A STUDY ON STABILIZATION/SOLIDIFICATION OF OIL-CONTAMINATED SOILS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_THESIS_Mohammed_Ba-naimoon.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

خلال حرب الخليج في عام 1990م-1991م، تلوث الخط الساحلي الذي يمتد حوالي 755 كم حتى مدينة الجبيل الصناعية في المملكة العربية السعودية تلوثا شديدا بالنفط الخام مما يشكل تهديداً خطيراً على البيئة والنباتات والحيوانات في البحر. مؤخراً، بعض الشركات وقعت على مشاريع متعلقة بحماية البيئة لهذه النباتات والحيوانات باستخدام بعض تقنيات محددة. أعتمدت التقنية لأستعادة الحياة النباتية والحيوانية الملوثة على حفر مناسب على طول الخط الساحلي لتشكيل قنوات بحيث يمكن أن تتحرك مياه البحر ذهاباً وإياباً من خلال هذه القنوات أثناء المد العالي.نتيجةً لذلك، فأنّ كميات هائلة من التربة الملوثة تم تجميعها في أماكن خاصة من جرّاء هذه الحفريات حيث أنه لا يمكن أن تُرمى في المقالب الخاصة دون علاج مناسب لها. إنّ تقنية التثبيت والتصلب (S/S) أصبحت تقنية فعالة تُستخدم لعلاج واستصلاح التربة الملوثة بالبترول الخام باستخدام إضافات كيميائية مختلفة، تُوصف بأنّها "مثبتات"، مثل الأسمنت والجير والرماد المتطاير، الخ. عندما تُخلط التربة الملوثة مع هذه المثبتات ، فأنّ التربة تصبح مثبتة ومستقرة كيميائياً مما يؤدي إلى تقليل والحد من مشكلة الرشح. إنّ التأثيرالفيزيائي لهذه المثبات يعمل على تصلب الخليط مما يُحسّن من الخصائص التركيبية والجيوتقنية للتربة المعالجة. هذه التربة المعالجة يُمكن الأستفادة منها في نواحٍ كثيرة مثل: الردميات، الطرق، صناعة الطوب، إلخ. وعليه ، فأنّه لعلاج التربة الملوثة يحتاج الى تحديد نوع مناسب من المثبتات وجرعة أمثل يُمكن استخدامها لعلاج هذه التربة بواسطة تقنية التثبيت والتصلب S/S لتحقيق أقصى قدر من الفوائد الفنية والأقتصادية. إنّ الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هوالبحث عن إمكانية علاج هذه التربة الملوثة باستخدام تكنولوجيا S/S وذلك لضمان التخلص الآمن من للتربة المعالجة أو الأستفادة منها في بعض التطبيقات الهندسية مثل الطرق كطبقة ثانوية أو رئيسة. من أجل تحقيق هذه الأهداف، تم جمع ثلاثة مستويات من التربة الملوثة بالنفط ( عالية ومتوسطة ومنخفضة ) من مواقع مختلفة ، وتصنيفها باستخدام اختبارات معملية مختلفة . من أجل تطبيق تقنية التثبيت والتصلبS/S للعلاج، تمّ استخدام الأسمنت البورتلاندي و مختلف المواد الناتجة من الصناعة مثل CKD، EAFD و LSP كمثبتات بديلة.في هذه الدراسة تمّ أولاً معالجة التربة عالية التلوث بالبترول HOC باستخدام 23 مجموعة مكوّنة باستخدام المثبتات وبجرعات مختلفة. تمّ تقييم فعالية تقنية التثبيت والتصلب S/S لمعالجة التربة الملوثة بواسطة اختبارات شملت الدمك،مقاومة الإنضغاط الغير محصور(UCS) ،التحمل (CBR)،أشعة اكس (X-RD) والتصوير الألكتروني الميكروسكوبي ((SEM وخصائص الرشح السمي (TCLP). أشارت نتائج هذه الدراسة بأنّ التربة التي تحتوي على نسبة عالية من التلوث بالبترول الخام HOCالمعالجة بـ7% من الأسمنت،30% CKD بالأضافة إلى 5% من الأسمنت و15%LSP بالأضافة إلى 7% من الأسمنت يُمكن أن تكون مناسبة لأستخدامها للطبقة الثانوية للطرق الخرسانية والأسفلتية. أيضاً تمّ معالجة التربة متوسطة التلوث بالبترولMOC و منخفضة التلوث بالبترولLOC باستخدام فقط هذه المجموعات الثلاث من المثبتات حيث تبين أيضاً أنّ المعالجة بواسطة تقنية التثبيت والتصلب S/S لهما يُمكن أيضاً أن تكون مناسبة لأستخدامها للطبقة الثانوية للطرق الخرسانية والأسفلتية. كما أشارت نتائج الرشح TCLP أن تركيز المعادن الثقيلة في جميع خلطات التربة المعالجة بواسطة تقنية التثبيت والتصلب S/S قد انخفضت بشكل كبير وأصبحت ضمن الحدود المسوح بها وفقاً لمعاييروكالات حماية البيئة EPA.

