<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het zuiveren van grond verontreinigd door koolwaterstoffen.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van grond verontreinigd door koolwaterstoffen, waarbij de grond in een reaktor, in aanwezigheid van zuurstof, in kontakt wordt gebracht met aërobe mikro-organismen die koolwaterstoffen afbreken.
Mikro-organismen die koolwaterstoffen afbreken zijn bekend en aanwezig in de lucht en grond, vooral ter plaatse van gekontamineerde sites. Het volstaat dan ook de grond met lucht in kontakt te brengen, alhoewel het toevoegen van een pre-kultuur van mikro-organismen die afkomstig zijn van gekontamineerde sites de werkwijze in de hand kan werken.
De zuurstof is meestal afkomstig uit de lucht.
Algemeen werd aangenomen dat de koolwaterstof-polluenten sterk aan de gronddeeltjes geabsorbeerd zijn en dat, om een goed kontakt tussen de mikro-organismen en de grond te verkrijgen deze grond in suspensie in water diende gebracht te worden.
Zo wordt bij de bekende werkwijzen de grond onder vorm van een pap met een watergehalte van 70 tot 80 gew. % in aanwezigheid van lucht behandeld.
In feite geschiedt de zuivering volgens de gekende technieken van het zuiveren van water.
De overdracht van zuurstof via water aan de mikro-organismen is evenwel vrij slecht zodat voor deze
<Desc/Clms Page number 2>
bekende werkwijze relatief grote hoeveelheden lucht moeten worden gebruikt en de behandeling vrij traag is.
Doordat de mikro-organismen mesofiel zijn en optimaal werken bij temperaturen rond 280C is het aangewezen de grondsuspensie op te warmen, hetgeen door de grote massa vrij duur is.
Ook is het onmogelijk de gebruikte proceslucht te zuiveren van vervluchtigde verontreinigingen.
Om deze redenen wordt voor het saneren van de grond rond tankstations en dergelijke meestal een andere werkwijze gebruikt waarbij lucht uit de grond wordt gezogen en wordt behandeld.
Deze werkwijze vermijdt het gebruik van een reaktor, maar is zeer traag.
De behandeling kan meer dan een jaar duren.
De uitvinding heeft tot doel een werkwijze voor het zuiveren van grond verontreinigd door koolwaterstoffen te verschaffen die zeer eenvoudig en snel is, relatief goedkoop is en die de mogelijkheid biedt ook de gassen te zuiveren.
Tot dit doel wordt de grond droog, dit is met een droge stof gehalte hoger dan 65 gew. %, onder zichzelf gemengd in een mengreaktor.
Door mengreaktor wordt hier bedoeld een reaktor voorzien van een menginrichting zoals roterende schoepen of armen.
<Desc/Clms Page number 3>
Door in tegenstelling met het gangbare vooroordeel toch droog te werken, kan een hoge afbraaksnelheid van de koolwaterstoffen worden verkregen.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de grond in een gesloten mengreaktor met lucht als zuurstofbron gebracht en worden de luchttoevoer en-afvoer gekontroleerd.
Met het inzicht de kenmerken van deze uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een werkwijze volgens de uitvinding voor het zuiveren van grond verontreinigd door koolwaterstoffen, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuren 1 tot 3 diagrammen weergeven die het verloop illustreren van respektievelijk de hoeveelheid olie in de grond, van de hoeveelheid olie in de lucht en de hoeveelheid mikro-organismen in de grond, in funktie van de tijd, tijdens het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding ; figuren 4 en 5 diagrammen weergeven die respektievelijk de maximale afbraaksnelheid en het oliegehalte na de werkwijze illustreren bij verschillende droge stof gehaltes en voor verschillende luchtdebieten.
Om met koolwaterstoffen verontreinigde grond te zuiveren, wordt deze grond droog, dit is met een droge stof gehalte hoger dan 65 gew. % en bij voorkeur groter of gelijk aan 70 gew. %, in een mengreaktor gebracht waarin de grond met behulp van roterende schoepen met zichzelf wordt gemengd in aanwezigheid van lucht.
<Desc/Clms Page number 4>
Voor het mengen worden vermogens gebruikt tot 44 W/kg, maar mengvermogens rond 22 W/kg bleken het meest geschikt te zijn.
Indien de gekontamineerde grond baggerspecie is of slib is dat voor het verpompen met water werd verdund, wordt deze grond eerst ontwaterd bijvoorbeeld op zogenaamde spoelvelden of door persen. Voor het persen kunnen eventueel in cyclonen de grond gescheiden worden in een zuivere fraktie en een sterk verontreinigde fraktie zoals beschreven in EP-A-538. 932, waarbij enkel de laatste fraktie verder moet worden behandeld.
