משמעותי. נמצא כי קצב הירידההיה זהה בלי קשר לכמות הטבעות הארומטיות או למשקל מולקולרי גבוה.

התוצאות עבור הריכוז הגבוה של המחמצן הראו שה-pH והפרמטרים הביולוגיים של הקרקע (כמות מיקרואורגניזמים, גדילת צמחים) הושפעו בעיקר. השפעה על המיקרואורגניזמים היתה זמנית ונעלמה במהירות אך עבור גדילת הצמחים הפחתת ה-pH של הקרקע הגבילה אותם ברמה ניכרת. ממצא זה חשוב במקרה ורוצים לשמור על פוריות הקרקע.

חמצון ע"י פרסולפט:
פרסולפט הוא מחמצן שהוכח כיעיל הן למי תהום והן לקרקעות. בד"כ נעשה שימוש בפרסולפט בטיפול In-situ. השימוש בפרסולפט נעשה ע"י החדרת המחמצן אל מתחת לפני הקרקע. יון הפרסולפט נחשב למחמצן חזק אשר תחת תנאים מסוימים מייצר רדיקלים חופשיים של סולפט. יון פרסולפט בד"כ יופיע בצורה של מלחים כגון: סודיום פרסולפט Na2S2O8, פוטסיום פרסולפט K2S2O8 ואמוניום פרסולפסט NH4)2S2O8) כאשר הסודיום פרסולפט נחשב למועדף ביותר מסיבה של המסה טובה יותר במים מפוסטיום פרסולפט, במקרה של של שימוש באמוניום פרסולפט קיים סיכון של שחרור גז אמוניה.
גורמים שונים כגון : pH גבוה , חום, אור אולטרה סגול, מתכות מעבר, ומימן פרוקסיד משמשים להפעלת יון פרסולפט ויוצר רדיקלים.
ההבדל בין יוני הפרסולפט ליוני ההידרוקסיל הוא בכך שהפרסולפט נחשב לחזק יותר אך איטי מבחינה קינטית, בדומה לריאגנט Fenton יש להוסיף יוני ברזל F2+ לזירוז קצב התגובה. התגובה שנוצרת כתוצאה מהוספת יוני ברזל נקראת Activated sodium persulfate.
רדיקלים של סולפט ריאקטיביים, בעלי זמן חיםקצר ויכולים לחמצן מגוון תרכובות אורגניות בדומה לרדיקלים של הידרוקסיל. רדיקלים של סולפט יכולים להגיב וליצור רדיקלים של הידרוקסיל שבתורם ייצרו מימן פרוקסיד (מחצן כימי כפי שמתואר בסעיף הקודם).
יש לקחת בחשבון גורמים שונים בבחירת מרכיבים להפעלת הפרסולפט כגון: מזהמים בקרקע, תכונות הקרקע, תקציב וזמן טיפול מבוקש. חום הוא גורם פשוט ביותר לשליטה ביצירה של רדיקלים אך נדרש מיוד מיוחד ובקרה על פליטת החום.

שיקולים נוספים שימוש בפרסולפט:

• סודיום פרסולפט עשוי להפחית את ה-pH במי קרקע למרות שלרוב הקרקעות יש יכולת לבלום זאת.
• לפרסולפט יכולת לפרק מתכות רכות כמו נחושת ופליז.
• עקב תגובה קינטית איטית יותר משל יוני הידרוקסיל ייתכן וצריך לפזר יותר חומר.
• הוספת יון ברזל עשוי להאריך את אורך החיים של הפרסולפט בקרקע.
• pH נמוך עלול לגרום למתכות לנוע בקרקע המטופלת.

חמצון ע"י פרמנגנט:

חמצון כימי באמצעות אשלגן פרגמנט נמצא בשימוש כבר כ 5-6 עשורים לטיפול במי שתיה וטיפול בשפכים תעשייתיים ועירוניים. בשנים האחרונות הוא נמצא בשימוש בטכנולוגיית ISCO של קרקעות מזוהמות ונמצא יעיל לטיפול ב-PAH, תרכובות פנוליות ועוד. תוצרים עיקריים שמתקבלים מתגובת חמצון כוללים: CO2, HCL, CL2, MnO2.

הפחמן הדו חמצני מגיב עם המים ליצירת חומרים פחמניים ומוריד את רמת ה-pH במי הקרקע. אם נוצר עודף של CO2 זה יכול להפחית את חדירות הקרקע בגלל יצירת פאזה גזית בתוך נקבוביות הקרקע. ה- CL2 שנוצר במהלך חמצון הוא גם מחמצן חזק: בתמיסה מימית הוא יכול בקלות להגיב ליצירת חומצה היפוכלורית ויון היפוכלוריט אשר תורמים לחמצון של הקרקע המזוהמת.בנוגע לתוצר MnO2 במהלך חמצון ע"י פרמנגנט עלולה להיות שקיעה של ה-MnO2 לתוך הקרקע אשר גורמת לפיחות בחדירות המחמצנים. יתרון של פרמנגנט לעומת ריאגנט Fenton, הוא יציבות יחסית גבוהה וכתוצאה מכך הוא יכול לעבור דיפוזיה לתוך קרקע בעלת חדירות נמוכה.

