SK280693B6 - Spôsob regenerácie pôdy znečistenej uhľovodíkmi a - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka regenerácie znečistených pôd. Zvlášť sa týka metódy úpravy priemyselných pôd znečistených uhľovodíkmi a inými biologicky rozložiteľnými látkami.

Doterajší stav techniky

Odbúranie uhľovodíkov obsiahnutých v pôdach sa uskutočňuje najmä prirodzenou prítomnosťou aeróbných baktérií v pôde, ktoré nachádzajú jediný zdroj svojej výživy v týchto uhľovodíkoch. Biologický rozklad uhľovodíkov je preto prirodzený jav, ktorého rýchlosť závisí od viacerých faktorov, hlavne od koncentrácie uhľovodíkov a charakteristík ich uhľovodíkového reťazca, ale tiež od iných živín, ktoré tieto mikroorganizmy potrebujú pre svoje životné funkcie.

Na územiach, kde sa uhlík nachádza v prebytku v dôsledku znečistenia, spotrebujú baktérie počas fáz aeróbnej fermentácie 15- až 30-krát viac uhlíka ako dusíka, v závislosti od biologickej rozložiteľnosti uhľovodíka. Faktormi, ktoré obmedzujú biologický rozklad, sú potom živiny, ktoré sú v nedostatku, najmä dusík, spomedzi stredných prvkov potom fosfor a v menšej miere síra a draslík. Je možné obmedziť tento jav nedostatkovosti prvkov a tak znovu upraviť optimálne podmienky na fungovanie baktérií nasledovným udržiavaním hmotnostných pomerov:

- C/N = 20 až 70, -N/P = 2až 10, •C/P = 75 až 150,

- C/S = 100 až 300.

Výživnými doplnkami nevyhnutnými pre tento vynález sú tie, ktoré sa používajú v poľnohospodárstve ako tradičné chemické hnojivá. Tiež sa tvrdí, že úplné hnojivá, ako komerčne dostupné alebo látky s podobným zložením, sa používajú na biologickú dekontamináciu a aplikujú sa podobným spôsobom ako pri konvenčnom hnojení. Pretože procesy odbúrania uhľovodíkov sú významne dlhšieho charakteru ako procesy, ktoré prebiehajú pri vegetatívnej asimilácii v ríši vyšších rastlín, dala sa prednosť prípravkom podobným pomalým hnojivám. Opis takejto aplikácie sa nachádza v medzinárodnej patentovej prihláške WO 91/19039 (Grace-Sierra Hort. Prod. Co.). Účinnosť tohto procesu je predsa len obmedzená, pretože znečistenie, ktoré je spôsobené uhľovodíkmi, nie je obyčajne rovnomerne rozdelené v kontaminovanej pôde a rovnako distribúcia sekundárnej živiny, ktorá sa pridáva v hydrofilnej forme do pomalého hnojiva, neupravuje celkom podmienky, ktoré sú požadované pre úplný biologický rozklad.

Podstata vynálezu

Tento vynález odstraňuje túto nevýhodu zavedením zmiešanej úpravy do procesu regenerácie pôdy kontaminovanej uhľovodíkmi a inými biologicky rozložiteľnými produktmi, ktorá zahŕňa dodanie zdroja živín pre mikroorganizmy v dvojitej forme, oleofilnej a hydrofilnej, spolu s činidlom na prevzdušnenie pôdy.

Zdroj sekundárnych živín pre mikroorganizmy v oleofilnej forme sa získa z mikroemulzií výživných látok typu N/P vo vodnom roztoku vo vonkajšej fáze pozostávajúcej z organického rozpúšťadla rozpustného v tukoch. Tieto mikroemulzie sú opísané vo francúzskom patente č. 80 20178, publikovanom pod číslom 2,490,672 (S. N. E. A. P) a jeho „Certificate of Addition“ č. 81 16626, publikovanom pod číslom 2,512,957.

