Sanační Technologie, 2015

Transkript

1 Karel Waska Sanační Technologie, 2015

2 2/25 Jiří Kamas Petr Beneš Karel Horák Miroslav Minařík Vlastimil Píštěk

3 3/25 Siegrist, R. L., Crimi, M., Simpkin, T. J.: In Situ Chemical Oxidation for Groundwater Remediation, Springer 2011, ISBN:

4 Cena: Často cenově nejvýhodnější alternativa Čas: Přináší rychlé výsledky, obvykle v rozmezí týdnů až měsíců po aplikaci Účinnost: Velmi široké spektrum cílových kontaminantů Rozsah kontaminace: Poradí si s velmi širokou škálou koncentrací polutantu včetně těžce postižených lokalit s možnou inhibicí bioremediace 4/25

5 Princip metody 5/25 kontakt/interakce organické kontaminace s dostatečně reaktivním akceptorem elektronů (ox.) v kolektoru Oxidant Vzorec Forma Aktivace Reagens Manganistan* KMnO 4, NaMnO 4 Prášek/kapalina Žádná MnO 4 - Peroxid vodíku* H 2 O 2 Kapalina Žádná, Fe II, Fe III OH, O 2 -, HO 2 -, HO 2 - Ozón* O 3 (vzdušný) Plyn Žádná 0 3, OH Persulfát* Na 2 S 2 O 8 Prášek Peroxon H O 3 (vzdušný) Žádná, Fe II, Fe III, teplo, H 2 O 2, vysoké ph S 2 O 8 2-, SO 4 - Prášek/kapalina O 3 0 3, OH - Perkarbonát Na 2 CO 3. 1,5 H 2 O Prášek Fe II OH - Peroxid vápníku CaO 2 Prášek Žádná H 2 O 2, HO 2 - Huling & Pivetz, 2006 * = nejrozšířenější oxidační činidla

6 Oxidant Standardní Redukční Potenciál (V) Reference Hydroxyl radical (OH ) 2.59 Siegrist et al Sulfate radical (SO 4 - ) 2.43 Siegrist et al. Ozone 2.07 Siegrist et al. Persulfate anion 2.01 Siegrist et al. Hydrogen Peroxide 1.78 Siegrist et al. Permanganate 1.68 Siegrist et al. Chlorine (HOCl) 1.48 CRC (76th Ed) Oxygen 1.23 CRC (76th Ed) Oxygen 0.82 Eweis (1998) Fe (III) reduction 0.77 CRC (76th Ed) Nitrate reduction 0.36 Eweis (1998) Sulfate reduction Eweis (1998) Superoxide (O2 -) Siegrist et al. ZVI CRC (76th Ed) 6/25

7 7/25

8 Proč modifikovat? H 2 O 2 => Levný, velmi silný oxidant (vlivem ROS) Á tady voní dršťková! Základní vlastnost = NESTABILITA => Rychlá spotřeba, exotermní rozklad Uvolnění vysokého množství O 2 : 1 litr 5% H 2 O 2 => vznik až 20 litrů O 2 STABILIZACE = důležité know-how: Regulace teploty v reakční zóně 8/25 Přidání stabilizátorů (fosfáty, cheláty, organické kyseliny = pokles ph)

9 Blok č. 88 9/25 Google Earth

10 Písčito-štěrkový kolektor 10/25 K e-5 e-4 m/s Mocnost zvodně ~1,5 m Porozita n = 0,15 Pole A 530 m 2 V~120 m 3 Google Earth

11 11/25 BTX Hexan Izobutylen Google Earth

12 Primární cíle pilotního testu: 1. Ověření funkčnosti a použitelnosti technologie, 2. snížení úrovně kontaminace, 3. dodržení přísných bezpečnostních podmínek a 4. optimalizace metod řízení oxidačních procesů přímo na lokalitě (on site real time monitoring). Sledované rizikové faktory: 1. Exotermní průběh, 2. korozívnost aplikovaného (ph 4,5 a HPV pod úrovní rozvodů inženýrských sítí) a 3. geneze TOL jako dceřiných produktů. 12/25

13 Široká škála průmyslových provozů Ethylenová jednotka => kontaminanty: BTEX, Naftalen, (frakce C 10 ) Vývoj HV-8857: 13/2 5 KONT. Benzen[µg/l] Naftalen[µg/l] NEL[mg/l] RK bez VFRL SC fáze <0,5 > * ,2 *(před aplikací)

14 Testování čistých zemin pufr. Kapacita 5% peroxid vodíku (H 2 O 2 ) FeSO 4. n H 2 O C 6 H 8 O 7 V rámci lab testů nárůst T max o 4 C 14/25 Možnost realizace následného biologického dočištění

15 Řízení procesů on-site Exotermní procesy průběh závisí na podmínkách v podloží = obtížně předvídatelné (laboratoř určí rámcově) Přítomnost IG sítí HPV nesmí přesáhnout hloubku uložení IG sítí 15/25 ph nesmí klesnout pod 4,5 (nekorozivní podmínky) Kontinuální měření teploty i HPV ve vrtech Pravidelné měření koncentrace oxidantu i TOL přímo na lokalitě Dynamické řízení, možnost reakce na aktuální dění v podloží Pro bezpečnou aplikaci oxidačních činidel je nezbytná mobilní laboratoř

16 : 16/25 7 etap 77 m 3 (5% H 2 O 2 ): plošně i bodově Čerpání p.v. mezi aplikacemi (po odeznění reakcí) => Čištění pomocí AU, recyklace (dyn. stav zvodně) Čerpání půdního vzduchu => Čištění pomocí AU In situ real-time monitoring: HPV, teplota, EC On-site monitoring: Fyz-Chem, konc. H 2 O 2, TOL Sanační Centrum

17 Teplota a HPV Bezpečnost 17/25 Zásak Vyčerpání vrtu Čerpání p.v.

18 18/25 ph Bezpečnost

19 19/25 ORP Účinnost Paralelně s parametrem DO

20 20/25 TOL Bezpečnost

21 Destrukce kontaminantu 21/25 Před listopad 2013: A, C, E Po leden 2014: B, D, F

22 Destrukce kontaminantu 22/25 Vývoj HV-8857: KONT. Benzen[µg/l] Naftalen[µg/l] NEL[mg/l] RK bez VFRL SC fáze <0,5 > * , ,8 2,87

23 Chemie pole A pole B Cíle pilotu 1. Ověření funkčnosti a použitelnosti technologie, 2. snížení úrovně kontaminace, 3. dodržení bezpečnostních podmínek a 4. optimalizace metod řízení oxidačních procesů přímo na lokalitě (on site real time monitoring). Rizikové faktory: 1. exotermní průběh => nárůst do 5 C 2. Korozívnost => ph > 4,5 a HPV pod IG sítěmi 3. geneze TOL => pokles koncentrací s časem 23/25

24 Chemie pole A pole B Funkčnost pilotu 24/25 Čerpáním 550 m 3 p.v., odstraněno cca: 4 kg benzenu 10 kg NEL 0,75 kg naftalenu Venting m 3 půdního vzduchu, odstraněno cca: 130 kg TOL Funkčnost filtru AU závislá na intenzitě ox. reakcí Nárůst trvanlivosti a dosahu v prostředí Využití ORP (či rozp. O 2 ) a konc. TOL pro nasměrování bodové aplikace Podpora přirozené atenuace => potenciál pro anaerobní (síranovou) biodegradaci

25 Spokojený Fenton... 25/25 Chemie pole A pole B