Aërobe bakteriën die koolwaterstoffen afbreken en die in de lucht en/of grond aanwezig zijn zorgen voor de afbraak van de koolwaterstoffen.
De afbraak kan worden versneld door aan de grond een bodemkultuur, ontnomen op verontreinigde sites, of een prekultuur van deze bakteriën toe te voegen, bijvoorbeeld een geselecteerd mikro-organisme met identifikatienummer LH168.
Aangezien deze mikro-organismen optimaal werken bij temperaturen rond 28 C, wordt de mengreaktor tot op deze temperatuur verwarmd.
De gebruikte mengreaktor is van het gesloten type en de hoeveelheden binnenstromende lucht en uitstromende lucht worden gekontroleerd, zodat het mogelijk is de proceslucht een voldoende lange verblijftijd in de mengreaktor te geven opdat de mikro-organismen de verontreinigingen tot voldoende lage concentraties zouden kunnen verlagen.
<Desc/Clms Page number 5>
Het zuurstofgehalte en het CO-gehalte worden kontinu gemeten. De uit de reaktor verwijderde gassen worden ontleed in een gaschromatograaf.
Geschikte luchtdebieten die doorheen de reaktor stromen liggen tussen 2 en 100 liter per uur en per kilogram droge stof.
Tot 5000 milligram koolwaterstoffen per kilogram droge stof en per dag kunnen op deze wijze worden afgebroken en de grond die de mengreaktor verlaat, bezit een gehalte aan koolwaterstoffen dat lager is dan 100 milligram per kilogram grond.
Niet alleen de grond werd gezuiverd maar ook de vervluchtigde verontreinigingen in de lucht werden grotendeels afgebroken en de hoeveelheid koolwaterstoffen in de lucht die de mengreaktor verlaat is lager dan 10 milligram koolwaterstoffen per kubieke meter lucht en kilogram droge stof.
De uitvinding zal nader worden gepreciseerd aan de hand van volgende voorbeelden : Voorbeeld 1 : In de mengreaktor werden 100 kilogram grond aangebracht verontreinigd met 600 gram dieselolie. De grond bezat een watergehalte van 15 gew. % en dus een droge stofgehalte van 85 %.
<Desc/Clms Page number 6>
Aan deze grond werd een kultuur toegevoegd van een geselekteerd mikro-organisme met identifikatienummer LH168 samen met de nodige nutriënten.
Het mengvermogen bedroeg 2200 watt en de reaktor werd opgewarmd tot 28 C.
Lucht werd toegevoerd, aan-en afgevoerd uit een mengreaktor met een debiet van 16 liter per uur.
Na drie dagen was de hoeveelheid olie in de grond gedaald tot 65 gram. Ongeveer 50 gram olie werd verdampt maar 99% van deze olie werd in de mengreaktor afgebroken.
Voorbeeld 2 : Voorbeeld 1 werd herhaald maar met een droge stof gehalte van 70 gew. % en een lucht debiet van 100 liter per uur.
In figuur 1 is het verloop weergegeven van de hoeveelheid olie in de grond in g/kg in funktie van de tijd in uren.
In figuur 2 is de afbraak weergegeven van de olie in de gasfase, namelijk het percentage olie ten opzichte van de totale verdampte hoeveelheid olie in funktie van de tijd in uren.
Figuur 3 geeft het verloop weer van de hoeveelheid mikro-organismen als logaritme van het aantal per gram grond in funktie van de tijd in uren, waarbij de bovenste lijn betrekking heeft op alle mikro-organismen samen en de onderste op de mikro-organismen die olie afbreken.
<Desc/Clms Page number 7>
Voorbeeld 3 : Voorbeeld 2 werd herhaald maar bij verschillende luchtdebieten.
In figuur 4 is de maximum afbraaksnelheid weergegeven in funktie van het luchtdebiet in liter per uur terwijl in figuur 5 de hoeveelheid olie die na het zuiveren in de grond overblijft in milligram per kilogram in funktie van dit luchtdebiet in liter per uur is weergegeven.
Referentievoorbeeld : Tenslotte werd het voorbeeld 2 ook herhaald, maar met een droge stofgehalte van 50% en bijgevolg niet volgens de uitvinding.