Zdrojom sekundárnych živín látok v hydrofilnej forme je účelovo distribuované hnojivo typu N/P/K alebo jednoduchšie typu N/P/O, pretože zavedenie draslíka nie je pre hľadané podmienky biologického rozkladu všeobecne potrebné. Aby sa vynález ľahšie aplikoval podľa princípov, ktoré budú vysvetlené neskôr, je výhodné mať najmenej dva prípravky, jeden 18/1/0 ajeden 15/7/0. Súčasné hnojivá sa pripravujú vo forme s pomalým uvoľnením tak, aby sa predišlo ich príliš rýchlemu vymytiu pri zrážkach. Na zabezpečenie úpravy ideálnych podmienok lokálneho rozdelenia sekundárnych živín na parcele, kde je zachytené uhľovodíkové znečistenie, pôsobí len prirodzená difúzia výživných látok. Je preto vhodné odporučiť, aby distribúcia granúl hydrofilnej výživnej látky v pôde bola čo možno najrovnomernejšia a táto požiadavka vyžaduje, aby granuly boli jemnejšie, ako sú pri obvyklých hnojivách. Teda kým konvenčné hnojivá obsahujú 30 granúl na gram, hydrofilné výživné látky podľa tohto vynálezu majú obsahovať od 100 do 200 granúl na gram. Navyše budú jasne zafarbené, aby sa zviditeľnila ich distribúcia v priebehu rozptýlenia a aplikácie do upravovanej pôdy.

Prevzdušňujúce činidlo uľahčuje proces dekontaminácie pôdy pomocou aeróbných baktérií. Používajú sa na to drevené triesky alebo piliny, kukuričné klasy alebo slama. Zvlášť slama z trávovitých obilnín je zaujímavá, kvôli jej hydrofóbnym vlastnostiam, ktoré sa využívali pri stavbe slamených striech. Zistilo sa, že keď sa slama zmieša s pôdou kontaminovanou uhľovodíkmi, stabilizuje časť uhľovodíkov, ktoré by sa tak samy dostali do podmienok výhodných na ich biologický rozklad, najmä do dutých rúrok slamy. Tento mechanizmus sa pravdepodobne zlepšuje v prítomnosti povrchovo aktívnych látok zavedených prostredníctvom mikrocmulzie použitej živiny v hydrofóbnej forme, pretože sa významne zvýšila rýchlosť a konečný výsledok procesu dekontaminácie.

Na uskutočnenie procesu je prvým predpokladom úspechu potvrdenie prítomnosti adekvátnej bakteriálnej flóry (Pseudomonas Cichorii, Rhodococcus Fascians, Athrobactus divers atď.). Tento bakteriálny test pozostáva z počítania baktérií v kultúre v tuhom aeróbnom prostredí na Petriho miske. Sleduje sa obsah uhlíka, dusíka a fosforu v pôde a orientačne sa analyzujú prítomné uhľovodíky ako alifatické látky, pre ktoré trvanie odbúravania 6 mesiacov je relatívne rýchle, a ako aromatické, pre ktoré trvanie odbúravania je jednoznačne dlhšie (8 až 12 mesiacov pre aromatické, 16 mesiacov pre polycyklické). Vzhľadom na tieto údaje sa určujú dávky oleofilných a hydrofilných bakteriálnych živín tak, aby celkový obsah C/N/P v upravovanej pôde bol optimálne v pomere 100/20/1. Ako východiskový bod sa používa distribúcia oleofilných/hydrofilných živín v pomere 10/90. Čím je väčší obsah aromatických a/alebo polycyklických uhľovodíkov, tým je tento pomer vyšší.

