CZ284658B6

CZ284658B6 - Způsob regenerace půd

Info

Publication number: CZ284658B6
Application number: CZ96626A
Authority: CZ
Inventors: Christian Schulz
Original assignee: Ceca S. A.
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1999-01-13
Also published as: SK280693B6; FR2709435B1; PL313329A1; OA10267A; CA2169657C; CN1110549C; SK25996A3; AU687850B2; US5707857A; EP0721499B1; RU2135306C1; PL178842B1; WO1995006715A1; EP0721499A1; CA2169657A1; ATE171723T1; DE69413702T2; FR2709435A1; AU7346594A; DE69413702D1

Abstract

Kontaminovaná půda se nejprve ošetří rozprášením živné látky pro aerobní mikrobiální floru typu N/P v oleofilní formě a potom přídavkem slámy a hydrofilní živné látky typu N/P/K, které se vpraví do půdy mechanickým smísením. Probíhá biologický proces, který sníží po několika měsících obsah uhlovodíků pod 500 mg/kg půdy. Oleofilní živná látka typu N/P je s výhodou mikroemulze roztoku solí N/P v uhlovodíkovém rozpouštědle, které je rozpustné v tucích.ŕ

Description

(57) Anotace:

Kontaminovaná půda se nejprve ošetří rozprášením živné látky pro aerobní mikrobiální flóru typu N/P v oleofllní formě a potom přídavkem slámy a hydrofilní živné látky typu N/P/K, které se vpraví do půdy mechanickým smísením. Probíhá biologický proces, který sníží po několika měsících obsah uhlovodíků pod 500 mg/kg půdy. Oleofllní živná látka typu N/P Je s výhodou mikroemulze roztoku solí N/P v uhlovodíkovém rozpouštědle, které Je rozpustné v tucích.

CZ 284 658 B6

Způsob regenerace půd

Oblast techniky

Vynález se týká regenerace znečištěných půd. Zvláště se týká způsobu zpracování průmyslových půd znečištěných uhlovodíky a jinými biologicky degradovatelnými organickými sloučeninami.

Dosavadní stav techniky

K odstranění uhlovodíků, obsažených v půdách, dochází v podstatě přirozenou přítomností aerobních bakterií v půdě, které mají jako jediný zdroj uhlíku a vodíku tyto uhlovodíky. Biologické odbourávání uhlovodíků je proto přirozený jev, jehož rychlost závisí na několika faktorech, zejména na koncentraci uhlovodíků a charakteristice jejich řetězce, ale také na jiných živinách, které mikroorganismy potřebují pro své životní funkce.

V oblastech, ve kterých se uhlík následkem znečištění nachází v přebytku, spotřebují bakterie během aerobních fází kvašení 15 až 30 krát více uhlíku než dusíku, v závislosti na biologické odbouratelnosti uhlovodíku (jestli je více nebo méně biologicky odbouratelný). Faktory, které omezují biologické odbourávání, jsou potom živiny, kterých se nedostává, zvláště dusík, pak fosfor a v menší míře síra a draslík. Optimální podmínky pro bakteriální funkce je možno obnovit s ohledem na nedostatkové prvky, pokud se udržují hmotnostní poměry:

-C/N = 20 až 70 -N/P = 2 až 10

-C/P = 75 až 150 -C/S = 100 až 300

Doplňky výživy, nezbytné pro vynález, jsou takové, které se používají v zemědělství s tradičními chemickými hnojivý. Pro biologickou dekontaminaci bylo také obhajováno použití komerčně dostupných komplexních hnojiv nebo jim podobných směsí, používaných podobným způsobem jako při běžném hnojení. Protože procesy degradace uhlovodíků jsou výrazně delší než procesy, které probíhají při vegetativní asimilaci u vyšších rostlin, byly preferovány směsi, podobné pomalým hnojivům. Popis takového použití je možno nalézt v mezinárodní přihlášce WO 91/19039 (Grace-Sierra Hort. Prod. Co.). Účinnost tohoto postupuje nicméně omezená, protože znečištění, o které jde, se skládá z uhlovodíků, které nejsou rovnoměrně rozptýleny v kontaminované půdě, a protože rozdělení doplňkové výživné látky, která se přidává v hydrofílní formě v pomalém hnojivu, nevytváří zcela takové podmínky, které jsou požadovány pro úplnou biologickou degradaci.

