Bioremediácia alifatických chlórovaných uhľovodíkov

(TCE a DCE) – pilotná štúdia technológie

EPS-ClU v areáli Českej Zbrojovky, a.s.

Uherský Brod

EPS, s.r.o., Veselí nad MoravouEPS biodegradácie, s.r.o., Malacky

Obsah Úvod

Opis novej sanačnej technológie EPS-ClU

Pilotný test – lokalita: Česká zbrojovka,a.s. Uherský BrodCharakteristika lokality

Etapy prác a technické vybavenie lokality

Monitoring priebehu sanačných prác

Výsledky monitoringu

Záver

Opis novej sanačnej technológie EPS- ClU

Charakteristika technológie

biodegradačný proces

Princíp technológie

využíva kometabolizmus

vybrané bakteriálne kmene:

R. erythropolis, S. paucimobilis, X. autotrophicus

Výhody technológiepriebeha za aeróbnych podmienok

bez tvorby nebezpečných intermediátov

(vinylchloridu)

Kometabolizmus

baktérie + primárny substrát

katabolický enzým

štiepenie HOL

Schopnosť baktérií svojimi KATABOLICKÝMI enzýmami transformovať HOL, bez

súčasného zapojenia HOL do ich metabolizmu C a ATP

TCE

DCE

produkcia

EPOXIDU

Cl

Cl

Cl

H

C = C

Oxygenéza odstráni ión Cl-

C = C

Cl

H H

Cl

Oxygenéza rozštiepi väzbu medzi

uhlíkami

C=CCl

H

Cl

H

O

Mastné kyseliny alebo alkoholy

CO2, Cl- a H2O

PILOTNÝ TEST

Charakteristika lokality:

Situácia

Geologické a hydrogeologické pomery

Charakteristika kontaminácie, cieľ sanačných prác

lokalita: Česká zbrojovka, a.s. – Uherský Brod

sanácia zbytkového znečistenia horninového prostredia

kontaminovaného ClU (TCE a DCE)

Etapy biodegradačných prác a technická príprava lokality

Monitoring priebehu prác

Širšie záujmové územie

N

Záujmové

územie

Geologické a hydrogeologické pomery

Záujmové

územie

Terciér – paleogén – stredný až vrchný

eocén :

zlínkse vrstvy - magurský flyš,

račanská jednotka

M 1 : 200 000

Kvartér : štrky, piesčité štrky, piesky, priepustnosť

medzizrnová, hl. PV prevažne voľná, HG spojitosť s

povrchovým tokom, kf = 1.10-2 až 10-3 m/s

Terciér – paleogén : flyš, priepustnosť prevažne puklinová,

obmedzená iba na pripovrchovú zónu, kf < 1.10-4m/s

Geologický profil HG vrtu Z-24

0,0 – 0,7 m navážka

0,7 – 5,2 m hlina, hnedá, tuhá

5,2 – 8,5 m štrk piesčitý,

hnedý, valúny do 3cm

8,5 – 9,0 m íl, šedý, tuhý

9,0 – 10,5 m elúvium, ílovce, šedé,

úlomky do 6 cm

hl. PV = 3,7 m p.t.

Areál Českej zbrojovky, a.s. Uherský Brod

záujmové územie – aplikácia

aeróbnej biodegradácie

Rieka Olšava

Lokalizácia záujmového územia v rámci areálu Českej Zbrojovky,a.s.

chrómovňa

strelnica

lisovňa

Hlavný sklad

vstup do areáluzáujmové územie

Z-24

Z-4

Ohniská kontaminácie pri chrómovni

Z- 4

Z-24

strelnica

chrómovňa

záujmové územie

Kontaminačný mrak

znečistenie Cl-Eth

nad 1 500 g/l

LEGENDA

chró

mov

ňa

lisovňa, vývojová dielňa

neutralizačná stanice

kalové polia

hlavný sklad

hala M7

hala M6

GO strojov

náaď

ovňa

r

parkSPL

stre

lnic

a

zatrávnené plochy

budovy

hranice areálu

smer Brno

cesta III. triedy smer T

renčín

vstup do areálu

železnica

smer Olšava

smer prúdeniapodzemnej vodyHG vrt

aplikačná sonda

Etapy prác a technická príprava lokality

Jeseň 2005 - legislatíva December 2005 - odvŕtanie aplikačných sond =7ks

– hĺbka 8 m, oceľové paţnice priemeru 40mm, perforované na päte sondy

Január 2006 - úvodný monitoring– zonálne vzorkovanie vrtov: Z-4, Z-24 a Z-20– analýzy PV na : PCE, TCE, 1,2-cis/trans DCE, vinylchlorid, Cr, NEL,

