CZ297359B6 - Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky - Google Patents

Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky Download PDF

Info

Publication number
CZ297359B6
CZ297359B6 CZ20022028A CZ20022028A CZ297359B6 CZ 297359 B6 CZ297359 B6 CZ 297359B6 CZ 20022028 A CZ20022028 A CZ 20022028A CZ 20022028 A CZ20022028 A CZ 20022028A CZ 297359 B6 CZ297359 B6 CZ 297359B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
whey
remediation
application
concentrations
groundwater
Prior art date
Application number
CZ20022028A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20022028A3 (cs
Inventor
Hercík@Ferdinand
Machácková@Jirina
Original Assignee
Earth Tech Cz S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Earth Tech Cz S.R.O. filed Critical Earth Tech Cz S.R.O.
Priority to CZ20022028A priority Critical patent/CZ297359B6/cs
Publication of CZ20022028A3 publication Critical patent/CZ20022028A3/cs
Publication of CZ297359B6 publication Critical patent/CZ297359B6/cs

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Vynález resí sanaci zemin a podzemních vod kontaminovaných chlorovanými uhlovodíky vytvorením redukcního prostredí, s pouzitím sladké nebo kyselé mlékárenské syrovátky jako organického substrátu metodou reduktivní dehalogenace, bez nutnosti cerpat podzemní vodu nebo tezit kontaminovanou zeminu.