De afbraaksnelheid en de hoeveelheid olie die na het zuiveren in de grond overblijft zijn in de figuren 4 en 5 weergegeven.
Zoals daaruit kan worden afgeleid is de reaktiesnelheid veel lager en is de bereikte eindkoncentratie na sanering veel hoger gelegen.
Met de hiervoor beschreven werkwijze volgens de uitvinding kan de zuivering van met koolwaterstoffen verontreinigde grond veel sneller plaatsvinden dan met de bekende werkwijzen waarbij de grond met een hoger vochtgehalte wordt behandeld. Een eindwaarde tot 100 mg koolwaterstoffen
<Desc/Clms Page number 8>
per kg droge stof kan worden verkregen, hetgeen lager is dan de onder meer in Nederland geldende norm.
In de mengreaktor wordt niet alleen de grond gezuiverd maar ook de koolwaterstoffen die door verdamping in de luchtstroom terechtkomen worden in sterke mate afgebroken.
Karakteristiek voor de werkwijze volgens de uitvinding is de verlaging van het gehalte aan olie in gasvorm in de proceslucht ten opzichte van de bekende werkwijzen.
Het mengen zelf van de grond blijkt een weerslag te hebben op de snelheid van zuiveren. Vastgesteld werd dat een hoger mengvermogen niet noodzakelijk een snellere zuivering teweeg brengt, integendeel. Een mengvermogen van maximaal 22 watt per kilogram droge stof bleek het beste resultaat te leveren.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen doch dergelijke werkwijze kan in verschillende varianten worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de hieraan toegevoegde konklusies te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Method for the purification of soil contaminated by hydrocarbons.
The invention relates to a process for the purification of soil contaminated by hydrocarbons, wherein the soil in a reactor, in the presence of oxygen, is brought into contact with aerobic micro-organisms that decompose hydrocarbons.
Micro-organisms that deplete hydrocarbons are known and present in the air and soil, especially at contaminated sites. It is therefore sufficient to contact the soil with air, although the addition of a pre-culture of micro-organisms originating from contaminated sites can facilitate the process.
The oxygen usually comes from the air.
It was generally believed that the hydrocarbon pollutants are strongly absorbed to the soil particles and that in order to obtain a good contact between the micro-organisms and the soil, this soil should be suspended in water.
In the known methods, for example, the soil is formed into a gruel with a water content of 70 to 80 wt. % treated in the presence of air.
In fact, the purification is done according to the known techniques of purifying water.
However, the transfer of oxygen via water to the microorganisms is quite poor so that for these
<Desc / Clms Page number 2>
known method relatively large amounts of air have to be used and the treatment is quite slow.
Because the micro-organisms are mesophilic and work optimally at temperatures around 280C, it is advisable to warm up the soil suspension, which is quite expensive due to the large mass.
It is also impossible to purify the used process air from volatilized contaminants.
For these reasons, soil remediation around service stations and the like usually uses a different method of drawing air from the ground and treating it.
This method avoids the use of a reactor, but is very slow.
Treatment can last more than a year.
The object of the invention is to provide a process for the purification of soil contaminated by hydrocarbons which is very simple and fast, is relatively inexpensive and which also offers the option of purifying the gases.
For this purpose the soil becomes dry, this is with a dry matter content higher than 65 wt. %, mixed under itself in a mixing reactor.
By mixing reactor is meant here a reactor provided with a mixing device such as rotating blades or arms.
<Desc / Clms Page number 3>
By operating in a dry manner, contrary to the usual prejudice, a high breakdown rate of the hydrocarbons can be obtained.
In a special embodiment of the invention, the soil is placed in a closed mixing reactor with air as the oxygen source and the air supply and discharge are controlled.
With the insight to better demonstrate the features of this invention, hereinafter, by way of example, without any limitation, a preferred embodiment of a method according to the invention for the purification of soil contaminated by hydrocarbons is described, with reference to the accompanying drawings, in which : Figures 1 to 3 show diagrams illustrating the course of the amount of oil in the soil, the amount of oil in the air and the amount of micro-organisms in the soil, depending on the time, during the application of the method according to the invention ; Figures 4 and 5 show diagrams illustrating the maximum degradation rate and oil content after the process, respectively, at different dry matter contents and for different air flows.
To purify soil contaminated with hydrocarbons, this soil becomes dry, this is with a dry matter content higher than 65 wt. % and preferably greater than or equal to 70 wt. %, placed in a mixing reactor in which the soil is mixed with itself in the presence of air using rotating blades.
