DE4137302A1

DE4137302A1 - Verfahren zur herstellung biologisch aktivierter koerper, diese koerper und ihre verwendung

Info

Publication number: DE4137302A1
Application number: DE19914137302
Authority: DE
Inventors: Geb Luedeke Kemal
Original assignee: ARBEITSSTELLE TECH MIKROBIOLOG
Current assignee: ARBEITSSTELLE TECH MIKROBIOLOG
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1992-04-30

Description

Das Verfahren beinhaltet die Herstellung biologisch-aktiver Körper, diese Körper zur Verwendung für die in-situ Sanierung stark belasteter Böden gedacht, sind besonders für die Sanierung von Altlasten bei ehemaligen Gewerbegeländen (z. B. Tankstellen, Werkstätten) und zur kurzfristigen Hilfe bei Havarien geeignet.

Es sind verschiedene Sanierungsverfahren bekannt. "On side"- Verfahren sind durch den Bodenabtransport und durch die Schaffung der erforderlichen Voraussetzungen am Lagerort (DE 38 18 398 z. B.) aufwendig.

Die thermische Oxidation von Kohlenwasserstoffen ist günstig für einen hohen Verschmutzungsgrad (DE 36 18 398). Es zerstört allerdings das ganze Ökosystem und erfordert trotzdem/daher noch eine Nachbehandlung.

Beim Einsatz von Wasser oder wassergelöster biologisch aktiver Schlämme besteht die Gefahr einer zusätzlichen Schadstoffver lagerung in tiefere Schichten bzw. ins Grundwasser und es werden aufwändige technische Lösungen vorgeschlagen, um dies zu verhindern (z. B. DE 37 21 981, EP 2 97 417).

Biologisch bzw. fermentativ wirkende Verfahren werden vorzugs weise zur landwirtschaflichen Bodenverbesserung eingesetzt. Hierbei sind die mikrobiologisch gegen Schadstoffe wirkenden Organismen an organische Träger gebunden, die eine freie ins besondere hohe Dosierung ohne Einbringen wesentlicher Mengen systemfremder Stoffe, d. h. ohne Überlastung mit diesen organischen Massen, verhindern (US 44 01 569).

Trägergebundene, lagerfähige Spezialbakterien (DE 31 26 986) als bilogische Katalysatoren, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie in poröses, saugfähiges Material eingeschlossen sind, das in Flüssigkultur eingebracht wird. Diese Spezialbakterien kön nen gezielten biologischen Substratabbau initiieren. Nachteilig sind dabei die beschränkten Möglichkeiten des Einsatzes eines porösen, wenig rieselfähigen Trägers, der die biologischen Katalysatoren zum größten Teil einschließt.

Mikroorganismen zur Fermentation von Schadstoffen in Abfall flüssigkeiten (DE 25 53 146 C2) werden nur speziell in wäßriger Phase eingesetzt und katalysieren unter definierten Bedin gungen den Umsatz des Substrates.

Speziell vorbehandelte Trägermaterialien (DD 2 81 305 A7, DD 2 81 355 A5) haben die Eigenschaft durch Abriebfestigkeit einen Aktivitätsverlust zu verringern und nicht die Übertra gung desselben an die Umgebung zu erleichtern. Dies ist von Nachteil, für den Abbau von z. T. adsorbierten Schadstoffen, die besser durch einen freien, wenn möglich mobilen Kata lysator (Mikroorganismen) im Boden, der ein Dreiphasensystem darstellt, abgebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist biologisch aktivierte Körper herzu stellen, mit denen eine effektive mikrobiologische in-situ Sanierung stark belasteter Böden möglich ist, ohne daß eine große Menge systemfremder Stoffe eingebracht wird, daß diese biologisch aktivierten Körper für Havariefälle lagerfähig, bzw. in kurzer Zeit herzustellen und am Havarieort zur Direktsanierung oder zur Nachbehandlung bei anderen Verfahren sowie der Behandlung von Altlasten einsetzbar sind. Die biologisch aktivierten Körper müssen verrieselbar oder in definiert tiefe Bodenschichten einbringbar sein, ohne das Ökosystem Boden durch Transport bzw. starke mechanische Bear beitung oder durch organische Massen zu viel zu verändern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Bodensanierung ein technisch leicht zu handhabendes Onokulum eingesetzt werden kann. Bekannte Verfahren, wie das Einbringen von Stoffen über Sonden oder/und mit Druckluft in größere Tiefen bzw. durch Versprühung und anschließender Durchmischung des ausgehobenen Bodens, können erleichtert bzw. verbessert werden.

