Биоремедиация
Как правило, фраза «биоремедиация на месте» относится к широкому спектру методов и технологий биоремедиации, которые основаны на способности местных или интродуцированных микроорганизмов разлагать, уничтожать или иным образом изменять нежелательные химические вещества в почве и грунтовых водах. На успех биоремедиации влияют три фактора:
1. Тип организмов
2. Тип загрязнителя
3. Геологические или химические условия на загрязненном участке
Биоремедиация - это расширение естественной функции существующих микроорганизмов по расщеплению отходов человека, животных и растений. Ключевую роль в биоремедиации играют бактерии. Как правило, системы биоремедиации полагаются на микроорганизмы, обитающие на загрязненном участке. Новейшая технология заключается во введении микробов для усиления биоразложения на загрязненных участках. Критическим фактором при определении того, является ли биоремедиация подходящей на месте, является фактор подверженности загрязнителей биодеградации. Биоремедиация хорошо зарекомендовала себя в работе с некоторыми типами нефтяных углеводородов и их производными, включая бензин, мазут, спирты, кетоны и сложные эфиры. Для других типов органических загрязнителей, таких как растворители, биоремедиация была так же успешно испытана в лаборатории и на ограниченном количестве полевых участков. Подверженность подпочвенной среды биоремедиации частично зависит от того, будет ли биоремедиация имманентной или инженерной. Имманентная биоремедиация использует внутренний потенциал встречающихся в природе микробов без каких-либо активаторов. Инженерная биоремедиация ускоряет микробную активность с помощью проведения работ на территории, таких как введение микробов или установка колодцев для снабжения водой и питательными веществами, которые стимулируют рост микробов. Тематические исследования в этом отчете сосредоточены только на инженерной биоремедиации. Сторонники биоремедиация - это менее дорогой, быстрый и безопасный метод очистки загрязненной почвы, чем более традиционные методы очистки.
Этапы очистки (полевые работы):
• Разрыхление почвы по всей глубине загрязнения с целью улучшения структуры грунта и его проветривания воздухом (для этого будет использоваться колесный трактор с навесным плугом);
• Добавление компоста для выращивания грибов, который выполняет ряд функций:
а) является источником микроорганизмов - разрушителей углеводородов;
б) выполняет роль разрыхлителя, который улучшает физико-химические и агрохимические свойства загрязненного грунта (увеличивает емкость поглощения и влагоудерживающую способность);
в) является источником биогенных элементов, таких как азот, фосфор и т. д.
• Добавление минеральных удобрений. Минеральных удобрения в своем составе содержат биогенные элементы. Количество добавленных минеральных удобрений рассчитывается на основе данных химического анализа исходного содержания углеводородов в почве. В основе расчетов лежит правило оптимального соотношения C : N в почве (25-30 : 5). Минеральные удобрения добавляются в виде водных растворов, которые распределяются насосами – распылителями. Для этой цели используют 10 тонные машины - водовозы. На первом этапе в почву вносится 1/3 от общего количества удобрений, рассчитанных на внесение на весь период проведения очистки.
Метод затвердевания и стабилизации
Стабилизация почвы значительно меняет ее характеристики, обеспечивая долгосрочную постоянную прочность и стабильность, которые достигаются с помощью воздействия воды и негашеной извести и могут использоваться для обработки разных видов почв отдельно или в сочетании с другими материалами. Минералогические свойства почв определяют степень их реактивности с известью и предел прочности, который развивается в стабилизированных слоях. В целом, мелкозернистые глинистые почвы (с минимальным 25% проходом через сито № 200 (74 мм) и индексом пластичности более 10) считаются хорошими кандидатами для стабилизации. Для почвы, содержащей значительное количество органического материала (более 1 %) или сульфатов (более 0,3 %), могут потребоваться дополнительное количество извести и / или специальных строительных процедур.
Процесс очистки с помощью извести
При добавлении извести и воды в глинистую почву, практически сразу начинают происходить химические реакции.
- 1. Осушение: если используется негашеная известь, она сразу же гидратируется (т.е. химически соединяется с водой) и выделяет тепло. Почва осушается, потому что вода, присутствующая в ней, участвует в этой реакции и выделяемое тепло помогает испарять дополнительную влагу. Гидратированная известь, образуемая на начальном этапе, впоследствии будет вступать в реакцию с глинистыми частицами, таким образом уменьшая способность почвы удерживать влагу, вследствие чего будет медленно происходить дополнительное высыхание. Если вместо негашеной извести используется гашеная известь, сушка происходит только через химические изменения в почве, которые снижают ее способность удерживать воду и повышают ее стабильность.
- 2. Модификация: после начального смешивания ионы кальция (Ca ++) из гидратированной извести мигрируют на поверхность частиц глины и вытесняют воду и другие ионы. Почва становится рыхлой и зернистой, что уплотняет ее и облегчает работу. На этом этапе индекс пластичности почвы резко уменьшается, равно как и ее склонность к набуханию и оседанию. Процесс, который называется «флокуляция и агломерация», обычно происходит в течение нескольких часов.
- 3. Стабилизация: при добавлении достаточного количества извести и воды pH почвы быстро увеличивается до уровня выше 10,5, что позволяет частицам глины разрушаться. Определение необходимого количества извести является частью процесса проектирования и уточняется такими тестами, как тест Eades and Grim (ASTM D6276). Кремнезем и глинозем высвобождаются и вступают в реакцию с кальцием из извести, образуя гидраты силиката кальция (CSH) и гидраты алюмината кальция (CAH). CSH и CAH являются цементирующими продуктами, подобными тем, которые образуются в портландцементе. Они образуют матрицу, которая способствует прочности известковых стабилизированных слоев почвы. По мере формирования этой матрицы почва превращается из песчаного гранулированного материала в твердый, относительно непроницаемый слой со значительной нагрузочной способностью. Процесс начинается в течение нескольких часов и может продолжаться годами в правильно спроектированной системе. Сформированная матрица является прочной, долговечной и достаточно непроницаемой, образуя прочный и гибкий структурный слой.
Затвердевание и стабилизация являются относительно простыми процессами. Обработанный материал (почва, шлам и т. д.) смешивается со связующим веществом или смесью связующих веществ, и полученная масса затем превращается в твердую матрицу, содержащую внутри себя загрязняющие вещества.
Стабилизация относится к процессам, снижающим риск, связанный с отходами, путем преобразования загрязняющих веществ в менее растворимую, менее токсичную и неподвижную форму. Это состояние обычно достигается целенаправленными химическими реакциями. Физический характер обрабатываемого материала не обязательно изменяется
Затвердевание относится к процессам, герметизирующим загрязняющие вещества в монолитном твердом веществе с высокой структурной целостностью. Герметизация может быть:
• мелких частиц (микрогерметизация);
• большого блока или контейнера (макрогерметизация);
• затвердевание, приводящее к почвоподобному материалу.
Затвердевание не обязательно подразумевает химическое взаимодействие между загрязнителями и отвердителями. Они могут быть механически смешаны. Миграция загрязняющих веществ ограничена значительно уменьшенной площадью поверхности, которая подвергается выщелачиванию, и / или изоляцией загрязняющих веществ в непроницаемой капсуле.
Большинство процессов, используемых при применении С / З, являются модификациями проверенных процессов и направлены на герметизирование или иммобилизацию опасных компонентов и включают в себя обработку грунта или смешивание на месте.
