DD280116A1

DD280116A1 - METHOD FOR THE COMBINED PHYSICO-BIOTECHNICAL CONTROL OF CONTESTED CONTAMINATIONS WITH FLUID AND GROUNDWATER CONTAMINANTS

Info

Publication number: DD280116A1
Application number: DD32575189A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Schmaland
Original assignee: Wasserwirtschaftsdirektion Ode
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten physikalisch-biotechnischen Bekaempfung von Bodenkontaminationen mit Schadstoffen. Sie ist in der Wasserwirtschaft und in allen Bereichen verwendbar, die mit der Foerderung bzw. Herstellung, dem Vertrieb und der Anwendung von Stoffen befasst sind, die in der Umwelt als Schadstoffe wirksam werden koennen, wie z. B. Petrolchemie, sonstige chemische Industrie, Tanklager, Tankstellen und Einrichtungen der Agrochemie. Erfindungsgemaess werden Grundwasser- und Bodenkontaminationen mit Schadstoffen dadurch bekaempft, dass durch Zugabe von Wasser, chemischen Hilfsstoffen, Duengemitteln und Wasserstoffakzeptoren der mikrobielle Abbau von Schadstoffen sowie durch das Wasser und die chemischen Hilfsstoffe auch die Herausloesung der Schadstoffe aus Boden und/oder Grundwasserleiter gefoerdert werden.The invention relates to a method for combined physical-biotechnical Bekkaempfung of soil contaminants with pollutants. It is useful in the water industry and in all areas related to the promotion, manufacture, distribution and use of substances that can be harmful to the environment, such as: Petrochemicals, other chemical industries, tank farms, petrol stations and agrochemical facilities. According to the invention, groundwater and soil contaminations with pollutants are combated by the fact that the addition of water, chemical auxiliaries, fertilizers and hydrogen acceptors promotes the microbial decomposition of pollutants as well as the removal of pollutants from the soil and / or aquifers by the water and chemical auxiliaries.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung ist in der Wasserwirtschaft und in allen Bereichen verwendbar, die mit der Förderung bzw. Herstellung, dem Vertrieb und der Anwendung von Stoffen befaßt sind, die in der Umwelt als Schadstoffe wirksarr werden können, wie z. B. Petrolchemie, sonstige chemische Industrie, Tanklager, Tankstellen und Einrichtungen der Agrochemie.The invention is useful in the water industry and in all sectors involved in the production or production, distribution and use of substances which can be harmful to the environment as pollutants, such as e.g. Petrochemicals, other chemical industries, tank farms, petrol stations and agrochemical facilities.

Characteristic of the known state of the art

Bekannt sind Verfahren, die auf der Ausbringung speziell adaptierter Mikroorganismenpopulationen in speziellen Nährmedien beruhen und auch eine spezielle Technik für die Ausbringung erfordern (Biodetox Schaumverfahren, Erdöl-Erdgas-Kohle, Hamburg/Wien 12/86) (WO 85/0210S, WO 85/02197) Verfahren, die besonders ein natürlich vorkommendes Bakterium stimulieren sollen (Technische Gemeinschaft 11 /88, S. 14). Oder Verfahren, die außerdem spezielle technische Vorrichtungen verlangen, mit denen der kontaminierte Boden behandelt wird (Prospekt der Cell GmbH 1988).Methods are known which are based on the application of specially adapted microorganism populations in special culture media and also require a special technique for the application (Biodetox foam method, petroleum natural gas coal, Hamburg / Vienna 12/86) (WO 85 / 0210S, WO 85 / 02197) Processes intended to stimulate a naturally occurring bacterium (Technical Community 11/88, p. 14). Or procedures that also require special technical devices with which the contaminated soil is treated (prospectus of Cell GmbH 1988).

Der Nachteil derartiger Verfahren besteht darin, daß für die nicht planbaren sporadisch auftretenden Havarien eine Vielzahl von speziellen Mikroorganismen und Präperaten mit hohem Aufwand in Reserve zu halten und im Havariefall an den Ort der Havarie zu bringen sind. Dabei besteht ständig die Gefahr der Degeneration der Populationen. Die spezielle Technik ist nur mit großem Aufwand an den Ort der Havarie zu bringen.The disadvantage of such methods is that for the unpredictable sporadic accidents occurring to hold a variety of special microorganisms and preparations with great effort in reserve and bring in the event of an accident to the site of the accident. There is always the danger of degeneration of the populations. The special technology can only be brought to the place of the accident with great effort.