Description

Sanace chlorovaných uhlovodíků v podzemních vodách a zeminách v redukčních podmínkách aplikací syrovátky
Oblast techniky
Vynález řeší provozní sanaci zemin a podzemních vod kontaminovaných chlorovanými alifatickými uhlovodíky, respektive chloroetheny, metodou in šitu. Předmětem sanace jsou kontaminované horniny pod hladinou podzemních vod. Mezi chlorované ethery se řadí tetrachlorethen (PCE), trichlorethen (TCE), izomery dichlorethenu (1,1-DCE, cis-l,2-DCE, trans-l,2-DCE a vinylchlorid (VC).
V posledním desetiletí se v zahraničí pro odstranění kontaminace podzemní vody chloroetheny rozšířilo používání biologických metod reduktivní dehalogenace. Princip metody spočívá v řízeném zavádění organického média do kontaminovaných podzemních vod a zemin s cílem vyvolat a dlouhodobě udržet redukční prostředí. V redukčních podmínkách se chloroetheny působením anaerobních bakterií (tzv. dehalorespirací) rozkládají na neškodné látky.
Tyto postupy jsou při sanaci znečištění většinou účinnější a levnější než klasické sanační metody spočívající v dlouhodobém čerpání a čištění podzemních vod.
Dosavadní stav techniky
Pro podporu reduktivní dehalogenace lze k sanaci chloroethenů použít různé organické substráty - cukrovamickou třtinovou melasu, metanol, mléčnan, kvasničný extrakt, rostlinné oleje a další látky.
Syrovátka byla podle lineárních údajů testována jako jeden z organických substrátů pro reduktivní dehalogenaci pouze v laboratorním měřítku. T.D. Di Stefano, R. Bral (2000) in G.D., Wickramanayake, A.R. Gavaskar, A. S.C. Chen (ed.): Bioremediation and Phytoremediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds, The Second intemational Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds, Battele Memoriál Institute, USA, 2000:
Laboratorní zkoušky autorů T.D. Di Sterano, R. Bral spočívaly v testování vodných roztoků, do kterých se zavedlo známé množství PCE. Anaerobní biodegradace se podporovala inokulaci anaerobních bakteriálních kultur získaných z kalů vznikajících při úpravě splaškových vod a přídavkem zvoleného substrátu (melasa, syrovátka, silážní šťávy, cukr, netučné mléko). Testy se prováděly v 70 ml lahvích bez přítomnosti horninového materiálu po dobu 100 dnů. Testy nebyly zaměřeny na úplné odstranění kontaminace (což je cílem sanace horninového prostředí), ale pouze na ověření, zda a do jakého stupně zvolený substrát podporuje dehalogenaci ve vodném prostředí. Cílem testů bylo vytipovat vhodné organické substráty, které by bylo možné použít pro budoucí sanační práce.
V provozním ani poloprovozním měřítku, tj. pro aplikaci do horninového prost ředí s cílem odstranit kontaminaci v systému podzemní voda - horniny a zeminy saturované zóny, se syrovátka k sanaci chloroethenů reduktivní dehalogenaci zatím nepoužívala.
Podstata vynálezu
Přihlašovatel aplikoval v letech 2000 až 2002 metodu reduktivní dehalogenace s použitím syrovátky jako organického média k sanaci podzemních vod a zemin kontaminovaných PCE na dvou lokalitách. Sanace probíhala in sítu to znamená bez výkopových prací nebo čerpání v areálech závodů, které byly v provozu. Byly sanovány prostory o rozloze 2500 m2, respektive 750 m2 do
-1 CZ 297359 B6 hloubky 2 m, respektive 8 m pod hladinou podzemní vody. Sanace byla již v obou závodech úspěšně ukončena.
Přihlašovatel navrhl a ověřil:
1. aplikaci syrovátky prostřednictvím vrtné sítě a zasakovacích drénů,
2. postup dávkování syrovátky do horninového prostředí,
3. filtraci syrovátky před zasáknutím,
4. gravitační nebo tlakovou infiltraci syrovátky do vrtné sítě,
5. promytí vrtů čistou vodou po aplikaci jako prevenci snížení jímací schopnosti vrtů,
6. provozní koncentraci syrovátky (1000 až 5000 mg/1 jako CHSKCr) potřebnou pro sekvenční degradaci PCE až na koncové produkty,
7. limitní koncentraci syrovátky (min. 150 mg/1 jako CHSKCr) potřebnou pro sekvenční degradaci PCE až na koncové produkty,
8. monitoring a vyhodnocení procesu degradace (viz níže),
9. délku procesu degradace 12 až 18 měsíců,
10. použitelnost autochtonních bakteriálních populací pro efektivní dehalogenaci.
Princip reduktivní dehalogenace (tzv. dehalorespirace) spočívá v tom, že chlorované uhlovodíky jsou v anaerobním prostředí některými mikroorganismy při respiraci využívány jako alternativní akceptor elektronu. Atomy chloru jsou v molekule chloroetheru nahrazovány vodíkem. Reduktivní dehalogenaci dochází k postupné transformaci perchloroethylenu na trichloroethylen, dále na dichloroethylen (především cis-l,2-dichloroethylen), vinylchlorid až ethen.
Pro optimální průběh tohoto procesuje nutné v horninách pod hladinou podzemních vod vytvořit redukční, anaerobní prostředí, čehož se dosáhne aplikací snadno biologicky rozložitelných látek s obsahem minerálních živin. Aplikovaný substrát také slouží jako zdroj vodíkových iontů a donor elektronů při vlastní dehalogenaci.
Pro hodnocení průběhu biologické sanace je určující sledování vzájemného poměru jednotlivých chloroethenů. Pro první fázi sanace je charakteristická transformace perchloroethylenu až na dichlorethylen. Koncentrace perchloroethylenu a trichlorethylenu klesají na jednotky až desítky pg/l, koncentrace dichloroethylenu narůstá, někdy i překračuje koncentraci vyšších chloroetherů.
V druhé fázi následuje transformace dichloroethylenu na vinylchlorid až ethylen a pokles koncentrací všech chloroethenů.