Podstata vynálezu

Vynález odstraňuje uvedenou nevýhodu tak, že se na půdu, kontaminovanou uhlovodíky nebo jinými biologicky degradovatelnými produkty, spolupůsobí dodáním zdroje výživných látek pro mikroorganismy ve dvojí formě, oleofílní a hydrofílní, spolu s prostředkem pro provzdušnění půdy.

Zdroj doplňkových živin pro mikroorganismy v oleofílní formě je odvozen z mikroemulzí živných látek typu N/P ve vodném roztoku, ve vnější fázi tvořené organickým ve vodě rozpustným rozpouštědlem. Tyto mikroemulze se popisují ve francouzském patentu č. 80 20178, publikovaným pod číslem 2,490,672 (S.N.E.A.P) a jeho osvědčení o doplnění č. 81 16626, publikovaném pod číslem 2,512,057.

- 1 CZ 284658 B6

Zdrojem hydrofilních doplňkových živných látek je programově rozptýlené hnojivo typu N/P/K, nebo jednodušeji typu N/P/O, protože zavedení draslíku není pro zamýšlené podmínky biologického odbourávání nezbytně nutné. Za účelem snadnějšího použití vynálezu je výhodné mít alespoň dva prostředky, například jeden 18/1/0 ajeden 15/7/0. Předkládaná hnojivá jsou připravena ve formě se zpomaleným uvolňováním, aby se zabránilo jejich příliš rychlému vymývání srážkami. Vytvoření nejvýhodnějších podmínek místního rozdělení doplňkových živin do míst, kde se vyskytuje znečištění uhlovodíky, zajišťuje pouze přirozená difúze. Proto se doporučuje dosáhnout rozdělení zrn hydrofilních látek v půdě tak rovnoměrné, jak jen to je možné, což vyžaduje jejich jemnějšího změní, než je tomu u obyčejných hnojiv. Zatímco tedy obvyklá hnojivá obsahují v jednom gramu 30 granulí, hydrofilní výživné látky podle předkládaného vynálezu mají od 100 do 200 granulí na gram. Navíc budou výrazně zbarveny, aby se zviditelnilo jejich rozdělení v průběhu jejich přidávání a míchání do zpracovávané půdy.

Aerační prostředek půdy usnadňuje postup dekontaminace aerobními bakteriemi. Pro tento účel se používají dřevěné hobliny, piliny, kukuřičné palice nebo sláma. Sláma, zvláště sláma trávovitých obilovin, je zvláště zajímavá, protože je to hydrofobní materiál, jehož vlastností se používalo ve struktuře doškových střech. Bylo pozorováno, že když byla sláma smísena s půdou, kontaminovanou uhlovodíky, část uhlovodíků jí byla stabilizována a tedy umístěna do podmínek, vhodných pro jejich biologickou degradaci, totiž na duté trubice slámy. Tento mechanismus se pravděpodobně zlepší v přítomnosti povrchově aktivních látek, vnesených mikroemulzí, používanou jako živná látka v hydrofobní formě. Rychlost a konečný efekt procesu dekontaminace se podstatně zlepší.