Einzelne Arten oder durch das künstliche Medium in ihr^r Artenzahl, eingeschränkte Populationen, sind für den stufenweisen Abbau der Schadstoffe und die Umwandlung in unschädliche gasförmige Stoffe oder natürliche Bodenbestandteile weniger geeignet. Bekannt ist ein Verfahren, bei dem Bodenkontaminationen durch Kompostierung des kontaminierten Bodens mit Dünge- und Hilfsstoffen biotechnisch bekämpft werden. Diese Verfahren ist insbesondere bei tiefreichenden Kontaminationen oder an unzugänglichen Stellen ungeeignet, weil der Aushub des Bodens an diesen Stellen zu aufwendig oder nicht möglich ist.Individual species or the artificial medium in their number of species, restricted populations, are less suitable for the gradual degradation of the pollutants and the conversion into innocuous gaseous substances or natural soil constituents. A process is known in which soil contaminants are combated biotechnically by composting the contaminated soil with fertilizers and auxiliaries. This method is particularly unsuitable for deep contamination or in inaccessible places, because the excavation of the soil at these sites is too expensive or not possible.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Schadstoffe aus kontaminierten Böden und aus kontaminierten GrundwassG.leitern ohne umfangreiche Erdbewegungen durch Abbau und/oder Herauslösen entfernt werden.The object of the invention is to develop a method by means of which the pollutants are removed from contaminated soils and from contaminated groundwater ladders without extensive earthmoving by decomposition and / or dissolution.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe tiefreichende Schadstoff kontaminationen des Bodens und des Grundwassers aus Havarien oder Altlasten biotechnisch vor Ort bekämpft werden. Durch das Verfahren soll die für den Schadstoffabbau und für die Herauslösung der Schadstoffe aus Boden und Grundwasser erforderliche Zeit auf ein Bruchteil der des natürlichen Prozesses verkürzt werden. Dabei soll der Boden gegen Ende des Prozesses wieder als gesunder Pflanzenstandort geeignet sein und soll Grundwasserkontaminationen vorgebeugt bzw. sollen bereits vorhandene behoben werden.The object of the invention is to develop a method by which deep contaminant contaminants of the soil and groundwater from disasters or contaminated sites are biotechnically fought on site. The process is intended to reduce the time required for pollutant removal and the release of pollutants from soil and groundwater to a fraction of that of the natural process. At the end of the process, the soil should once again be suitable as a healthy plant location and should prevent groundwater contamination or should be remedied already existing.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß durch die Zugabe von Wasser, Wasserstoffakzeptoren, Düngemitteln und chemischen Hilfsstoffen der mikrobiologische Abbau sowie durch das Wasser und die chemischen Hilfsstoffe die Herauslösung der Schadstoffe aus Boden und Grundwasserleiter gefördert werden.According to the invention, this object is achieved in that the extraction of pollutants from soil and aquifers are promoted by the addition of water, hydrogen acceptors, fertilizers and chemical auxiliaries of the microbiological degradation and by the water and chemical auxiliaries.

Vorzugsweise sind als Wasserstoffakzeptor^ die Salze der Salpetersäure (Nitrate) einzusetzen, die gleichzeitig als N-Dünger wirken. Als chemische Hilfsstoffe dienen Stoffe, die der Bodenpopulation den Zugang zu dem Schadstoff in bekannter Weise erleichtern.The hydrogen acceptor used is preferably the salts of nitric acid (nitrates) which simultaneously act as N fertilizer. As chemical auxiliaries are substances that facilitate access to the pollutant in a known manner to the soil population.

Erfindungsgemäß wird der kontaminierte Boden bzw. das kontaminierte Grundwasser mit Wasser, Hilfsstoffen und Düngemitteln sowie dem Wasserstoffakzeptor über die gesamte kontaminierte Schicht gleichmäßig versorgt.According to the invention, the contaminated soil or the contaminated groundwater is uniformly supplied with water, auxiliaries and fertilizers as well as the hydrogen acceptor over the entire contaminated layer.