Úprava v teréne sa začína rozptýlením hnojiva alebo práškovej oleofilnej živiny, použitej výhodne v koncentrovanej forme. Ak je kontaminácia uhľovodíkmi intenzívna, parcela sa ponechá ladom, kým sa počiatočná čierna farba pôdy nezmení na hnedú alebo žltohnedú. Obyčajne táto zmena trvá dva až sedem dní. Potom na povrch parcely rozptýlime slamu v množstve 0,1 až 5 objemových %, v závislosti od fyzikálnych charakteristík pôdy, a granuláme hydrofilné hnojivo v stanovenej dávke. Potom sa pôda intenzívne premieša pomocou akéhokoľvek konvenčného stroja, buď poľnohospodárskeho alebo priemyselného. Na mierne kontaminovaných pôdach sa rozptyľovanie oleofilného hnojiva a slamy zmiešanej s hydrofilným hnojivom

SK 280693 Β6 uskutočňuje naraz. Pôdu možno ponechať ležať ladom alebo ju vykopať a nahrnúť do pásov, v závislosti od účelu, na ktorý sa má ošetrená plocha používať. Biologické procesy trvajú rôzne dlho, všeobecne od 6 do 18 mesiacov, podľa intenzity znečistenia a povahy znečisťujúcich uhľovodíkov. Pravidelným odoberaním vzoriek a analyzovaním uhľovodíkov sa sleduje postup biodekontaminácie. Pôda sa považuje za dekontaminovanú, keď sa jej obsah uhľovodíkov zníži na hladiny pod 500 mg.kg'¹, meraním podľa štandardu AFNOR NFT 90114 (hladina hodnoty v tejto patentovej prihláške, ktorá sa môže modifikovať tak, aby sa splnili aktuálne predpisy).

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Zóna vytýčená v uzavretom priestore opustenej priemyselnej parcely sa kontaminovala motorovými mazadlami a odpadovými olejmi. Priemerná dávka uhľovodíkov bola 62 g.kg’¹ pôdy. Test na prítomnosť aeróbnych baktérií vyšiel pozitívne, s celkovým obsahom aeróbnej flóry 4 x 10⁷ baktérií na gram pôdy. Boli stanovené a aplikované nasledujúce podmienky úpravy:

- oleofilné hnojivo, produkt dostupný od CECA S. A. pod menom INIPOL® EAP22, ktorý je mikroemulziou N/P v pomere 10/1, ktorá má hustotu okolo 0,996, pri dávke 100 g.m’²;

- slama, ktorá sa má rozptýliť v množstve 1 % objemového;

- hydrofilné granulovaná hnojivo, zmes N/P/K v pomere 15/7/0, dostupné od CECA S. A. pod menom INIPOL® SP2, v tmavozelených demižónoch (počet granúl -

- 200 ks.g’’) chránených antidifúznou vrstvou, ktoré sa má použiť v množstve 1000 g.m'².

Oleofilné hnojivo sa rozptýlilo pomocou rozprašovača na povrch pôdy a parcela sa ponechala ladom počas 8 dní. Potom sa ručne rozhádzala slama (1 % objemové) a granuly hydrofilného hnojiva. Miešanie zeminy sa uskutočnilo mechanickou lopatou v troch následných stupňoch, až kým sa nezískala homogénna zmes. Potom sa materiál vykopal a nahrnul do pásov širokých okolo 5 m a dlhých 25 m s výškou 1,5 m, usporiadaných na ploche chránenej geomembránou. Analyzovala sa zmena obsahu uhľovodíkov (pozri tabuľka 1).

Tabuľka 1

Celkový obsah uhľovodíkov (ppm) ako funkcia času
Trvanie	Počiatok	2 mesiace	4 mesiace	6 mesiacov	8 mesiacov
Zónal	62028	27765	5031	939	114

Po ôsmich mesiacoch sa dekontaminovaná zemina ponechala na parcele na otvorenom priestore.

Príklad 2

Upravovaná pôda bola intenzívne znečistená náterovými rozpúšťadlami. Po prvom stupni úpravy oleofilným valcom na parcele (pozri francúzsky patent publikovaný pod číslom 2528412), s cieľom znížiť únik uhľovodíkov z po vrchu, priemerný obsah celkových uhľovodíkov v upravenej pôde bol 965 mg.kg¹, z ktorých bol obsah toluénu 57 mg.kg'¹. Bakteriálny test zistil prítomnosť aeróbnych baktérií prispôsobených na biologický rozklad ľahkých aromátov (3 x 10⁸ baktérií na gram pôdy).