מניעת זיהום המים והטיפול בהם בדרכים נוספות:

הדרך הנכונה ביותר ובדרך כלל גם היעילה ביותר, היא מניעה מראש של זיהום המים במקור. צריך עם זאת להדגיש, כי לא בכל המקרים ניתן למנוע מראש את זיהום מי התהום. להפך, במקרים רבים מאד אין אפשרות להשתלט על כל מקורות הזיהום, ומניעת הזיהום היא יותר הצהרה מאשר אפשרות מעשית.  לדוגמה – מיכלי הדלק הביתיים: אין כל אפשרות להשתלט עליהם ולמנוע נזילות של דלק מהמיכלים לקרקע. או לדוגמא בתי המלאכה והמפעלים הקטנים, עליהם לא מצליחים להשתלט ולמנוע חלחול שפכים תעשייתיים מהם לקרקע. בעייה נוספת היא הזיהום ה"טבעי" של מי התהום, כגון ע"י פלואוריד, קשיות, חלק מן הניטרטים וכו', שלא ניתן למניעה.

באין אפשרות למנוע את זיהום מי התהום, או במקרים שמי התהום כבר זוהמו, האפשרות הנוספת היא הטיפול במים המזוהמים, אחרי שאיבתם ממי התהום.  לטיפול במי התהום המזוהמים יכולים להיות ייתרונות נוספים, פרט לעצם הכשרת המים לשימוש.

שיטות הטיפול במים:

לגבי "מזהמים טבעיים", כמו כלורידים, פלואוריד ואפילו חנקות, אם קיים מקור זמין בו ריכוז המזהם אינו גבוה, כדאי למהול את מי המקורות, ולהגיע לריכוז המותר על פי התקנות. שיטות לטיפול במקרים בהם לא קיים מקור זמין למיהול, או כאשר הזיהום הוא ע"י מתכות כבדות או מיקרומזהמים אורגניים הן זיקוק, חילוף יונים, ניטריפיקציה ושיטות ממברניות שהן השיטות העדיפות בטכנולוגיה של היום, דהיינו: אוסמוזה הפוכה ואלקטרודיאליזה.