V mnoha případech při použití jiných substrátů se proces dehalogenace zastaví na cis—1,2— dichloroethylenu, což neumožňuje sanaci ukončit. Na provozovaných lokalitách bylo ověřeno, že aplikací syrovátky k této limitaci procesu nedochází.
Délka sanačního procesuje závislá na koncentracích kontaminantů, propustnosti a složení hornin. Reduktivní dehalogenace chloroethenů ve zmíněných závodech pomocí syrovátky probíhala 12 až 18 měsíců.
Reduktivní dehalogenace pomocí syrovátky je efektivní v tom, že se provádí pouze periodicky podle výsledků monitoringu koncentrací kontaminantů a substrátu. V období mezi aplikacemi není sanační činnost nutná, což přináší značné finanční úspory.
Výhodou syrovátky jako substrátu je, že zaručuje úplnou degradaci PCE až k vzniku ethenu, jednoduchá aplikace, nízká cena a poměrně snadná dostupnost na trhu. Povolení aplikace
-2CZ 297359 B6 syrovátky do horninového prostředí lze od státní správy získat snadněji než u jiných substrátů, protože se jedná o vedlejší produkt potravinářského průmyslu, který obecně nevyvolává obavy.
Přehled obrázků na výkrese
Graf 1 uvádí vývoj koncentrací chloroethenů v podzemní vodě vrtu EP-11 při sanačním čerpání, nárůst koncentrací chloroethenů po skončení a výrazný pokles koncentrací po aplikaci syrovátky.
Graf 2 uvádí vývoj koncentrací chloroethenů v podzemní vodě vrtu EP-44 při sanačním čerpání, nárůst koncentrací chloroethenů po skončení čerpání a výrazný pokles koncentrací po aplikaci syrovátky.
Graf 3 uvádí vývoj koncentrací chloroethenů v podzemní vodě vrtu LT-1 v ohnisku znečištění v průběhu sanačního čerpání v letech 1939 až 2001, kdy došlo k minimálnímu snížení koncentrací. Po skončení čerpání došlo k nárůstu koncentrací chloroethenů a následně k výraznému poklesu koncentrací po aplikaci syrovátky v roce 2002.
Graf 4 uvádí vývoj koncentrací chloroethenů v podzemní vodě vrtu LT-2 na okraji ohniska znečištění v průběhu sanačního čerpání v letech 1998 až 2001, kdy došlo k minimálnímu snížení koncentrací. Po skončení čerpání došlo k nárůstu koncentrací chloroethenů a následně k výraznému poklesu koncentrací po aplikaci syrovátky v roce 2002.
Pozn. koncentrační údaje jsou v logaritmickém měřítku.
Příklady provedeni vynálezu
Syrovátka je vedlejší produkt mlékárenského průmyslu. Je to vodný roztok obsahující 6 až 7 % sušiny. Z uvedeného množství sušiny náleží 4 až 6 % laktóze, 0,7 % minerálním látkám z mléka (Cf, PO4 3', Na+, Ca2+). Kyselina mléčná a mléčné bakterie tvoří 0,1 až 0,3 %. Obsah kaseinu je průměrně 0,1 %.
Organické látky obsažené v syrovátce patří k biologicky snadno rozložitelným. Poměr BSK5/TSK laktózy je 0,54, přičemž teoretický poločas setrvání laktózy ve vodě v aerobních podmínkách by byl přibližně 5 dnů. Anaerobní procesy mají řádově nižší intenzitu, teoretický poločas setrvání lze tedy předpokládat cca 50 dnů. Při provozní aplikaci syrovátky byla rychlost odbourávání organiky vyšší, během 1 měsíce klesla koncentrace organických látek (sledováno jako CHSKCr) na cca 7 % původní hodnoty.
Infiltrace syrovátky jako klíčový krok sanace vyvolá přechodné zvýšení hodnoty CHSKcr podzemní vody. Aplikované organické látky se v průběhu několika měsíců působením mikroorganismů rozloží. Sanační firma ověřila, že pro účinnou dehalogenaci (až k ethenu) je v sanovaném kolektoru nutno dosáhnout koncentrace substrátu 1000 až 5000 mg/1 (sledováno jako CHSKcr).
Čistá přefiltrovaná syrovátka se neředěná infiltruje do podzemních vod pomocí sanačních hydrogeologických vrtů, horizontálních drénů, air spargingových vrtů (vrty pro vhánění stlačeného vzduchu do podzemních vod) nebo pomocí speciálních infiltračních vrtů, popř. zařazených sond. Množství syrovátky se volí tak, aby se po dobu minimálně jednoho roku udržela v podzemní vodě koncentrace CHSKcr, v rozmezí 1000 až 5000 mg/1.
Na lokalitě 1 byla syrovátka aplikována v průběhu 1 roku ve čtyřech dávkách. Do každého vrtu byly infiltrovány 4m3 syrovátky, celkem 16 m3. Na lokalitě 2 se aplikovalo během 18 měsíců
-3CZ 297359 B6 celkem 32 m3 syrovátky prostřednictvím zasakovacího drénu, ventilových a čerpacích sanačních vrtů.
Pro hodnocení kinetiky a účinnosti reduktivní dehalogenace je zásadní sledování změn koncentrací a vzájemného poměru jednotlivých chloroethenů.
Průběh dehagenace na lokalitě 1 ukazují grafy 1,2. Koncentrace chloroethenů v podzemní vodě silně kolísají, proto mají grafy logaritmické měřítko. Graf 1 ukazuje rychlý pokles koncentrací vyšších chloroethenů po aplikaci syrovátky ve vrtu EP-11 a zvýšení koncentrace vinylchloridu po 6 měsících sanace. Po 12 měsících sanace došlo k výraznému poklesu koncentrací všech chloroethenů.
Graf 2 znázorňuje obdobný průběh sanace ve vrtu EP-44, tedy došlo v závěru sanace k mírnému zvýšení koncentrací chloroethenů. Substrát pro biodegradaci se vyčerpal a došlo k zastavení biodegradačního procesu. Chloroetheny uvolňované ze zeminy do podzemní vody se přestaly biodegradovat. Koncentrace však byly nižší, než cílové limity sanace a proto se v aplikaci substrátu již nepokračovalo.
Grafy 3 a 4 ukazují průběh reduktivní dehalogenace na lokalitě 2. I zde po aplikaci syrovátky došlo během 12 měsíců k výraznému snížení koncentrací chloroethenů. V závěru sanace bylo také zjištěno mírné zvýšení koncentrací C1U, způsobené ukončení aplikace substrátu. Koncentrace jsou však řádově nižší než sanační limity.