ţiviny, baktérie Marec 2006 - zahájená reduktívna dehalogenizácia

– aplikácia srvátky, ţiviny Máj 2006 - zahájená aeróbna biodegradácia TCE a DCE

– prepojenie aplikačných sond rozvodmi– zahájenie saturácie horninového prostredia vzdušným O2

– inštalácia bioreaktora– zahájenie aplikácie baktérií– pokračovanie v aplikácii srvátky, ţiviny

Október 2006– ukončenie aplikácie baktérií– prebieha len saturácia horninového prostredia vzdušným O2

Október 2006 aţ Máj 2007 - prebieha len saturácia horninového prostredia vzdušným O2

Aplikácia srvátky do aplikačných sond

Aplikačné

čerpadlo

Vodomer Aplikačná sonda

Nádrž so srvátkou

Inštalovanie Bioreaktora, prepojenie aplikačných sond, saturovanie lokality

vzdušným kyslíkom

dúchadlo

Airliftový

bioreaktor

3 m3

Rozvody napojené na aplikačné sondy

Poprepájané aplikačné sondy –

saturácia horninového prostredia

vzdušným O2

Z-4

bioreaktor

dúchadlo

Air sparging

Namnoţené baktérie v bioreaktore

Airliftový biorektor

Smer premiešavania inokula

Namnožené baktérie

Zonálny odber vzoriek podzemnej vody

GIGANT

nízkoprietokové

čerpadloVrt Z- 4

Monitoring

mnoţstvo aplikovaných médií

koncentrácie PCE, TCE, 1,2-cis/trans- DCE, vinylchlorid v PV

koncentrácie ţivín (N a P) v PV

respiračné laboratorné testy – biodegradačná rýchlosť rozkladu Cl-Eth

koncentrácia O2, Cl-, T, pH, Eh v PV

koncentrácia heterotrofných a degradujúcich mikroorganizmov v PV

Vývoj Eh, pH, O2 a Cl- v podzemnej vode

Vývoj Eh v podzemnej vode

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

12.1.06 1.3.06 17.3.06 25.4.06 16.5.06 21.6.06 21.7.06 25.8.06 7.9.06 12.10.06 29.11.06

DÁTUM

Eh (m

V)

Z-4

Z-24

Anaeróbna

dehalogenizáciaAeróbna

biodegradácia

Vývoj pH v podzemnej vode

6.2

6.4

6.6

6.8

7

7.2

7.4

7.6

12.1.06 1.3.06 17.3.06 25.4.06 16.5.06 21.6.06 21.7.06 25.8.06 7.9.06 12.10.06 29.11.06

DÁTUM

pH

Z-4

Z-24

Koncentrácia O2 v podzemnej vode

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

12.1.06 1.3.06 17.3.06 25.4.06 16.5.06 21.6.06 21.7.06 25.8.06 7.9.06 12.10.06 29.11.06

DÁTUM

Ko

ncen

trácia

O2 (

mg

/l)

Z-4

Z-24

Dostatočná

saturácia

horninového

prostredia

vzdušným O2

Koncentrácie Cl- v podzemnej vode, Vrt Z-4(B)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

25.4.06 16.5.06 21.6.06 21.7.06 7.8.06 12.9.06 12.10.06

DÁTUM

Ko

ncen

trácia

Cl-

(mg

/l)

chloridy

Koncentrácia ClU vrtov Z-4 a Z-24

Vrt Z-4(B)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

1/12/06 3/1/06 3/17/06 5/16/06 6/29/06 7/26/06 8/29/06 10/12/06

DÁTUM

KO

NC

EN

TR

ÁC

IA C

lU (

µg

/l )