Sande bzw. Glasmahlkörper können als Zuschlagstoff und billiger Träger eine genauere Dosierung der einzubringenden biologischen Aktivitäten ermöglichen, die je nach Beschaffenheit und analytischer Charakteristik des Sanierungsobjektes durch Nährstoffe ergänzt werden können. Die biologisch aktiven Körper sind einfach und schnell herzustellen und lagerfähig. Die Möglichkeit dem Standort entnommene erwünschte Mikroorganismen zum gezielten Einsatz zu bringen, ist bei drängender Beseitigung von Kontaminationen von Vorteil. Bei Havarien bietet sich die Möglichkeit, aus ähnlichen Standorten isolierte Mikroorganismen einsetzen zu können. Bei Verunreinigungen mit bestimmten Chemikalien können Mikroorganismen mit bekannt guten Aktivitäten, z. B. Pseudomonas pudita 3226 der DSM zum Abbau von Toluen, behandelt werden.

Die vermehrungsfähigen und schnell vom Träger abwachsenden Mikroorganismen können aktiv und passiv durch Flüssigkeiten mit der evtl. Schadstoffmigration an den gewünschten Wirkungsort gelangen. Die eingesetzten Aktivitäten sind, da die Selektion und Vermehrung der Mikroorganismen im Labor erfolgt und kontrolliert wird, die physiologischen Anforderungen an die Mikroorganismen am Einsatzort abgeschätzt werden können, vorherbestimmbar. Bei Mangel an Substrat/ Schadstoff sinken die biologischen Aktivitäten ab und Dauerformen können gebildet werden und der Träger (Sand bzw. Glasmahlkörper) bleibt in der Menge als ein inaktiver und inerter Körper im sanierten Boden zurück. Über Dauerformen ist eine spätere schnelle Reaktivierung bestimmter Stoffwechselleistungen möglich und ein vorbeugender Einsatz denkbar. Es ist überraschend, daß die Mikroorganismen auf Sand in einer derart aktiven Form mit einer solchen Beladungsdichte überleben.

Beispiel 1

Eine Bodenprobe, die mit Diesel verunreinigt ist, wird mit einem Minimalsalzmedium versetzt und inkubiert. Der wäßrige Überstand mit den sich angereicherten Bakterien wird als Inokulum für ein mit Teerwasser versetzte Kulturlösung gegeben, inkubiert und mehrmals über eine Säule mit Glasmahlkörpern geleitet. Nach dem letztmaligen Trockenfallen der Säule werden die feuchten Glasmahlkörper gefriergetrocknet. Sie können als rieselfähige Masse im Kühlschrank gelagert werden. Sie sind in diesem Zustand betr. Rieselfähigkeit und Aussehen nicht von den unbehandelten Körpern zu unterscheiden und behalten über längere Zeit ihre Aktivitäten. Bei Animpfen dieser Körper in eine Nährlösung, die mit Teerwasser versetzt war, kann schon nach 24 Stunden eine deutliche Abnahme von Teerwasserinhaltsstoffen festgestellt werden.

Beispiel 2

Eine Bodenprobe, die mit Diesel verunreinigt ist, wird mit einem Minimalsalzmedium versetzt und der Überstand mit den sich angereicherten Bakterien wird als Inokulum in eine mit Diesel versetzte Kulturlösung gegeben und in Kulturflaschen auf einer Schüttelmaschine inkubiert. Die Kulturlösung wird über eine Säule mit Sand gegeben. Nach Abtropfen der Säule wird der Sand gefriergetrocknet, mit einer mit Diesel kontaminierten Gartenerde im Verhältnis 1 : 50 vermischt und im feuchten Zustand bei Raumtemperatur belassen. Nach 14 Tagen konnte eine Abnahme von Schadstoffkonzentrationen nachgewiesen werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung biologisch aktivierter Körper, dadurch gekennzeichnet, daß rieselfähige und nicht biochemisch aktivierte Glaskörper,
deren größte Abmessungen zwischen 0,1 mm bis 2,0 mm, vorzugweise 0,3 mm bis 0,5 mm, liegen, mit einer wäßrigen Mikroorganismenkulturlösung, gegebenenfalls unter Zusatz von Schadstoffen und Hemmstoffen, in der die Mikroorganismen vermehrt wurden, ein oder mehrfach beaufschlagt werden,
in der Kulturlösung selektiv wirkende Bedingungen, die das Wachstum von coliformen Bakterien hindern, geschaffen werden,
nach der Beaufschlagung die Glaskörper einer Gefriertrocknung unterzogen werden und
im trockenen Zustand bereitgestellt werden.

