BG104896A

BG104896A - Процес за възстановяване на почви, замърсени с въглеводороди и други биоразграждащи се вещества

Info

Publication number: BG104896A
Application number: BG04896A
Authority: BG
Inventors: Christian Schulz
Original assignee: Ceca S.A.
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-09-30

Abstract

По метода замърсената почва се третира чрез полагане на хранително вещество за аеробна микробна флора от N/P mun в маслофилна форма. След това се прибавят слама и хидрофилно хранително вещество от N/P/К mun, които се заравят чрез механично смесване.Осъществява се биологичен процес, при който след няколко месеца въглеводородното съдържание се намалява под 500 mg/kg почва. Маслофилното хранително вещество за предпочитане е микроемулсия на разтворна N/P соли в мастноразтворим въглеводороден разтворител.

Description

Настоящето изобретение се отнася до възстановяване на замърсени почви. По-точно се отнася до метод на обработка на индустриални почви, замърсени с въглеводороди и други биоразграждащи органични вещества.

Отстраняването на въглеводороди, съдържащи се в почвите, основно се осъществява чрез естественото присъствие в почвата на аеробни бактерии, които в тези въглеводороди намират единствен източник на въглеводородно хранене. Биоразграждането на въглеводородите е природно явление, скоростта на което зависи от редица фактори и главно от концентрацията на въглеводородите и от характеристиките на тяхната въглеводородна верига, както и от други хранителни вещества, от които се нуждаят микроорганизмите за жизнените си функции.

В земните области, в които въглеродът е в изобилие благодатение на замърсяването, бактериите изразходват по време на фазите на аеробна ферментация 15 до 30 пъти повече въглерод, отколкото азот, в зависимост от степента на биоразграждане на въглеводорода (дали е повече или по-малко биоразложим). Факторите, които ограничават биоразграждането, са тогава недостатъчни хранителни вещества, предимно азот, след него фосфорът сред междинните елементи и в по-малка степен сяра и калий. Възможно е да се ограничи този ефект по отношение на недостигащите елементи и така отново да се установят оптималните условия за функционирането на бактериите, ако се фиксират тегловите съотношения, както следва:

- C/N = 20 до 70

- N/P = 2 до 10

- С/Р = 75 до 150

- C/S = 100 до 300

Хранителните добавки, необходими за изобретението, са тези, които се използват в селското стопанство с традиционни химически торове. Също така се препоръчват изцяло торове, налични на пазара или в подобни състави, да се използват за биопречистване и да се прилагат по начин, подобен на конвенционалното торене. Тъй като процесите на разграждане на въглеводородите са очевидно попродължителни в сравнение с тези, които преобладават при вегетативната асимилация в областта на висшата растителност, се дава преимущество на състави, подобни на бавните торове. Описанието на такова приложение може да се намери в международна заявка W091/19039 (Grace-Sierra Hort. Prod. Co.). Независимо от това, ефективността на този процес се ограничава, защото въпросното замърсяване се състои от въглеводород, който в общия случай не е еднакво разпространен в замърсената почва, и защото разпределението на вторичното хранително вещество, добавено в хидрофилна форма в бавен mop, не създава изцяло условията, необходими за пълно биоразграждане.

Настоящето изобретение отстранява този недостатък чрез въвеждане в процеса на възстановяване на почва, замърсена с въглеводороди и други биоразграждащи продукти, смесена обработка, включваща осигуряване на източник на хранителни вещества за микроорганизмите в двойна форма, маслофилна и хидрофилна, заедно с добавка за аериране на почвата.

Източникът на вторичните хранителни вещества за микроорганизмите в маслена форма се извлича от микроемулсии на хранителни вещества от N/Р вид във воден разтвор във външна фаза, получен от органичен мастноразтворим разтворител. Тези микроемулсии са описани във френски патент No. 80 20178, публикуван под No. 2,490,672 (S.N.E.A.P) и сертификат за допълнение No. 81 16626, публикуван под номер 2,512,057.

Източникът на вторични хранителни вещества в хидрофилна форма е тор, програмирано разпределен, от N/P/K тип или по-елементарно от N/P/O тип, тъй като въвеждането на калий не е в общия случай необходимо за търсените условия за биоразграждане. За да се приложи изобретението по-лесно, съгласно принципи, които са обяснени по-долу, за предпочитане е да са налични поне два състава, на пример един 18/1/0 и един 15/7/0. Настоящите торове са формулирани в слабо-освобождаваща форма, така че да се избегне прекадено бързото им

отмиване чрез утаяване. На лице е само естественото проникване на хранителните вещества, за да се осигури създаването на идеалните условия при локално разпределяне на вторичните хранителни вещества до точката, в която е установено въглеводородното замърсяване. Препоръчва се следователно колкото е възможно по-равномерно разпределение на гранулите на хидрофилните хранителни вещества в почвата, което изискване налага техните гранули да бъдат по-тънки от тези на обикновените торове. По този начин докато общоприетите торове съдържат 30 гранули на грам, хидрофилните хранителни вещества съгласно настоящето изобретение имат от 100 до 200 гранули на грам. Нещо повече, те са ярко оцветени, за да е видимо тяхното разпределяне по време на разпръскването и проникването им в третираната почва.