English Abstract

During the Gulf War in 1990-91, the shoreline spanning around 755 km up to the industrial city of Jubail in Saudi Arabia was heavily polluted with the crude oil posing a serious threat to the environment and flora and fauna in the sea. Recently, some companies have been assigned projects related to recovery of the flora and fauna using some specific technique. The technique adopted for restoration of the flora and fauna requires excavation of the contaminated soil along the shoreline for forming channels so that the sea water can move forth and back through these channels during high tides. As a result, a huge quantity of the contaminated spoils is being generated which cannot be dumped in landfills without proper treatment. Stabilization/Solidification (S/S) technique has been effectively used for treating and reclaiming soils contaminated by petroleum oil utilizing various chemical additives, termed as ‘stabilizers’, such as Portland cement, lime, fly ash, etc. When contaminated soil is mixed with stabilizer, the soil gets chemically stabilized and contaminants are immobilized eliminating the leaching problem. The binding effect of stabilizer physically solidifies the mixture which improves the structural and geotechnical properties of the treated soil. The treated soil can be utilized in many ways such as: for landfilling and backfilling, for road construction, and for making brick blocks, etc. However, for a given contaminated soil, there is need to select a suitable type and optimum dosage of a stabilizer which can be used for S/S treatment to achieve maximum technical benefits and economy. The main objective of the present study was to explore the possibility of treatment of spoils using S/S technology so as to ensure either the safe disposal of the treated spoils or utilization of the treated spoils for engineering applications such as formation of sub-base or base courses in road construction. To achieve the objectives, three levels of the oil-contaminated soils (high, medium and low) were collected from different locations and characterized using different laboratory tests. For S/S treatment, Portland cement and different cementitious waste materials such as CKD, EAFD and LSP were used as alternative stabilizers. The treatment of high oil contaminated soil (HOC) was first considered using 23 combinations of the stabilizers and their different dosages. The effectiveness of the S/S treatment was evaluated based on the unconfined compressive strength (UCS), California bearing ratio (CBR), toxicity characteristics leaching procedure (TCLP), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) tests. Test results indicated that the HOC mixtures stabilized with 7 % cement alone, 30% CKD plus 5 % cement, and 15% LSP plus 7% can be utilized in sub-base course in the construction of rigid as well as flexible pavements. Therefore, for S/S treatment of the mixtures of medium oil contaminated soil (MOC) and low oil contaminated soil (LOC), only these three combinations of stabilizers were adopted and it was found that the S/S-treated MOC and LOC soils can also be used as sub-base materials in the construction of pavements. The TCLP results indicate that the concentration of heavy metals in all the S/S-treated soil mixtures were tremendously reduced and were found to be within EPA limits.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Ahmad, Shamshad
Committee Co-Advisor:	Bader, Talat
Committee Members:	Al-Amoudi, Omar and Al-Malack, Muhammad and Maslehuddin, Mohammed
Depositing User:	BA-NAIMOON SALEM (g200805620)
Date Deposited:	17 Mar 2014 05:17
Last Modified:	01 Nov 2019 15:41
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139110