Claims (1)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Použití sladké nebo kyselé mlékárenské syrovátky jako organického substrátu pro sanace chlorovaných uhlovodíků kontaminujících podzemní vodu a zeminu in sítu metodou reduktivní dehalogenace, bez nutnosti čerpat podzemní vodu nebo těžit kontaminovanou zeminu.
CZ20022028A 2002-06-11 2002-06-11 Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky CZ297359B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20022028A CZ297359B6 (cs) 2002-06-11 2002-06-11 Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20022028A CZ297359B6 (cs) 2002-06-11 2002-06-11 Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20022028A3 CZ20022028A3 (cs) 2004-07-14
CZ297359B6 true CZ297359B6 (cs) 2006-11-15

Family

ID=32602095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20022028A CZ297359B6 (cs) 2002-06-11 2002-06-11 Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ297359B6 (cs)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ300088B6 (cs) * 2007-05-23 2009-01-28 Dekonta, A. S. Substrát pro sanaci halogenovanými uhlovodíky kontaminovaného horninového prostredí metodou reduktivní dechlorace in-situ, zpusob jeho aplikace a zarízení k provádení tohoto zpusobu
CZ301390B6 (cs) * 2006-08-03 2010-02-10 Dekonta, A. S. Zpusob sanace horninového prostredí kontaminovaného chlorovanými ethyleny metodou in-situ chemické oxidace s prodlouženým sanacním efektem
CZ303568B6 (cs) * 2011-04-12 2012-12-12 DEKONTA, a.s. Zpusob cištení kontaminovaných zemin, vod a usazenin

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ301390B6 (cs) * 2006-08-03 2010-02-10 Dekonta, A. S. Zpusob sanace horninového prostredí kontaminovaného chlorovanými ethyleny metodou in-situ chemické oxidace s prodlouženým sanacním efektem
CZ300088B6 (cs) * 2007-05-23 2009-01-28 Dekonta, A. S. Substrát pro sanaci halogenovanými uhlovodíky kontaminovaného horninového prostredí metodou reduktivní dechlorace in-situ, zpusob jeho aplikace a zarízení k provádení tohoto zpusobu
CZ303568B6 (cs) * 2011-04-12 2012-12-12 DEKONTA, a.s. Zpusob cištení kontaminovaných zemin, vod a usazenin

Also Published As

Publication number Publication date
CZ20022028A3 (cs) 2004-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brown et al. Bioremediation of oil spills on land
Spain et al. Excessive bacterial decomposition of H2O2 during enhanced biodegradation
Ellis et al. Bioremediation of a creosote contaminated site
US20070297858A1 (en) Method for remediating a contaminated site
US6001252A (en) In situ anaerobic dehalogenation
Zhang et al. Bioaugmented soil aquifer treatment for P-nitrophenol removal in wastewater unique for cold regions
WO2024123957A2 (en) Method and composition for the remediation of contaminants
CN213763431U (zh) 一种污染土壤原位好氧生物修复系统
Thomas et al. Subsurface microbial ecology and bioremediation
JP4770767B2 (ja) 土壌及び地下水の浄化方法
US7381337B2 (en) Gel-based remedial additive for remediation of environmental media and method of use
CZ297359B6 (cs) Sanace chlorovaných uhlovodíku v podzemních vodách a zeminách v redukcních podmínkách aplikací syrovátky
US7141170B2 (en) Halogenated solvent remediation
Harrison et al. Sorption and enhanced biodegradation of trace organics in a groundwater reclamation scheme—Gloucester site, Ottawa, Canada
JP3051047B2 (ja) 土壌微生物を用いた汚染土壌の浄化方法及び浄化システム
CN108328856A (zh) 一种低浓度有机污染地下水的原位修复工艺及其应用
Singh et al. Toxicity and treatability of leachate: application of UASB reactor for leachate treatment from Okhla landfill, New Delhi
JP4835486B2 (ja) 土壌及び地下水の浄化方法
Sorel et al. Vitamin B12 and reduced titanium for remediation of residual chlorinated solvents: field experiment
Ohashi et al. Field demonstration of biostimulation with wine pomace extract at a chloroethene contaminated site
JP3695348B2 (ja) 土壌および/または地下水の汚染物質処理剤および処理方法
Azizian et al. Push-pull test evaluation of the in situ aerobic cometabolism of chlorinated ethenes by toluene-utilizing microorganisms
Moretti In situ bioremediation of DNAPL source zones
Saul Aerobic cometabolism of halogenated aliphatic hydrocarbons: a technology overview
JP2004025158A (ja) 汚染地層浄化方法およびその装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20090611