Аериращото вещество в почвата улеснява процеса на прочистване посредством аеробни бактерии. За тази цел се използват дървени въглища или стърготини, царевични кочани или слама. Сламата, и по-специално сламата от житни растения, е особено интересна, тъй като е хидрофобен материал, което качество се използва в изграждането на сламени покриви. Забелязано е, че когато слама се смесва с почва, замърсена с въглеводороди, тя стабилизира част от въглеводородите, които по този начин се оказват в условия, подходящи за тяхното аеробно биоразграждане, а имено кухите стебла на сламата. Този механизъм вероятно е подобрен в присъствието на повърхностноактивни вещества, въведени чрез микроимулсии, използвани като хранителни вещества 8 хидрофобна форма. Скоростта и крайният резултат на процеса на пречистване са значително подобрени.

За осъществяване на процеса първото нещо, което трябва да се направи, е да се потвърди наличието на адекватна бактериална флора (Pseudomonas Cichorii, Rhodococcus Fascians, Athrobactus divers, u m. h.). Това потвърждение се осъществява чрез бактериален тест, състояшщ се от изчисляване на бактериите посредством култура в твърда аеробна среда в блюдо на Петри. Реализира се с доза почва във въглерод, азот и фосфор, прави се анализ, дори и набързо, на наличните въглеводороди като алифатени, на които продължителността на разграждане в период на 6 месеца е сравнително кратка, и като ароматни, при които продължителността на разграждане е значително по-голяма (8 до 12 месеца за ароматните въглеводороди, 16 месеца за полицикличните въглеводороди). При наличие на тези данни се определят дозите на маслофилните и хидрофилните бактериални хранителни вещества, така че да се доведе пълното съдържание на почва, третирана с C/N/P до оптимални стойности от приблизително 100/20/1. Като начало се използва разпределение на маслофилно/хидрофилно хранително вещество в съотношение 10/90. Колкото повече ароматни и/или полициклични се съдържат във въглеводородите, толкова повече нараства това съотношение.

За третиране на терени се започва с рапръсване на тор или чрез маслофилно хранително вещество, което за предпочитане се използва в концентрирана форма. Когато въглеводородното замърсяване е значително, мястото се оставя докато първоначалният черен цвят на почвата стане кафяв или жълто-кафяв. Обикновено тази промяна изисква два до седем дни. След това се разпръскват слама върху почвата в доза от 0.1% до 5%, в зависимост от физическите характеристики на почвата, и гранулирано хидрофилно хранително вещество в определената доза. Следва интензивно смесване с помощта на която и да е общоприета машина, независимо дали е селскостопанска или индустриална. При умерено замърсени почви разпределянето на маслофилното хранително вещество и на сламата, свързана с хидрофилното хранително вещество, се извършват едновременно. Почвата може да се остави на угар или да се прекопае и остави на откоси, в зависимост от това как ще се иползват третираните площи. Биологичният процес се развива за различни периоди от време, в общия случай от 6 до 18 месеца в зависимост от интензитета на замърсяването и същността на замърсяващите въглеводороди. Прогресивността на биопречистването се проследява чрез редовни проби и измервания на въглеводородите. Земята се счита за възстановена, когато нейното съдържание на въглеводороди се доведе до нива, по-ниски от 500 mg/kg, измерени 6 зависимост със стандарта ARNOR NFT 90114 (ниво на датата на заявката за патент, изменящо се, за да изпълнява текущите норми).

Пример 1

Зона, разграничена в затворена област на изоставена индустриална земя, е замърсена с моторни смазки и дренажни масла. Средната доза от въглеводороди е 62 грама на килограм почва. Тестът за

наличие на аеробни бактерии е положителен с пълно съдържание на аеробна флора от 4 χ 10⁷ бактерии на грам почва. Определени и приложени са следните условия на третиране:

- маслофилно хранително вещество, наличен продукт от CECA S.A. под името INIPOL EAR22, който е микроимулсия от N/P 10/1 с плътност около 0.996, при съотношение 100 g/m²;

- слама, разпръсната в съотношение от 1% обем;

- хидрофилно хранително вещество, състав N/P/K 15/7/0, наличен от CECA S.A. под името INIPOL SP2, в тъмно зелени сфери (200 гранули/грам), защитени с антидифузен слой, за смесване в съотношение 1000 g/m².

