Testarea de metode de remediere in faza pilot -...

INCDPM - ICIM Bucuresti

Testarea de metode de remediere in faza pilotIng, Sevastita Vraciu

Cercetator stiintific gr. I – INCDPM-ICIM BucurestiIng. Catalin Constantinoiu

Cercetator stiintific - INCDPM-ICIM Bucuresti


Expunerea motivelor:

Respectarea normelor Directivei Apelorsubterane (80/68/EEC) care urmeaza a fiimplementata in Romania. Stabilirea unor linii directoare privinddepoluarea solurilor si subsolurilorcontaminare cu produse petroliere.


Cercetari efectuate la scara de laborator

Pentru cercetarile la scara de laborator s-au construit 5 modele experimentale care sa evidentieze bioremedierea aeroba intensificata in comparatie cu bioremedierea naturala;Modelele experimentale au fost vase din sticla cu volumul de 3 l umplute cu cantitate cunoscuta de sol (volumetric si din punct de vedere al greutatii) la care s-a adaugat o cantitate cunoscuta de produs petrolier.


In varianta experimentala I s-a urmarit depoluarea naturala a solului infestat cu motorina, lucrandu-se intr-un vas de sticla transparent cu volumul de 3 l (vas Erlenmeyer) in care s-a adaugat:

- 3 000 ml SOL (2715 g)- 75 ml MOTORINA (66 g)- concentratia de poluant = 24,31 g/kg de sol

Varianta I


Concentratia de motorina in sol a fost initial de 24300 mg/kg de sol, valoare ce depaseste de 12 ori pragul de interventie la poluarea solului (2000 mg/kg);

Experimentul s-a desfasuratin conditii constante de temperatura – 20 0 C;

Perioada pe care s-a desfasurat experimentarea a fost cuprinsa intre 07.09.2006 si 24 11 2006.


Rezultatele masuratorilor de laboratorpentru varianta I

9,83 0,81807.654.24Sol contaminat24.11

25,88,08200-5,78Sol initial07.09

Produspetrolierg/kg s.u.

Azot totalmgN/g s.u

Fosfor totalmgP/kg s.u

Carbon organic

%

Umiditate%ProbaData

2006

Din analiza rezultatelor prezentate in tabelul de mai sus, se constata:

Solul initial contaminat cu produs petrolier contine elementebiogene;

Procesul natural de bioremediere s-a instalat, faptdemonstrat de scaderea cu 60 % a concentratiei de produspetrolier;


Varianta II

In varianta experimentala II s-a urmarit depoluarea naturala a solului infestat cu motorina, lucrandu-se in aceleasi conditii ca in varianata I -intr-un vas de sticla transparent cu volumul de 3 l (vas Erlenmeyer) in care s-a adaugat:

- 3 000 ml SOL (2755 g)- 75 ml MOTORINA (66 g)- concentratia de poluant = 23,96 g/kg de sol

la care s-a intodus 1000 ml apa, la inceputul experimentului


Rezultatele masuratorilor pentru varianta II :Experimentul s-a desfasurat in conditii similare ca si in varianta I.Rezultatele masuratorilor de laborator sunt prezentate in urmatorultabel.

16,121,1516010.324.97Sol poluat24.11

25,438,08200-5,78 Sol initial07.09


Azot totalmgN/g s.u


Carbon organic

%

Umiditate%ProbaData

2006

Procesul natural de bioremediere s-a instalat fapt demonstrat de scaderea cu 37 % a concentratiei de produs petrolier, valoarea fiind sub cea rezultata in varianta experimentala I de cca. 60%. Acest fapt se datoreaza scaderii posibilitatii de oxigenare a solului in adancime, ca urmare a scaderii porozitatii acestuia si totodata datorita dificultatilor de instalare a proceselor de biodegradare aerobe. Procesele anaerobe sunt mai lente iar timpul necesar biodegradarii naturale creste.


In varianta experimentala III s-a urmarit depoluarea biologica aeroba intensificata a solului si apei subterane infestate cu motorina, lucrandu-se in aceleasi conditii ca in varianta II - intr-un vas de sticla transparent cu volumul de 3 l (vas Erlenmeyer) in care s-a adaugat:

- 3 000 ml SOL (2730 g)- 75 ml MOTORINA (66 g)- se adauga apa: 1000 ml.

concentratia initiala de poluant fiind de 17,69 g/kg de sol umed.