Bei geeigneten Gelände- und technischen Bedingungen wird die obere kontaminierte Schicht ausgekoffert und zur Förderung des Schadstoffabbaus in bekannter Weise kompostiert. Die entstandene Senke wird mit Wasser unter Zumischung von Hilfsstoffen, Wasserstoffakzept">ren und Düngemitteln oder mit geeignetem Abwasser überstaut. Dadurch werden gleichzeitig die Abbau- und Auswaschungsprozesse gefördert. Nachteilige Wirkungen werden über Brunnen oder Schutzgalerie abgefangen.Under suitable terrain and technical conditions, the upper contaminated layer is dumped and composted to promote pollutant degradation in a known manner. The resulting sink is dammed up with water mixed with auxiliaries, hydrogen and fertilizers or with suitable wastewater, which simultaneously promotes the extraction and leaching processes and counteracts adverse effects via wells or protective galleries.

Das Wasser mit Hilfsstoffen, Wasserstoffakzeptor und Düngemitteln oder das eingesetzte Abwasser können auch in bekannter Weise über Bewässerungseinrichtungen und Vorrichtungen zur Behandlung von tieferen Bodenschichten oder Grundwasserleitern eingebracht werden. Die Zugabe der Düngemittel, des Wasserstoffakzeptors und des Wassers oder die Zugabe des Abwassers verfolgt das Ziel, im Boden eine optimale Nährlösung für Bakterien herzustellen, in der insbesondereder emulgierte Schadstoff und der Hilfsstoff selbst als Kohlenstoffquelle dienen. Als Hilfsstoffe sind in bekannter Waise Stoffe, die Krenzresistenz mit den Schadstoffen auslösen, zu wählen. Geeignete Abwasser sind solche, die möglichst alle zuzuführenden Stof»e, d.h. Nitrate, Tenside sowie Phosphor und Kalium, bei einem möglichst gerif.yen Gehalt an organischer Substanz und an abbauresistenten Schadstoffen enthalten.The water with excipients, hydrogen acceptor and fertilizers or the wastewater used can also be introduced in a known manner via irrigation facilities and devices for the treatment of deeper soil layers or aquifers. The addition of the fertilizer, the hydrogen acceptor and the water or the addition of the waste water has the aim to produce in the soil an optimal nutrient solution for bacteria, in which in particular the emulsified pollutant and the excipient itself serve as carbon source. As adjuvants in known orphan substances, which cause Krenzresistenz with the pollutants to choose. Suitable waste waters are those which contain as many as possible of the substances to be supplied, i. Nitrates, surfactants and phosphorus and potassium, with as gerif.yen content of organic matter and degradation-resistant pollutants included.

Die Zugabe des Wasserstoffakzeptors und der Düngemittel wird bei Bedarf in mehrere Gaben eingeteilt, um die Hemmung der Bakterien durch das Substrat zu vermeiden. Insgesamt ist mindestens der stöchiometrisch erforderliche Aufwand einzusetzen.The addition of the hydrogen acceptor and fertilizers is divided into multiple administrations as needed to avoid inhibition of the bacteria by the substrate. Overall, at least the stoichiometrically required effort to use.

Bei Verwendung von Nitraten wird durch einen Überschuß der Anteil für die N-Düngung berücksichtigt. Erfindungsgemäß wird nach Herstellung der optimalen Bedingungen, sofern relativ sterile Verhältnisse vorliegen, mit Kulturen adaptierter Bakterien in wäßriger Lösung angeimpft.When nitrates are used, an excess makes up for N fertilization. According to the invention, after production of the optimal conditions, if relatively sterile conditions are present, inoculated cultures of adapted bacteria in aqueous solution.

Diese Kulturen werden hergestellt, indem eine Bodenaufschlämmung in einer Lösung aus dem jeweiligen Schadstoff mit den Hilfsstoffen, Düngemitteln und dem Wasserstoffakzeptor bis zur Massenvermehrung gelagert wird. Danach wird sie mit den Hilfsstoffen, Düngemitteln und dem Wasserstoffakzeptor ausgebracht.These cultures are prepared by storing a bottom slurry in a solution of the respective pollutant with the excipients, fertilizers and the hydrogen acceptor until mass propagation. Then it is applied with the excipients, fertilizers and the hydrogen acceptor.