Pro provedení postupu je první věc, kterou je nutno udělat, potvrzení přítomnosti příslušné bakteriální flóry (Pseudomonas cichorii, Rhodococcus fascians, Athrobactus divers, atd.). Potvrzení se provádí bakteriálním testem, který spočívá v počítání bakterií kultivací na pevném aerobním médiu v Petriho misce. Následuje stanovení uhlíku, dusíku a fosforu v půdě a alespoň krátká analýza uhlovodíků, jako jsou alifatické, jejichž doba degradace řádově šest měsíců je relativně rychlá, a aromatické, jejichž degradace trvá podstatně déle (8-12 měsíců pro aromatické, 16 měsíců pro polycyklické). Z těchto dat se určí dávkování oleofílních a hydrofilních bakteriálních živin tak, aby poskytl celkový obsah C/N/P v ošetřené půdě optimální hodnoty přibližně 100/20/1. V prvním kroku se použije směsi oleofilní/hydrofilní živné látky 10/90. Čím více aromatických a polycyklických látek uhlovodíky obsahují, tím více se zvyšuje tento poměr. Pro ošetření terénu se začíná s postřikem hnojivém nebo práškovou oleofilní živnou látkou, s výhodou používané v koncentrované formě. Pokud je kontaminace intenzivní, ponechá se plocha v klidu, dokud se počáteční černá barva povrchu nezmění na hnědou nebo žlutohnědou. Obvykle tato změna vyžaduje 2 až 7 dní. Potom se na půdu nasype sláma v dávce 0,1 až 5 %, v závislosti na fyzikální charakteristice půdy, a v určené dávce granulovaná hydrofilní živná látka. Potom následuje intenzivní míchání, pomocí jakéhokoliv vhodného stroje, buď zemědělského nebo průmyslového. U mírně kontaminovaných půd probíhá posyp oleofilní živnou látkou a slámou, spojenou s hydrofilní živnou látkou, současně. Je možno nechat půdu ladem, nebo ji vytěžit a skládat na hromadách, v závislosti na nutnosti využívání ošetřených ploch. Biologický proces nastává během rozdílných časových období, obecně od 6 do 18 měsíců, podle intenzity znečistění a povahy znečisťujících uhlovodíků. Sleduje se postup biologické dekontaminace pravidelným odběrem vzorků a stanovením uhlovodíků. Půdy jsou považovány za dekontaminované, pokud jejich obsah uhlovodíků je snížen na úroveň nižší než 500 mg/kg, měřeno podle standardu ANFORNFT 90114 (úroveň platná k datu patentové přihlášky, kterou je možno modifikovat, aby vyhověla platným předpisům).

-2 CZ 284658 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Uzavřená označená oblast uvnitř opuštěné průmyslové zóny byla kontaminována motorovými mazivy a vrtacími oleji. Průměrná dávka uhlovodíků byla 62 gramů na kilogram půdy. Test na přítomnost aerobních bakterií vyšel pozitivně, s celkovým obsahem aerobní flóry 4 x 10⁷ bakterií na gram půdy. Byly použity a sledovány následující faktory:

- oleofilní živná látka, dostupná pod označením INIPOL® EAP22 (CECE S.A.), která je mikroemulzí s poměrem N/P 10/1 s hustotou přibližně 0,996, v dávce 100 g/m²;

- láma, rozprostíraná v dávce 1 % objemové;

- hydrofilní živná látka s poměrem N/P/K 15/7/0, dostupná pod označením INIPOL® SP2 (CECA S.A.), tmavě zelené kuličky (200 granulí/gram), chráněné antidifúzní vrstvou, používané v koncentraci 1000 g/m².

Oleofilní živná látka byla rozprašovačem nastříkána na povrch půdy a místo bylo ponecháno 8 dní. Potom byla ručně rozprostřena sláma (1 % objemové) a granule hydrofilní živné látky. Míšení půdy se provádělo mechanickou radlicí postupně třikrát, dokud nevznikla homogenní směs.

Materiál byl potom vytěžen a umístěn na hromadách přibližně 5 metrů širokých a 25 metrů dlouhých o výšce 1,5 m v prostoru, který byl chráněn geofólií. Byla určována změna v obsahu uhlovodíků (tabulka 1).

Tabulka 1

Celkový obsah uhlovodíků (ppm) jako funkce času
Čas	Počátek	2 měsíce	4 měsíce	6 měsíců	8 měsíců
Zóna 1	62 028	27 765	5031	939	114

O 8 měsíců později byla dekontaminovaná zemina ponechána na místě na vytvoření volného prostranství.