<Desc / Clms Page number 4>
For mixing, powers up to 44 W / kg are used, but mixing powers around 22 W / kg were found to be the most suitable.
If the contaminated soil is dredging sludge or is sludge that has been diluted with water before pumping, this soil is first dewatered, for example on so-called flushing fields or by pressing. Before pressing, the soil can optionally be separated into cyclones in a pure fraction and a highly contaminated fraction as described in EP-A-538. 932, with only the last fraction to be further treated.
Aerobic bacteria that break down hydrocarbons and that are present in the air and / or soil cause the breakdown of the hydrocarbons.
Degradation can be accelerated by adding to the soil a soil culture taken from contaminated sites or a preculture from these bacteria, for example a selected micro-organism with identification number LH168.
Since these micro-organisms work optimally at temperatures around 28 ° C, the mixing reactor is heated to this temperature.
The mixing reactor used is of the closed type and the quantities of incoming air and outgoing air are controlled, so that it is possible to give the process air a sufficiently long residence time in the mixing reactor so that the microorganisms can reduce the impurities to sufficiently low concentrations.
<Desc / Clms Page number 5>
The oxygen content and the CO content are measured continuously. The gases removed from the reactor are decomposed in a gas chromatograph.
Suitable air flows that flow through the reactor are between 2 and 100 liters per hour and per kilogram of dry matter.
Up to 5000 milligrams of hydrocarbons per kilogram of dry matter and per day can be decomposed in this way and the soil leaving the mixing reactor has a hydrocarbon content of less than 100 milligrams per kilogram of soil.
Not only the soil was purified, but also the volatilized pollutants in the air were largely decomposed and the amount of hydrocarbons in the air leaving the mixing reactor is less than 10 milligrams of hydrocarbons per cubic meter of air and kilograms of dry matter.
The invention will be further elucidated on the basis of the following examples: Example 1: In the mixing reactor 100 kilograms of soil were placed, contaminated with 600 grams of diesel oil. The soil had a water content of 15 wt. % and thus a dry matter content of 85%.
<Desc / Clms Page number 6>
To this soil was added a culture of a selected micro-organism with identification number LH168 together with the necessary nutrients.
The mixing power was 2200 watts and the reactor was heated to 28 C.
Air was supplied, supplied and removed from a mixing reactor at a flow rate of 16 liters per hour.
After three days, the amount of oil in the soil had dropped to 65 grams. About 50 grams of oil was evaporated, but 99% of this oil was broken down in the mixing reactor.
Example 2: Example 1 was repeated but with a dry matter content of 70 wt. % and an air flow of 100 liters per hour.
Figure 1 shows the progress of the amount of oil in the soil in g / kg as a function of time in hours.
Figure 2 shows the degradation of the oil in the gas phase, namely the percentage of oil relative to the total evaporated amount of oil as a function of time in hours.
Figure 3 shows the trend in the amount of micro-organisms as a logarithm of the number per gram of soil as a function of time in hours, with the top line referring to all micro-organisms combined and the bottom line to the micro-organisms containing oil. breaking down.
<Desc / Clms Page number 7>
Example 3: Example 2 was repeated but at different air flows.
Figure 4 shows the maximum degradation rate in function of the air flow rate in liters per hour, while figure 5 shows the amount of oil remaining in the soil after purification in milligrams per kilogram in function of this air flow rate in liters per hour.
Reference Example: Finally, Example 2 was also repeated, but with a dry matter content of 50% and therefore not according to the invention.
The degradation rate and the amount of oil remaining in the soil after purification are shown in Figures 4 and 5.
As can be deduced from this, the reaction rate is much slower and the final concentration achieved after remediation is much higher.
With the above-described method according to the invention, the purification of soil contaminated with hydrocarbons can take place much faster than with the known methods in which the soil is treated with a higher moisture content. A terminal value of up to 100 mg of hydrocarbons
<Desc / Clms Page number 8>
per kg of dry matter can be obtained, which is lower than the standard applicable in the Netherlands, among others.
In the mixing reactor, not only the soil is purified, but also the hydrocarbons that end up in the air stream through evaporation are extensively degraded.
The process according to the invention is characterized by a reduction in the gaseous oil content in the process air compared to the known processes.
The mixing of the soil itself appears to have an impact on the speed of purification. It was found that higher mixing power does not necessarily cause faster purification, on the contrary. A mixing power of up to 22 watts per kilogram of dry matter turned out to provide the best result.
The present invention is in no way limited to the above-described embodiments, but such a method can be carried out in different variants without departing from the scope of the appended claims.