KOMBINOVANÁ METODA NZVI S ELEKTROCHEMICKOU PODPOROU PRO IN-SITU SANACI CHLOROVANÝCH ETYLENŮ

Transkript

1 KOMBINOVANÁ METODA NZVI S ELEKTROCHEMICKOU PODPOROU PRO IN-SITU SANACI CHLOROVANÝCH ETYLENŮ J. Nosek, T. Pluhař, O. Vološčuková, K. Marková TAČR: TF264 Nanomateriály pro sanace kontaminovaných vod

2 Pilotní test - konfigurace Kombinovaný přístup: I: nzvi + DC II: podpora biologických procesů nzvi + DC: patent (vlastník MEGA a.s., TUL) >> vyšší efektivita NZVI nzvi STAR DC (NANO IRON s.r.o.) optimalizovaný pro použití s DC (1 m 2 /g, 95% Fe, cena 6 % nzvi STAR)

3 D-1 D D3 D5 D1 D14 D18 D-1 D D3 D5 D1 D14 D18 conc. (ug/l) products conc. (ug/l) conc. (ug/l) products conc. (ug/l) Pilotní test - konfigurace využití biologických procesů (mikrobiální dehalogenace) Ideálně nzvi s biologicky aktivní povrchovou modifikací (CMC, melasa, PAA, ) >> ztráta reaktivity (pasivace nzvi), minimální bio-efekt nzvi + Melasa (1 g/l) 1 nzvi TCE cis-1.2-dce acetylen ethen ethan methan TCE cis-1.2-dce acetylen ethen ethan methan z pohledu mikroorganismů nzvi i DC jsou negativní faktory, které vedou k inhibici mikroorganismů (MO) v 1. fázi (nzvi + DC) posílení inhibičních procesů >> povrchová modifikace nzvi detergentem (zlepšení migrace nzvi a kontaktu ClU s nzvi, inhibice přítomných i nežádoucích MO) v 2. fázi (spotřebování nzvi + DC off): >> efektivnější růst žádoucích dehalorespirujících MO

4 Lokalita Spolchemie Více jak 1 let chemické výroby (od r. 1856) anorganická chemie, organická barviva, syntetické pryskyřice) Dnes výroba syntetických pryskyřic; anorganická chemie (elektrolytická výroba chlóru a vysoce čistého NaOH, KOH, ) >> historicky docházelo ke kontaminaci PV AQUATEST a.s. se dlouhodobě podílí na sanaci lokality Spolchemie a.s. Pilotní test

5 Spolchemie M5C - uspořádání - báze kolektoru 9 m p.t. - k f kolektoru v řádu 1-4 m/s - PV: cca 3 m p. t. - proudění PV: 4,5-6,8 m p. t. AW5-33 Kontaminace: - TCE (55 %) 6-8 mg/l, 1,2-cis-DCE (4 %) - strojní dílny (cca 4 m proti směru PV) 4-6 mg/l KJ-3 - ECO-MIP: analýza vrtných jader >> ClU převážně 5-7 m p. t. (direct-push)

6 Spolchemie M5C - uspořádání AW5-33 KJ-3 Aplikace nzvi 6 kg STAR DC, 1 kg detergentu 1 kg LiCl, 2 m 3 vody

7 Spolchemie M5C - monitoring Celkem 8 monitorovacích kol (2 před-aplikační) Analýzy: fyz.-chem., základní chemismus, ClU, produkty dechlorace (AQ) + vzorky na real-time PCR (TUL) Odběry po ustálení fyz.-chem. parametrů

8 vodivost [us/cm] ph Spolchemie M5C fyz.chem. AW 5-33 nátok do polygonu AW 5-6 vrt s nzvi v blízkosti katody AW 5-61 vrt s nzvi v blízkosti anody AW 5-58 neošetřený vrt odtok z polygonu ph AW5-58 AW5-6 AW nzvi aplikace spuštění DC vodivost EH [mv] Eh AW5-58 AW AW5-33 nzvi aplikace spuštění DC AW5-58 AW5-6 AW5-33 nzvi aplikace spuštění DC pokles Eh na vrtech (o 2 mv) - růst ph (katoda) - pokles vodivosti (redukce SO 4 2 )

9 koncetnrace [ug/l] deg. produkty [ug/l] koncentrace [ug/l] deg.produkty [ug/l] koncetnrace [ug/l] deg. produkty [ug/l] koncentrace [ug/l] deg. produkty [ug/l] Chlorinated ethenes AW TCE VC nzvi injection Suma ClU DC deg.prod. Spolchemie M5C ClU Chlorinated ethenes AW TCE VC Suma ClU deg.prod. Suma DCE Chlorinated ethenes AW TCE VC Suma ClU deg.prod Suma DCE nzvi injection DC Suma DCE nzvi injection DC AW 5-33 nátok do polygonu AW 5-6 vrt s nzvi v blízkosti katody AW 5-61 vrt s nzvi v blízkosti anody AW 5-58 neošetřený vrt odtok z polygonu Chlorinated ethenes TCE VC Suma ClU deg.prod Suma DCE nzvi injection DC čas po apliakci (dny) - redukce TCE již na nátoku do polygonu - DCE degraduje v celém polygonu - nárůst produktů dechlorace