Durch die Kombination der Förderung von Abbauvorgängen und Auswaschungsprozessen wird die Entfernung von Schadstoffen aus Boden und Grundwasser in nur 1 bis 2 Jahren, gegenüber 50 bis 70 Jahren bei unbeeinflußtem Verlauf, erreicht. Schutzgalerien für die frinkwassergewinnung entfallen oder können wieder außer Betrieb genommen werden.Combining the mining and leaching processes, the removal of pollutants from soil and groundwater can be achieved in just 1 to 2 years, compared to 50 to 70 years with unaffected flow. Protection galleries for the production of drinking water no longer apply or can be taken out of service again.

embodiments

Die Erfindung wird nachstehend an 4 Beispielen erläutert.The invention is explained below with 4 examples.

Example 1:

Ein Tankfahrzeug mit 5m³ einer Pflanzenschutzmittellösung für den Einsatz im Feldbau mit 300g/m³ Dithiophosphorsäure-O,0-dimethyl-N-methylamino-carboxymethylester (Dimethoat, C₅H₁₂NO₃PS₂) läuft infolge einer Havarie aus. Der Inhalt verbreitet sich über eine Fläche von 50m² und dringt unter Verdünnung mit dem Bodenwasser 4m tief ein und erreicht den Grundwasserleiter. Die Feldkapazität des anstehenden Bodens ist 10VoI.-%.A tanker with 5m ^{3 of} a crop protection solution for field use with 300g / m ³ dithiophosphoric acid O, 0-dimethyl-N-methylamino-carboxymethyl ester (dimethoate, C ₅ H ₁₂ NO ₃ PS ₂ ) runs out as a result of an accident. The content spreads over an area of 50m ² and penetrates under dilution with the soil water 4m deep and reaches the aquifer. The field capacity of the upcoming soil is 10VoI .-%.

Zur Sanierung werden vom Grundwasserleiter beginnend und nach oben ansteigend 20m³ einer wäßrigen Lösung von 170g/l NaNO₃, 0,1 g/l des Triethanolammoniumsalzes des Phosphorsäuremono/diesthergemisches einer synthetischen Fettalkohols sowie Phosphor und Kaliumdünger mit 0,2 g/l P und 0,7 g/l K, die mit Calziumhydroxyd auf pH 8,5 eingestellt und der eine an das Milieu angepaßte Mikroorganismenoopulation beigegeben wurde in bekannter Weise mit Injektionsverfahren gleichmäßig auf den kontaminierten Bodenkörper verteilt. Der Abbau des Schadstoffs verläuft unter diesen Bedingungen in etwa 14 Tagen bis zur unschädlichen Konzentration.For remediation, 20m ^{3 of} an aqueous solution of 170g / l NaNO ₃ , 0.1 g / l of the triethanolammonium salt of the phosphoric acid mono / diester mixture of a synthetic fatty alcohol and phosphorus and potassium fertilizer with 0.2 g / l of P and are rising from the aquifer upwards and upwards 0.7 g / l K, which had been adjusted to pH 8.5 with calcium hydroxide and added to a microorganism population adapted to the environment, was distributed uniformly in a known manner by injection to the contaminated soil body. The degradation of the pollutant proceeds under these conditions in about 14 days to harmless concentration.

Example 2:

Eine Bodenfläche ist einschließlich des Grundwasserleiters mit einer Altlast von Erdölprodukten kontaminiert. In Grundwasserströmungsrichturig ist hinter der kontaminierten Bodenlinse eine Brunnengalerie zum Schutz des aus dem gefährdeten Grundwasserleitor schöpfenden Wasserwerks installiert. Diese Brunnengalerie muß voraussichtlich über 70 Jahre bis zum vollständigen natürlichen Abbau der Schadstoffe betrieben werden.A soil surface, including the aquifer, is contaminated with a contaminated site of petroleum products. In Grundwasserströmungsrichturig behind the contaminated floor lens, a well gallery for the protection of the endangered Grundwasserleitor creating waterworks installed. This well gallery must be operated over 70 years to complete natural degradation of pollutants.

Die Tiefe bis zum Grundwasserleiter beträgt 3,40m. Der kontaminierte Boden hut eine mittlere Feldkapazität von 10 Vol.-%. Der Schadstoffgehalt beträgt im Mittel 101/m³, bestehend aus vorwiegend aliphatischen Verbindungen ,nit der mittleren Kettenlänge C₈...The depth to the aquifer is 3,40m. The contaminated soil hat a mean field capacity of 10 vol .-%. The pollutant content is on average 101 / m ³ , consisting mainly of aliphatic compounds, nit the average chain length C ₈ ...