• זיקוק: פעולת הזיקוק מרחיקה מהמים את הניטרטים וכן את כל המלחים האחרים. שיטה זו היא הוותיקה והיעילה ביותר להרחקת מלחים מהמים. קיימים שלושה שלבים: אידוי המים (ע"י הרתחתם או ע"י חימום המים והפחתת לחץ האוויר מעליהם), תפיסת האדים וצינונם על גבי משטח קר. הניטרט והמלחים האחרים נשארים בכלי ממנו התאיידו המים. למותר לציין ששיטה זו בזבזנית מאוד באנרגיה. היא יכולה לשמש רק למקרים מיוחדים, לאספקת כמויות קטנות מאוד.  שיטה זאת צורכת אנרגיה מרובה, ובמקומה משתמשים בשנים האחרונות בעיקר בשיטת האוסמוזה ההפוכה.
• חלוף יונים: מעבירים את המים דרך מצע גרגרי העשוי מולקולות גדולות המחוברות ליונים קטנים בעלי זיקה חזקה ליונים שבמים. קיים חילוף יונים – היונים מהמצע עוברים למים ואלה שבמים נספחים למצע. לאחר שכל המולקולות שהיו במצע התחלפו יש "לרענן" אותו. שטיפה במלח  מסלקת את היונים שהתחברו אליו ומחזירה את כושר הפעולה שלו. בשיטה זו ניתן להחליף את הניטרט ביוני הידרוכסיל (מרכיב של המים), דהיינו להפוך את המלח למולקולת מים ולהפחית בכך את ריכוז המלחים בתמיסה. אפשרות אחרת והמקובלת ביותר היא החלפת הניטרט בכלוריד (כרוכה בכך עליה בריכוז הכלורידים) או בקרבונט (כרוכה בכך עליה בחומציות המים, כלומר הם יותר קורוזיביים). את יוני הסידן גורמי הקשיות ניתן להחליף בשיטה זו ביוני נתרן או אשלגן. בדומה ניתן לסלק גם מספר מתכות אחרות. תהליך החלפת היונים אינו אחיד לאורך זמן המחזור: ככל שהמצע קרוב לסוף המחזור יעילותו קטנה ולפיכך איכות ההחלפה יורדת כלומר איכות המים יורדת.גם אם ניתן להתגבר על כל הבעיות שבתהליך החלפת היונים לשם הרחקת יונים מזהמים הרי שימוש בעתיד בתהליך זה מוטל בספק בשל הבעייתיות הסביבתית הכרוכה בהרחקת התמלחת המשמשת לשטיפות התדירות , המכילה ריכוז גבוה של יונים לא רצויים.
• ניטריפיקציה: בשיטה זו בקטריות מעכלות את הניטרט, בנוכחות פחמן, בתנאים מבוקרים (ללא חמצן, או ללא אויר), לחנקן ול- 2CO כשתוצר הביניים הוא הניטריט שהוא למעשה הרעל. בכך יש סיכון כי חריגה מהתנאים הנדרשים יכולה לגרום להרעלה. אם חסר פחמן ו/או מקור אנרגיה לא יסתיים העיכול ויפלט ניטריט. מאידך אי אפשר לספק עודף של בקטריות ופחמן מחשש לזיהום מי השתיה בחומרים אלה. הטיפול מצריך סינון חול איטי להרחקת הבקטריות המתות, סינון דרך פחם פעיל וחטוי. מאחר שאחרי הטיפול אין חמצן במים נדרש שלב נוסף של איוור המים. הבעיה הרצינית בנוסף לאלה שהוזכרו היא הסתגלותו האיטית של החיידק לשינויים כמו תנאי זרימה, טמפרטורה וריכוז ניטרט, כך שהשימוש בתהליך יתאפשר רק למתקנים גדולים מאוד הפועלים ללא הפסקה בתנאים קבועים.
• ספיחה: בספיחה משתמשים ביכולת של  חומר מספח להרחיק חומרים מסוימים מהמים. פחם פעיל  הוא חומר מספח הנמצא בשימוש רחב בטיפול במים ובטיפול מתקדם בשפכים וכן בשפכים תעשייתיים אורגניים מסוימים, כי הוא בעל יכולת לספח קשת רחבה של חומרים אורגניים ובמיוחד חומרים אורגניים רעילים והוא כלכלי יחסית. צורת השימוש הנפוצה ביותר היא בגרגירים בעמודות מצע. לעיתים משתמשים באבקה ע"י הוספת כמויות קטנות במיוחד בטיפול במים ואז אין רגנרציה. פחם פעיל עשוי מחומרים שונים כגון עץ, נסורת, גרעיני פירות וקליפות קוקוס, פחם, ליגניט או שאריות על בסיס נפט. הייצור ע"י קרבונציה והשפעול (רגנרציה – ניקוי הפחם והחזרת תכונות הספיחה) ע"י אויר חם או קיטור.
• נידוף: ניתן להרחיק את הפחמן האורגני הנדיף באמצעות תהליך נידוף. הטכנולוגיה מבוססת על מגדלי נידוף, הדומים במידה מסוימת למגדלי האוורור הקלסיים, המשמשים גם בישראל לסילוק דו-תחמוצת הפחמן ומימן גפריתי לא רצויים ממי תהום. שיטת הנידוף להרחקת הפ.א.נ. נפוצה ומיושמת בארצות שונות ואף ניתנת לשילוב עם ספיחה על פחם פעיל במידת הצורך.
• אוסמוזה הפוכה (א"ה): ממברנות (קרומים סינתטיים) המיועדות לשימוש בתהליך א"ה הן ממברנות סלקטיביות החדירות למים ואינן חדירות למלחים. העלאת לחץ המים כך שיהיה גבוה מהלחץ האוסמוטי של המלחים, מאפשרת את ההפרדה. המים מסתננים דרך הממברנה, ותמיסה מרוכזת של מלחים, שלא עוברת את הממברנה מורחקת מהתהליך. הלחץ שיש להפעיל פרופורציוני לריכוז המומסים במים.ריכוז המלחים קשי התמס ברכז הוא המגביל את יעילות השימוש בתהליך זה. דהיינו – קשה להגיע לאחוז השבה של למעלה מ- 90% בשל ריכוז גבוה של סיליקה. אפילו אם ניתן באמצעים שונים (שימוש בכימיקלים מונעי שיקוע) להעלות את אחוז ההשבה, עדיין מדובר בביזבוז גדול של מים המורחקים עם המלחים. לכן יש צורך בטיפול מוקדם יקר לסילוק חלק מהסיליקה.
• אלקטרודיאליזה (א"ד): גם האלקטרודיאליזה היא תהליך ממברני אך בניגוד לממברנות המשמשות לאוסמוזה ההפוכה, המעבירות מים נטולי מלחים, הרי ממברנות אלה מעבירות את היונים המרכיבים את  המלחים. יכולת זו של הממברנות מוקנית באמצעות טעינתם – דהיינו ממברנה "קתודית" וממברנה "אנודית". הקתודית מושכת את הקטיונים והאנודית את האניונים. היונים הם המסתננים דרך הממברנות וריכוז המלחים במים שהוזנו יורד. המלחים המתרכזים מצידם השני של הממברנות מורחקים.

הטכנולוגיה קיימת עשרות שנים. בעשור האחרון הוכנסו שיפורים רבים בתהליך:

תפעול בשיטה של החלפת קוטביות הממברנות (EDR ) – אותה ממברנה משמשת פעם כקטיונית ופעם כאניונית. בכך נמנע שיקוע של מלחים קשי תמס ומשקעים על גבי הממברנות. כך נשמרות הממברנות ומתאפשר שימוש בהן לתקופות ארוכות.