10 methan [ug/l] ethan [ug/l] ethen [ug/l] Spolchemie M5C AW 5-6 vrt s nzvi v blízkosti katody AW 5-61 vrt s nzvi v blízkosti anody AW 5-58 neošetřený vrt odtok z polygonu KJ-3 odtok z lokality 8 ethen AW5-58 nzvi aplikace AW5-6 KJ-3 spuštění DC 6 4 ethan AW5-58 nzvi aplikace AW5-6 KJ-3 spuštění DC methan 2 1 AW5-58 AW KJ-3 nzvi aplikace spuštění DC až 1. ug/l ethenu - po spotřebování nzvi roste methan (růst MO převážně v blízkosti anody)

11 Relativní kvantita Relativní kvantita Relativní kvantita Relativní kvantita Spolchemie M5C Real-time PCR - nzvi + katoda >> pokles MO - nzvi + anoda >> bez poklesu MO - pouze DC >> bez poklesu MO AW 5-33 nátok do polygonu AW 5-6 vrt s nzvi v blízkosti katody AW 5-61 vrt s nzvi v blízkosti anody AW 5-58 neošetřený vrt odtok z polygonu KJ-3 odtok z lokality 16S rdna 1 1 AW5-33 AW5-58 AW5-6 KJ-3 Dsb 1 AW5-33 AW5-58 AW5-6 KJ-3 1 1,1 1,1,1 vcra, Dny od aplikace 1 1 AW5-33 AW5-58 AW5-6 KJ-3,1, DHC-RT 1 1 Dny od AW5-33 aplikace AW5-58 AW5-6 KJ-3 1 1,1,1,1,1, Dny od aplikace, Dny od aplikace

12 Spolchemie M5C real time PCR Ve vrtech s nzvi v blízkosti katod pokles všech sledovaných markerů >> nzvi (+ DC) toxický účinek na MO Ve vrtu (s nzvi) v blízkosti nzvi není patrný pokles MO >> anodové procesy pravděpodobně kompenzují toxicitu nzvi Ve vrtech bez nzvi v blízkosti katod prakticky bez poklesu MO >> v reálném průtočném systému na lokalitě není samotné DC inhibiční faktor pro MO Ve vrtech s nzvi: rychlý pokles MO >> během 1 měsíce návrat MO na původní hodnoty a výše (uvolnění nik eko-systému, využití zdrojů >> nárůst kvantity MO).

13 Ekonomické porovnání r. 214 pilotní test NANOFER 25S (pyroforické nzvi) AW5-33 conc. (ug/l) 6 5 TCE in DCE in VC in TCE out DCE out VC out 25S STAR_DC + DC 4 3 6% 2 - Nátok / odtok 35% 4% STAR_DC + DC 34% 51% 14% 25S KJ-3 Poklesy ClU po 1 dnech - různé hydro-geologické poměry - variabilita ClU (koncentrace, zastoupení, ) >> účinnost hodnocena dle konc. ethenu Poklesy ClU po 1 dnech

14 Ekonomické porovnání r. 214 pilotní test NANOFER 25S (pyroforické nzvi) AW S STAR_DC + DC KJ-3 Direct push + DC Porovnání průměrného nárůstu koncentrací ethenu ve všech vrtech polygonu STAR DC + DC: po 1 dnech více jak 1,8 více odstraněné kontaminace >> dalších více jak 1 dní aktivní nzvi + bio-fáze

15 Závěr Stála dotace polygonu ze zdroje během pilotního testu (55% TCE, 4% DCE) Více jak 3 měsíční aktivní fáze aplikovaného nzvi STAR DC následovaná zvýšenou aktivitou MO Vysoké poklesy koncentrací ClU: TCE: pod sanační limit DCE: více jak 75% pokles po celou dobu monitoringu Z pohledu MO: Pouze přechodný negativní efekt Celkově došlo k zachování a mírnému nárůstu kvantity MO Vysoká účinnost kombinované metody STAR DC + detergent + DC již po 1 dnech cca 2 více odstraněných ClU + další aktivní nzvi / bio-fáze. Pouze o 1 % vyšší náklady oproti nzvi při 2 vyšší reaktivitě a 2 delší aktivní době.

16 Děkuji za pozornost