Varianta III


Experimentarile au inceput in data de 07.09.2006, fiind in desfasurare in prezent. Pentru mentinerea nivelului acviferului s-a adaugat perodic o cantitate de apa variind intre 50 si 100 ml apa saptamanal. Solul poluat cu motorina a fost supus aerarii, cu un debit de aer de 20 l/h, timp de 30 minute zilnic.

In acest experiment s-a urmarit pe langa bioremedierea solului poluat cu produse petroliere si depoluarea acviferului. Din acest considerent la intervale regulate de timp s-a introdus apa potabila pentru mentinerea nivelului acviferului si suplinirea cantitatii extrase pentru analiza.


Rezultatele masuratorilor pentru varianta III:

In urmatorul tabel se prezinta rezultatele experimentarilor de laborator pentru probele de sol prelevate din recipientul nr. 3:

7.84.254006.5441.65Sol poluat27.11

9,73 4,68--39,49Sol poluat20.11

11,45,294827,128,19 Sol poluat14.11

12,96.01400-36,24Sol poluat10.11

16,76,865007,7228,94 Sol poluat2.11

18,67,738004,9135 Sol poluat21.10

19,97,988001,27 42,77 Sol poluat04.10

25,668,08 200-5,78 Sol initial poluat

07.09


Azot totalgN/g s.u


Carbon organic

%

Umiditate%ProbaData

2006

In aceasta varianta se obtin eficiente de reducere a produsului petrolier prin intermediul procesului de bioremediere aeroba intensificata de cca 70% fata de varianta precedenta in care s-au realizat eficiente de numai 37%. Acest fapt se datoreaza adaosului de oxigen atmosferic care mentine conditii aerobe in stratul de apa freatica si sol. Procesul de biodegradare aeroba este dezvoltat fapt evidentiat de observatiile microscopice efectuate pe probe de sol recoltate din instalatia experimentala.


Eficienta de indepartare a produselor petroliere determinata dupa o perioada de cca. 80 zile a fost de 80%. Se observa de asemenea reducerea concentratiei de substante organice (CCO-Cr ) de la valori de 2400 mg/l la 268 mg/l cu o eficienta de cca. 89%. Instalatia va fi mentinuta in functiune si in perioada urmatoare pentru a se urmarii indepartarea produsului petrolier pana la o concentratie inferioara astfel incat apa sa devina potabila.

Pentru a stabili eficienta procesului de bioremediere aeroba a acviferului, s-a analizat concentratia de poluant din “panza freatica”. In urmatorul tabel se prezinta rezultatele experimentarilor de laborator.

11-0,792687,5Apa 27.11

16-0,878647,0Apa 20.11

19,2221,211702 7,6Apa 14.11

21281,851190 7,5Apa 10.11

3436,81.921748 7,8Apa 02.11

45562.012016 7,5Apa21.10

56 74,82.162400-Apa04.10

Produs petroliermg/l

Azot totalmgN/l

Fosfor totalmgP/l

CCO-Crmg/lpHProbaData

2006


Observatiile microscopice au evidentiaturmatoarele:

In apa percolata – s-au observat frecvente flagelate, ciliate de talie mijlocie (Lionotus sp., Colpidium sp., Vorticella sp.), frecventi rotiferi si viermi cilindrici;In esantionul de sol – s-au observat frecvente flagelate, ciliate mai putin intalnite, rotiferi si viermi cilindrici destul de frecventi;


In varianta experimentala IV s-a urmarit transportul produsului petrolier de la suprafata solului in apa subterana si depoluarea solului si apei subterane prin adaos de ECOSOL la suprafata solului.Crearea modelului experimental a presupus urmatoarele:

- s-a creat un spatiu de separare intre sol si acvifer montandu-se o sita de sustinere a stratului de sol. - s-a cantarit si adaugat 2000 ml de SOL (1981g );- s-a dizolvat 1,5 ml de ULEI ARS in 1000 ml apa si s-a adaugat la suprafata solului;- s-au dizolvat 4 g ECOSOL in 100 ml apa si s-a adaugat la suprafata solului.- la fiecare 3 zile s-au adaugat 100 ml apa potabila

Varianta IV


S-a urmarit sa se evidentieze posibilitatea depoluarii solului, subsolului si apei freatice printr-o tratare la suprafata solului cu produse care conduc la retinerea, transformarea si degradarea biologica a contaminantilor petrolieri din sol;Prin adaosul apei s-a dorit transportul produsului petrolier si a ECOSOL-ului adaugat spre zona din subsol si in acvifer;Experimentarile au inceput in data de 13.09.2006, fiind in desfasurare in prezent.