Zur Sanierung werden die oberen 40cm des Bodens abgehoben und zur Förderung des Schadstoffabbaus in bekannter Weise kompostiert.For remediation, the upper 40cm of the soil are lifted and composted to promote pollutant degradation in a known manner.

Die entstandene Senke wird mit einer wäßrigen Lösung von 7g/l Natriumnitrat, 0,1 g/l des Ammoniumsalzes eines sulfierten Rizinusöls sowie Phosphor und Kaliumdünger in der auf die Reinnährstoffe bezogene Menge von u,2g/l P und 0,7 g/l K überstaut. Je Überstauvorgang werden 30OI/m² aufgeleitet. Nach Zugabe dieser Wassermenge verbleibt der Boden unbewässert, bis der Höhepunkt mikrobieller Aktivität überschritten ist. Danach wird dieser Vorgang wiederholt, bis der Schadstoff in Boden und Grundwasserleiter auf einen unschädlichen Wert vermindert ist. Für die Menge von 30 kg/m² des Erdölprodukts sind dafür etwa 3OmVm² Lösung oder 100 Überstauvorgänge erforderlich.The resulting sink is treated with an aqueous solution of 7 g / l sodium nitrate, 0.1 g / l of the ammonium salt of a sulfonated castor oil and phosphorus and potassium fertilizers in the amount of u, 2g / l P and 0.7 g / l, respectively, based on the pure nutrients K overstored. Depending on the overflow process 30OI / m ² will be discharged. After adding this amount of water, the soil remains unirrigated until the peak of microbial activity is exceeded. Thereafter, this process is repeated until the pollutant in soil and aquifer is reduced to a harmless value. For the amount of 30 kg / m ^{2 of} the petroleum product about 3OmVm ² solution or 100 Überstauvorgänge are required.

Example 3:

Bedingungen wie Beispiel 2. Ein biologisch behandeltes Abwasser mit einem Nitratgehalt von 200 mg/l und frei von persistenten Schadstoffen ist in der Nähe verfügbar. Dieses Abwasser wird ohne weitere Zusätze auf die kontaminierte Stelle geleitet. Die Menge wird durch die Leistung der Schutzgalerie bestimmt. Durch den ständigen Wasserstrom, die mitgeführten Tenside wird die Desorption, Ablösung und Auswaschung in diesem Fall dominierend. Der Nitrat- und Pflanzennährstoffanteil sichert gleichzeitig einen Abbau. Vor Beendigung des Spülvorgangs wird auf Klarwasser umgestellt, das der Brunnengalerie entnommen wird.Conditions as in Example 2. Biologically treated effluent with a nitrate content of 200 mg / l and free of persistent pollutants is available nearby. This wastewater is passed on to the contaminated site without any further additives. The amount is determined by the performance of the gallery. Due to the constant water flow, the entrained surfactants, the desorption, separation and leaching in this case dominates. The nitrate and plant nutrient content simultaneously ensures a reduction. Before the rinsing process is completed, it is converted to clear water, which is taken from the well gallery.

Claims

1. A method for combined physical-biotechnological control of soil and groundwater kontaminaüonen with pollutants, characterized in that by the addition of water and chemical auxiliaries, fertilizers and hydrogen acceptors of the microbial degradation of pollutants and by the water and the chemical auxiliaries, the leaching from soil and / or Grundwasserieiter be promoted.

2. The method according to claim 1, characterized in that salts of nitric acid are used as hydrogen acceptors.

3. The method according to claim 1, characterized in that waste water containing the required substances in whole or in part, are used.

4. The method according to claim 1, characterized in that the amount of water to be added per 1 m ^{3 of} contaminated soil must correspond to at least the product of field capacity and depth of the contaminated layer.

5. The method according to claim 1, characterized in that water, excipient, fertilizer and hydrogen acceptor are introduced in several applications.

6. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the added amount of nitrate per dose is such that the concentration in the soil solution in the range of 0.2 to 10 g / l.

7. The method according to claim 1, characterized in that in the presence of sterile Verhälti isse in the soil and / or aquifer with microorganism populations, which are adapted to the excipient, the pollutant and the utilization of the hydrogen acceptor, inoculated in aqueous solution.