2. Verfahren zur Herstellung biologisch aktivierter Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die wäßrige Mikroorganismenkulturlösung aus dem geschädigten Boden selbst oder einem Boden mit äquivalenter Schädigung gewonnen wird,
in ihr unter selektiv wirkenden Bedingungen, die das Wachstum von coliformen Bakterien hindern, Mikroorganismenpopulationen vermehrt werden und
als Schadstoffe und C-Quelle in der Kulturlösung Stoffe der Gruppen der aliphatischen Kohlenwasserstoffe, aromatischen Verbindungen und polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe verwendet werden.

3. Verfahren zur Herstellung biologisch aktivierter Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wäßrige Mikroorganismenkulturlösung eine Mikroorganis menkulturlösung verwendet wird, die Mikroorganismen der Gattung/Gruppen Pseudomonas, Arthobakter, Acinetobacter und/oder Rhodococcus aber keine coliformen Bakterien enthält.

4. Biologisch aktivierte Körper, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch aktivierten Körper nach dem Verfahren der Ansprüche 1, 2 oder 3 hergestellt sind und auf ihrer Oberfläche vermehrungsfähige Mikroorganismen oder Mikroorganismenmischpopulationen enthalten.

5. Biologisch aktivierte Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismenpopulationen unter Laborbedingungen vermehrt worden sind und reine Stämme oder Mischpopulationen enthalten.

6. Biologisch aktivierte Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reinen Stämme oder Mischpopulationen Mikroorganismen der Gattung/Gruppen Pseudomonas, Arthobakter, Acinetobacter und/oder Rhodococcus aber keine coliformen Bakterien sind.

7. Verwendung der biologisch aktivierten Körper zur in-situ Sanierung stark belasteter Böden, bestehend aus dem Einbringen von Körpern in eine definierte Tiefe des Bodens oder einer Verriegelung von Körpern auf der seiner Oberfläche unter in-situ Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß
als biologisch aktivierte Körper Körper nach einem der Ansprüche 4 bis 6 verwendet werden,
die Tiefe der Schadstoffbelastung bestimmt wird,
entsprechend dieser Tiefe die biologisch aktivierten Körper mit einem Injektionsgerät (Bodeninjektionsstanzen, Spices) eingebracht werden
oder/und eine Verrieselung der biologisch aktivierten Körper auf der Bodenoberfläche mit nachfolgender Bodenbearbeitung durchgeführt wird,
die einzubringende Konzentration der biologisch aktivierten Körper in Abhängigkeit von der biologischen Aktivität der biologisch aktivierten Körper, der Schadstoffkonzentration und den klimatischen Bedingungen (Feuchte, Temperatur, Durchlüftungsgrad des Boden) ermittelt wird.

8. Verwendung der biologisch aktivierten Körper zur in-situ Sanierung stark belasteter Böden nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach oder bei dem Einbringen oder der Verrieselung der Boden mit einer definierten Menge von Zusatzstoffen in wäßriger Lösung oder Wasser versehen wird.

9. Verwendung der biologisch aktivierten Körper zur in-situ Sanierung stark belasteter Böden, bestehend aus der Verrieselung von Körpern auf der Oberfläche eines havariebelasteten Bodens unter in-situ Bedingungen zur schnellen Verhinderung einer Grundwasserschädigung, dadurch gekennzeichnet, daß
als Körper biologisch aktivierte Körper nach einem der Ansprüche 4 bis 6
mit Mikroorganismen, die bei Schadstoffmangel absterben, verwendet werden und
mikrobiologische Aktivitäten in einer Überdosis appliziert werden.

10. Verwendung der biologisch aktivierten Körper zur in-situ Sanierung stark belasteter Böden, bestehend aus der Verrieselung von Körpern auf der Oberfläche eines schadstoffbelastungsgefährdeten Bodens unter in-situ Bedingungen zur vorbeugenden Verhinderung einer Grundwasserschädigung, dadurch gekennzeichnet, daß als Körper biologisch aktivierte Körper nach einem der Ansprüche 4 bis 6 mit Mikroorganismen, die bei Schadstoffmangel nicht schnell absterben oder Dauerformen bilden, verwendet werden.