Din analiza datelor analitice rezulta ca in sol se realizeaza o crestere a concentratiei substantelor organice ca urmare a adaosului de produs petrolier si totodata o crestere initiala a concentratiei de azot si fosfor ca urmare a adaosului de ECOSOL urmand a se reduce concentratia acestor elemente ca urmare a instalarii proceselor de bioremediere intensificata cu ajutorul ECOSOL-ului

Rezultatele masuratorilor pentru varianta IV :In urmatorul tabel se prezinta rezultatele experimentarilor de laborator pentru probele de sol prelevate din borcanul nr. 4:

0,18225028004.5934,37Sol poluat27.11

0,52610-5,5633,5 Sol poluat20.11

0,8470092006,6430,03Sol poluat10.11

0,611003044007,4723,60 Sol poluat2.11

0,6941808002,03 35,69 Sol poluat17.10

-890 400-6,08 Sol initial poluat

13.09


Azot totalgN/g s.u


Carbon organic

%

Umiditate%ProbaData

2006


Eficienta de indepartare a produselor petroliere determinata dupa o perioada de cca. 70 zile a fost de 80%. Se observa de asemenea reducerea concentratiei de substante organice (CCO-Cr ) de la valori de 2900 mg/l la 816 mg/l cu o eficienta de cca. 72%. Instalatia va fi mentinuta in functiune si in perioada urmatoare pentru a se urmarii indepartarea produsului petrolier pana la o concentratie inferioara astfel incat apa sa devina potabila


14,5220,878167,5Apa 27.11

3811,21,081102 8Apa 20.11

6516,80,961517 7,3Apa 10.11.

8444,80.91452 7,8Apa 2.11

12,9560.962928 7,5Apa17.10

---96-Apa13.09


Azot totalmgN/l

Fosfor totalmgP/l



In apa percolata – au fost intalnite mai putine flagelate si mai frecvente ciliate libere de talie mica (Aspidisca sp.), rotiferi si viermi inelati.

In esantion de sol – o bogata flora bacteriana, rare flagelate, rotiferi si viermi inelati.



In varianta experimentala V s-a pornit experimentul de la un sol si subsol poluate cu produse petroliere la care s-a incercat depoluarea prin adaugarea la suprafata solului de produs adsorbat cu rol in depoluarea biologica a solurilor tip ECOSOL. Experimentul a urmarit transportul produsului ECOSOL spre subsol si acvifer si depoluarea solului si apei subterane ca urmare a reactiilor biologice initiate de ECOSOL.

Varianta V


Crearea modelului experimental V a presupus urmatoarele:- s-a creat un spatiu de separare intre sol si acvifer montandu-se o sita de sustinere a stratului de sol. - s-a cantarit si adaugat 2000 ml de SOL (1992g ) amestecat cu 75 ml ulei ars (omogenizat in prealabil);- s-au dizolvat 4 g ECOSOL in 100 ml apa si s-a adaugat la suprafata solului.- la fiecare 3 zile s-au adaugat 100 ml apa potabila.


In aceasta varianta experimentala s-u urmarit sa se evidentieze posibilitatea depoluarii solului, subsolului si apei freatice poluate istoric, printr-o tratare la suprafata solului cu produse care conduc la retinerea, transformarea si degradarea biologica a contaminantilor petrolieri din sol. Prin adaosul periodic al apei s-a dorit transportul ECOSOL-ului adaugat, spre zona din subsol si in acvifer pentru depoluare.S-a urmarit variatia incarcarii organice, a continutului de substante extractibile, de azot si fosfor, atat in sol, cat si in apa percolata prin sol, pentru a se stabili performantele de remediere ale sistemului.Experimentarile au inceput in data de 13.09.2006, fiind in desfasurare. Periodic s-au recoltat probe de sol si apa pentru caracterizarea din punct de vedere al poluarii.


Eficientele de indepartare a produsului petrolier ating valori de 64% in varianta V mai mici decat in varianta IV intrucat poluarea initiala a solului a fost mai intensa in varianta V, fiind necesar un timp mai mare pentru indepartarea acestora.

Rezultatele masuratorilor pentru varianta V :In urmatorul tabel, sunt prezentate rezultatele analizelor de laboratorefectuate pentru caracterizarea evolutiei temporare a produsului petrolier in sol.