Boli stanovené a aplikované nasledujúce podmienky úpravy:

- práškované oleofilné hnojivo INIPOL® EAP22, pri dávke 100 g.m'²;

- prídavok hydrofilného hnojiva, zmes N/P/K v pomere 18/1/10, dostupné od CECA S. A. pod menom INIPOL® SPI, pri dávke 500 g.m'²;

- trikrát premiešavame s pôdou.

Upravená pôda sa vykopala a nahrnula do 10 pásov širokých 5 m, dlhých 50 m a vysokých 1,5 m, umiestnených vo vodotesnej zóne. V strede pásov sa urobilo niekoľko perforovaných odtokov na doplnenie vetrania materiálu. Zmeny boli nasledovné:

Trvanie	Poäatok	1 mesiac	3 mesiace	6 mesiacov
Celkové uhľovodíky (ppm)	965	895	382	48
Toluén (ppm)	57	<začiatok	<za£lstok	<zaäatok

Po 6 mesiacoch sa pôda považovaná za dekontaminovanú znova použila a rozptýlila na parcele.

Proces sa môže aplikovať na zeminu, kde prítomnosť baktérií vyhovuje podmienkam biologického rozkladu spomínaných uhľovodíkov. Spôsob podľa tohto vynálezu je rovnako aplikovateľný na sterilné kontaminované pôdy, ktoré sa najprv upravia bakteriálnym naočkovaním/insemináciou.

Metóda regenerácie pôdy je tiež aplikovateľná na pôdu znečistenú chemickými látkami, napríklad ťarbami, náterovými hmotami alebo inými biologicky rozložiteľnými organickými látkami.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob regenerácie pôdy znečistenej uhľovodíkmi a inými biodegradovateľnými látkami, v ktorej aktivita endogénnej mikrobiálnej flóry vhodnej na rozklad uhľovodíkov je podporená prídavkom hnojív, ktoré neobsahujú ideálny pomer prvkov C/N/P v pomere 100/20/1, vhodný na rozvoj baktérii, vyznačujúci sa tým, že sa na upravovanú pôdu aplikuje:

   - hnojivo typu N/P v oleofilnej forme,

   - hnojivo typu N/P/K v hydrofilnej forme,

   - texturovacie činidlo na prevzdušnenie.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že oleofilné hnojivo N/P je mikroemulzia typu roztok N/P solí v uhľovodíkovom rozpúšťadle rozpustnom v tukoch.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že hydrofilné hnojivo N/P/K je vo forme granúl N/P/K solí obalených antidifúznou bariérou.
4. 4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa t ý m , že sa aplikujú granuly takej veľkosti, že na gram hnojiva je potrebných 100 až 200 kusov.
5. 5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa t ý m , že sa aplikujú granuly, ktoré sú jasne sfarbené.
6. 6. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že texturovacie činidlo na prevzdušnenie je slama.
7. 7. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že sa uskutočňuje a) práškovanie oleofiIného hnojiva na upravovaný povrch pôdy, potom b) rozptýlenie textu3 rovacieho činidla a hydrofilného hnojiva, potom c) premiešanie upravovanej pôdy na získanie dokonalej zmesi všetkých zložiek.
8. 8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa t ý m , že sa fáza b) postupu odloží o 0 až 7 dni.
9. 9. Spôsob podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúci sa tým, že sa upravovaná pôda ponechá na parcele, kým sa obsah uhľovodíkov nezníži na požadovanú hladinu kuncentrácie.
10. 10. Spôsob podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúci sa tým, že sa upravovaná pôda vykope a nahrnie do pásov, kým sa obsah uhľovodíkov nezníži na požadovanú hladinu koncentrácie.