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 Moravou EPS biodegradácie, s.r.o., Malacky
Úvod Obsah Opis novej sanačnej technológie EPS-ClU Pilotný test lokalita: Česká zbrojovka, a.s. Uherský Brod Charakteristika 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 technológie priebeha za aeróbnych podmienok bez tvorby nebezpečných intermediátov (vinylchloridu)
Kometabolizmus Schopnosť baktérií svojimi KATABOLICKÝMI enzýmami transformovať HOL, bez súčasného zapojenia HOL do ich metabolizmu C a ATP TCE DCE produkcia EPOXIDU Cl Cl C = C Cl H Oxygenéza odstráni ión Cl - Cl Cl C = C H H Oxygenéza rozštiepi väzbu medzi uhlíkami Cl H O C=C Cl H Mastné kyseliny alebo alkoholy baktérie + primárny substrát štiepenie HOL katabolický enzým CO 2, Cl - a H 2 O
PILOTNÝ TEST lokalita: Česká zbrojovka, a.s. Uherský Brod sanácia zbytkového znečistenia horninového prostredia kontaminovaného ClU (TCE a DCE) Charakteristika lokality: Situácia Geologické a hydrogeologické pomery Charakteristika kontaminácie, cieľ sanačných prác Etapy biodegradačných prác a technická príprava lokality Monitoring priebehu prác
Širšie záujmové územie Záujmové územie N
Geologické a hydrogeologické pomery Záujmové územie M 1 : 200 000 Terciér paleogén stredný až vrchný eocén : zlínkse vrstvy - magurský flyš, račanská jednotka 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 < 1.10-4 m/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 Rieka Olšava záujmové územie aplikácia aeróbnej biodegradácie
Lokalizácia záujmového územia v rámci areálu Českej Zbrojovky,a.s. Hlavný sklad Z-24 lisovňa strelnica Z-4 chrómovňa záujmové územie vstup do areálu
Ohniská kontaminácie pri chrómovni chrómovňa strelnica Z- 4 záujmové územie Z-24
Kontaminačný mrak smer Brno náraďovňa cesta III. triedy smer Trenčín GO strojov SPL park hala M6 železnica strelnica chrómovňa lisovňa, vývojová dielňa neutralizačná stanice hlavný sklad hala M7 smer Olšava kalové polia vstup do areálu LEGENDA zatrávnené plochy budovy hranice areálu HG vrt aplikačná sonda znečistenie Cl-Eth nad 1 500 g/l smer prúdenia podzemnej vody
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 O 2 inštalácia bioreaktora zahájenie aplikácie baktérií pokračovanie v aplikácii srvátky, ţiviny Október 2006 ukončenie aplikácie baktérií prebieha len saturácia horninového prostredia vzdušným O 2 Október 2006 aţ Máj 2007 - prebieha len saturácia horninového prostredia vzdušným O 2
Aplikácia srvátky do aplikačných sond Nádrž so srvátkou Vodomer Aplikačná sonda Aplikačné čerpadlo
Inštalovanie Bioreaktora, prepojenie aplikačných sond, saturovanie lokality vzdušným kyslíkom Air sparging dúchadlo Z-4 Airliftový bioreaktor 3 m 3 bioreaktor dúchadlo Poprepájané aplikačné sondy saturácia horninového prostredia vzdušným O 2 Rozvody napojené na aplikačné sondy
Namnoţené baktérie v bioreaktore Airliftový biorektor Namnožené baktérie Smer premiešavania inokula
Zonálny odber vzoriek podzemnej vody Vrt Z- 4 GIGANT nízkoprietokové čerpadlo
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 O 2, Cl -, T, ph, Eh v PV koncentrácia heterotrofných a degradujúcich mikroorganizmov v PV
Koncentrácia O 2 (mg/l) Koncentrácia Cl - (mg/l) Eh (mv) ph Vývoj Eh, ph, O 2 a Cl - v podzemnej vode Vývoj Eh v podzemnej vode Vývoj ph v podzemnej vode 140 7.6 120 100 7.4 80 60 7.2 40 7 20 0 Anaeróbna dehalogenizácia Aeróbna biodegradácia 6.8-20 6.6-40 -60 Z-4-80 Z-24-100 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 Z-4 6.4 Z-24 6.2 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 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 Dostatočná saturácia horninového prostredia vzdušným O 2 Koncentrácia O 2 v podzemnej vode 0 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 Z-4 Z-24 Koncentrácie Cl - v podzemnej vode, Vrt Z-4(B) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 chloridy 10 0 25.4.06 16.5.06 21.6.06 21.7.06 7.8.06 12.9.06 12.10.06 DÁTUM
KONCENTRÁCIA ClU ( µg/l KONCENTRÁCIA ClU ( µg/l Koncentrácia ClU vrtov Z-4 a Z-24 Vrt Z-4(B) 18000 16000 14000 1,2-cis DCE TCE PCE 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 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 Vrt Z-24(B) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 1,2-cis DCE TCE PCE 0 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
počet mikrooganizmov (KTJ/ml) počet mikrooganizmov (KTJ/ml) Chronologický vývoj koncentrácie mikroorganizmov 1.0E+09 1.0E+08 1.0E+07 1.0E+06 1.0E+05 1.0E+04 1.0E+03 1.0E+02 heterotrofné 1.0E+01 degradujúce 1.0E+00 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 Vrt Z - 24 DÁTUM 1.0E+09 Vrt Z - 4 1.0E+08 1.0E+07 1.0E+06 1.0E+05 1.0E+04 1.0E+03 1.0E+02 1.0E+01 heterotrofné degradujúce 1.0E+00 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
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.
Záver VÝHODY 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 zemín znečistených 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