11,1822508406.437,14Sol poluat27.11

18,722990-5,3828,99Sol poluat20.11

-275012205,3427,61Sol poluat10.11.

-299088006,6111,41 Sol poluat2.11

-196010006,4-Sol poluat17.10

31,4890 400-6,08 Sol initial poluat

13.09

Produs petrolierg/kg s.u.

Azot totalgN/g s.u


Carbon organic

%

Umiditate%Proba Data

2006


Eficienta de indepartare a produselor petroliere determinata dupa o perioada de cca. 70 zile a fost de 69%. Se observa de asemenea reducerea concentratiei de substante organice (CCO-Cr ) de la valori de 2556 mg/l la 1728 mg/l cu o eficienta de cca. 32%. Instalatia va fi mentinuta in functiune si in perioada urmatoare pentru a se urmarii indepartarea produsului petrolier pana la o concentratie inferioara astfel incat apa sa devina potabila.


27221,0217287,5Apa 27.11

3021,21,0720168,06Apa 20.11

3822,41,3324487,3Apa 10.11

8722,41,352256 7,5Apa 2.11

10,222,41,3922087,5Apa17.10

---48-Apa13.09


Azot totalmgN/l

Fosfor totalmgP/l


2006


In apa percolata – putine flagelate, ciliate libere de talie mica, rari rotiferi

In esantion de sol – foarte rari viermi inelati si rotiferi

Prezenta rotiferilor in componenta solului si a apei evidentiaza realizarea unui proces biologic de epurare avansat.



Cercetarile experimentale privind tehnologiile de remediere a solului s-au efectuat si in instalatie pilot din incinta ICIM.Instalatia pilot consta dintr-un model experimental realizat intr-un bazin din beton de forma paralelipipedica avand cu dimensiunile b x l x h = 0,5 x 5,0 x 1 m, umplut cu straturi succesive de roca/sol:

- pietris –la baza cu grosimea de 0,35 m- nisip cu grosimea de 0,5 m- pamant (sol) la suprafata in grosime de

0,15 m.

Cercetari efectuate pe instalatiepilot


Pentru executia modelului in bazinul din beton s-au introdus mai intai 5 drenuri cu diametrul de 100 mm amplasate la distanta de 1 m intre ele, care sa simuleze forajele de observatie din modelul experimental la scara pilot, care strabat straturile de roca/sol suprapuse in bazin de la suprafata pana spre radierul bazinului. In fiecare dren s-au introdus instalatii de aerare cu bule fine (prevazute cu piatra ponce) si alimentate cu aer de la o sursa de aer (Q= 50l/min).

Conditii experimentale:


Dupa realizarea modelului s-a executat poluarea solului cu produs petrolier utilizandu-se 5 kg de produs petrolier distribuit cat mai umiform la suprafata solului. Apoi s-a inundat modelul cu pa potabila pentru realizarea transportului pe adancime a produsului petrolier si crearea stratului de acvifer avand o adancime de 0,75-0,8 m. Experimentul s-a desfasurat in conditii statice fara simularea curgerii apei subterane. Perioada in care s-au desfasurat cercetarile experimentale a fost 20.10-27.11.2006, perioada in care s-a introdus aer comprimat sub forma de bule fine in forajele de observatie ale modelului (tuburile de dren)S-a studiat pentru inceput transportul poluantilor in panza freatica pornind de la suprafata solului spre straturile inferioare ale modelului. Pe perioada experimentarilor s-a urmarit variatia concentratiei produsului petrolier determinat ca substantelor extractibile in solventi organici.

Conditii experimentale:


Rezultatele experimetarilor la scara pilot sunt prezentate in urmatorul tabel:

In perioada cat au durat experimentarile nu se poate evidentia instalarea procesului de bioremediere aeroba. Pentru inceput se constata doar o dispersie a poluantului in subsol si acvifer fapt evidentiat de cresterea de produs petrolier in probele recoltate din cele 5 foraje de observatie. In ultima perioada de experimentari s-au inregistrat scaderi a concentratiilor masurate la produs petrolier pana la 50% din valoarea maxima inregistrata.

1614294810797465

272931474833144

341122463065233

404057623884342

202829473217181

27.11.200620.11.200613.11.200608.11.200607.11.200606.11.200601.11.2006Foraj

de obs.

Substante extractibile (mg/l)

Testarea de metode de remediere in faza pilot -...

Documents

Transcript of Testarea de metode de remediere in faza pilot -...