Маслофилното хранително вещество се разпръсква с пулверизатор върху повърхността на почвата и земята е оставена на угар за осем дни. След това се полагат сламара ръчно (1% в обем) и гранулите на хидрофилното хранително вещество. Извършва се смесване на почвата с механична лопата три последователни пъти до получаване на хомогенна смес. След това материалът се прекопава и се подрежда в откоси около 5 метра широки и 25 метра дълги на височина от 1.5 метра, подредени в област, защитена с гео-мембрана. Определя се промяната в съдържанието на въглеводород (Таблица 1).

Таблица 1

Общо въглеводороди (ррт) като функция на времето
Продължителност	Първоначал- но	2 месеца	4 месеца	6 месеца	8 месеца
Зона 1	62028	27765	5031	939	114

Осем месеца по-късно възстановената вече земя се оставя към областта за създаване на открито пространство.

Пример 2

Третирана почва е обект на значително замърсяване с разтворители на бои. След първа интервенция върху земята с маслофилен цилиндър (виж френски патент, публикуван под номер 2,528,412) за отстраняване на въглеводородите, свободни на повърхността, средното съдържание на всички въглеводороди в почвата, подлежаща на третиране, е 965 mg/kg, от които 57 mg/kg са толуол. Бактериалният тест показва присъствие на аеробни бактерии, адаптирани към биоразграждане на леките ароматни въглеводороди (3 х 10® бактерии на грам почва).

Условията на третиране са както следва:

- пулверизация на маслофилно хранително вещество Inipol ЕАР22 в доза 100 g/m²;

- прибавяне на хидрофилно хранително вещество в състав N/P/K18/1/10/, налично от CECA S.A. под името Inipol SP1, в доза 500 g/m²;

- три смесвания с почва.

Третираният материал се прекопава и разполага в 10 откоса, 5 метра широки, 50 метра дълги и 1.5 високи, разположени във водонепропусклива зона. Няколко перфорирани дренажа са инсталирани в сърцевината на откосите за осъществяване на вентилация на материала. Промяната е както следва:

Продължител ност	Първоначално	1 месец	3 месец	6 месец
Общо НС (ррт)	965	895	382	48
Толуол (ррт)	57	< началното	< началното	< началното

След 6 месеца почвата, разглеждана като замърсена, се използва отново и се включва към земята.

Процесът може да се приложи към земя, където присъствието на бактерии удовлетворява изискванията за обсъжданото разграждане на въглеводородите. Процесът съгласно изобретението е еднакво приложим за стерилни замърсени почви, които първоначално са третирани с бактериално инокулиране/обогатяване.

Методът на почвено възстановяване е също така приложим при замърсяване с химически съединения, например бои или други биоразграждащи органични съединения.

Claims

1. Процес за възстановяване на почви, замърсени с въглеводороди, в който действието на ендогенна микробна флора, подходяща за разграждане на въглеводородите, се подхранва чрез добавяне на хранителни вещества, които са недостатъчни по отношение на идеалното съотношение за бактериално развитие C/N/P на 100/20/1, характеризиращ се с това, че за третиране на почвате се прилагат:

- хранително вещество от N/Р тип в маслофилна форма,

- хранително вещество от N/P/K тип в хидрофилна форма,

- текстуриращо вещество за аерация.

2. Процес съгласно претенция 1, в който маслофилното хранително вещество N/Р е микроемулсия от вида:

разтвор на N/Р соли в мастноразтворим въглеводороден разтворител.

3. Процес съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че хидрофилното хранително вещество N/P/K е във формата на гранули на N/P/K соли, заобиколени от анти-дифузна преграда.

4. Процес съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че зърната са с размер, който осигурява 100 до 200 зърна в грам.

5. Процес съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че зърната са ярко оцветени.

6. Процес съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че текстуриращото вещество за аерация е слама.

7. Процес съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че се изпълняват:

- (а) наръсване на маслофилното хранително вещество върху повърхността на почвата за третиране, след което

- (б) разстилане на текстуриращото вещество и на хидрофилното хранително вещество, след което

- (в) размесване на третираната почва за получаване на равномерна смес от всички нейни съставки.

8. Процес съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че фаза (б) от операциите се забавя от 0 до 7 дни.

9. Процес съгласно коя да е от претенциите 7 или 8, характеризиращ се с това, че почвата за третиране се оставя под контрол, докато се понижи съдържанието на въглеводород до необходимото ниво на концентрация.

10. Процес съгласно коя да е от претенциите 7 или 8, характеризиращ се с това, че третираната почва се прекопава и се оставя на откоси, докато се понижи съдържанието на въглеводород до необходимото ниво на концентрация.