1,2-cis DCE

TCE

PCE

Vrt Z-24(B)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1/12/06 3/1/06 3/17/06 5/16/06 6/29/06 7/26/06 8/29/06 10/12/06

DÁTUM

KO

NC

EN

TR

ÁC

IA C

lU (

µg

/l )

1,2-cis DCE

TCE

PCE

Chronologický vývoj koncentrácie mikroorganizmov

Vrt Z - 4

Vrt Z - 241.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

1.0E+06

1.0E+07

1.0E+08

1.0E+09

1/12/06 3/17/06 4/25/06 5/16/06 6/21/06 7/21/06 8/7/06 9/12/06 10/12/06 11/29/06

DÁTUM

po

če

t m

ikro

og

an

izm

ov

(K

TJ

/ml)

heterotrofné

degradujúce

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

1.0E+06

1.0E+07

1.0E+08

1.0E+09

1/12/06 3/17/06 4/25/06 5/16/06 6/21/06 7/21/06 8/7/06 9/12/06 10/12/06 11/29/06

DÁTUM

po

čet

mik

roo

gan

izm

ov (

KT

J/m

l)

heterotrofné

degradujúce

Výsledky monitoringu Reduktívna dechlorácia úspešne prebehla, docielila zníženie koncentrácie

PCE a vyústila k nárastu 1,2-cis DCE, aplikácia srvátky behom anaeróbnej dehalogenizácie bola úspešná

Do horninového prostredia sa aplikovali všetky potrebné média v dostatočnom mnoţstve takţe nedochádzalo k limitáciam biodegradačného procesu v dôsledku ich nedostatku

Koncentrácia degradujúcich mikroorganizmov výrazne stúpla, podarilo sa vytvoriť optimálne podmienky pre ich rast a mnoţenie

Aeróbna biodegradácia ClU postupne odstraňuje vyniknuté intermediáty degradácie PCE a TCE

Biodegradačný proces nie je inhibitovaný prítomnosťou ťaţkých kovov

Laboratorné respiračné testy preukázali dostatočnú rýchlosť odbúravania kontaminantu

Z monitoringu parametrov PV je evidetné ţe počas reduktívnej dechlorácie bolo v protredí udržované anaeróbne prostredie a pH bolo optimálne, po zahájení aeróbneho procesu sa vytvorilo oxidačné prostredie vhodné pre rast mikroorganizmov

Sanačný limit koncentrácia Cl-Eth < 1 500μg.l-1 sa podarilo dosiahnuť vo všetkých odberových horizontoch.

ZáverVÝHODY technológie EPS-ClU sú: prebieha v aeróbnych podmienkach (výrazne

rýchlejší proces v porovnaní s reduktívnou dehalogenizáciou)

nevznikajú a neakumulujú sa v jej priebehu nebezpečné intermediáty ako je napr. vinylchlorid.

je vhodná na sanáciu podzemných vôd a zemínznečistených HOL

je možne ju kombinovať s doteraz používanými technológiami odstraňovania HOL

technologicky a ekonomicky nenáročná v porovnaní s doteraz pouţívanými technológiami

NEVÝHODY technológie EPS-ClU sú: nevhodná na sanáciu málo priepustných hornín

nevhodná na degradáciu PCE (PCE je degradovateľné len za anaeróbnych podmienok)

citlivá na výkyvy pH a T prostredia (ideálne obdobie na teplotu je máj aţ október, produkcia a aplikácia biomasy cca 6 mesiacov, pH - pozor pri aplikácii základných nutrientov)

nájdenie vhodného dodávateľa kosubstrátu(srvátka, cukor)

Na základe výsledkov pilotného testu, môžeme konštatovať, že nová sanačná technológia EPS-ClU patrí medzi nové inovačné technológie.

Výsledky monitoringu sanačných prác svedčia o úspešne prebiehajúcich sanačných prácach, tzn. úspešnosti novej sanačnej technológie EPS-ClU.

Ďakujem za pozornosť.

Autori

Mgr. Ţelmíra Greifová, Ing. Miroslav Minařík,

Ing. Markéta Sotolářová, Ing. Jiří Mikeš

Ing. Martina Siglová