Příklad 2

Ošetřovaná půda byla silně kontaminována rozpouštědly barev. Po prvním zásahu na místě olejovým válcem (oleophilic cylinder) (viz francouzský patent, publikovaný pod číslem 2,528,412), který měl zamezit uvolňování uhlovodíků na povrchu, byl celkový obsah uhlovodíků v půdě k ošetření 965 mg/kg, z toho 57 mg/kg připadalo na toluen. Bakteriální test zjistil přítomnost aerobních bakterií adaptovaných na biologickou degradaci lehkých aromátů (3 x 10⁸bakterií na gram půdy).

Podmínky ošetření byly následující:

- oleofilní živná látka INIPOL® EAP22 byla rozprášena v dávce 100 g/m²;

-3 CZ 284658 B6

- hydrofilní živná látka s poměrem N/P/K 18/1/10, dostupná pod označením INIPOL® SPI (CECA S.A.), v koncentraci 500 g/m²;

- tři cykly míchání s půdou.

Materiál byl potom vytěžen a umístěn na 10 hromadách 5 metrů širokých a 50 metrů dlouhých o výšce 1,5 m na ploše odolné proti vodě. Ve středu hromad bylo instalováno několik perforovaných trubek pro zabezpečení ventilace materiálu. Změny parametrů byly následující:

Tabulka 2

Čas	Počátek	1 měsíc	3 měsíce	6 měsíců
Celkové uhlovodíky (ppm)	965	895	382	48
Toluen (ppm)	57	< v počátku	< v počátku	< v počátku

O 6 měsíců později byla dekontaminovaná zemina ponechána a rozprostřena na místě.

Postup je možno použít na zeminu, ve které jsou přítomny vhodné bakterie pro biologickou degradaci uvažovaných uhlovodíků. Postup podle vynálezu je rovněž použitelný pro sterilní kontaminované půdy, které se nejprve zaočkují bakteriemi.

Způsob regenerace půdy je také použitelný u kontaminací chemickými látkami, například barvami nebo jinými biologicky odbouratelnými látkami.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob regenerace půd, znečištěných uhlovodíky, ve kterých je aktivita endogenní mikrobiální flóry, vhodné pro degradaci mikroorganismů, podporována přídavkem živin, které jsou v nedostatku vzhledem k optimálnímu poměru C/N/P pro růst bakterií 100/20/1, vyznačující se tím, že se na ošetřovanou půdu aplikuje:

- živina typu N/P v oleofilní formě,

- živina typu N/P/K v hydrofilní formě, a

- strukturovací látka pro provzdušnění.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že živinou typu N/P voleofilní formě je mikroemulze typu roztoku solí N/P v uhlovodíkovém rozpouštědle, rozpustném v tucích.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že živina typu N/P/K v hydrofilní formě je ve formě granulí solí N/P/K, obklopených protidifuzní zábranou. ⁴
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se na ošetřovanou půdu aplikují granule takové velikosti, aby jich bylo 100 - 200 na gram.

-4CZ 284658 B6
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se na ošetřovanou půdu aplikují granule, které jsou výrazně zbarveny.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že strukturovací látkou pro provzdušnění je sláma.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se provádí:

- (a) rozprášení oleofilní živné látky na povrchu půdy, určené k ošetření, potom

- (b) rozprostření strukturovací látky a hydrofilní živné látky, a potom

- (c) míšení ošetřované půdy pro dosažení dokonalé směsi všech složek.
8. Způsob podle nároku, 7, vyznačující se tím, že se fáze (b) postupu odloží o 0 až 7 dní.
9. Způsob podle některého z nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že ošetřovaná zemina se ponechá na místě, dokud obsah uhlovodíků nepoklesne na žádanou úroveň koncentrace.
10. Způsob podle některého z nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že ošetřená zemina se vytěží a ponechá na hromadách, dokud obsah uhlovodíků nepoklesne na žádanou úroveň koncentrace.