Verbeterde reductieve dechlorering (ERD) op een uitdagende locatie

Het gebruik van EOS® Pro en CoBupH™ naast BAC-9-bioaugmentatieculturen zorgt voor een langdurig substraat, voldoende voedingsstoffen en een pH-optimaliserende buffer, waardoor een succesvolle behandeling van de locatie wordt gegarandeerd, zelfs als de omstandigheden niet gunstig lijken voor biologische groei.

De uitdaging

Ondanks de effectiviteit en lage kosten om gechloreerde verbindingen te behandelen, wordt reductieve dechlorering (ERD) vaak over het hoofd gezien als een saneringsalternatief wanneer ongunstige biologische omstandigheden zoals een lage pH en niet-detecteerbare microbiële activiteit bestaan. Maar zelfs deze sites kunnen met een zorgvuldige planning met de juiste aanpassingen succesvol en betaalbaar worden behandeld.

De bodem en het grondwater van een voormalige productielocatie bevatten hoge concentraties gechloreerde verbindingen. De onderliggende watervoerende laag bestaat uit niet-geconsolideerd zand en grind (hydraulische geleidbaarheid van ~ 90 cm / dag) en is bedekt met een kleirijke opsluitlaag. Verontreinigingen migreerden langs storm- en sanitaire riolen en beïnvloedden de pluimverdeling. Voorlopige monitoring bevestigde dat perchloorethyleen (PCE) de belangrijkste zorgwekkende gechloreerde verbinding was, gedetecteerd in concentraties van meer dan 8.000 µg/L (Figuur 1A).

Gemonitorde natuurlijke afbraak (MNA) alleen was niet haalbaar, en verantwoordelijke partijen vroegen zich af of ERD een haalbare optie was om deze locatie te behandelen vanwege uitdagende locatieomstandigheden, waaronder:

hoge concentraties verontreinigingen in de bovenliggende kleirijke opsluitlaag die, vanwege zijn lage permeabiliteit, diffusie van de gechloreerde verbindingen in het onderliggende zand en grind mogelijk maakt;
lage pH (3,2 tot 6,5) door een lozing van zwavelzuur uit een aangrenzende locatie; en
lage aantallen dehalogenerende bacteriën (<10 cellen/ml).

Strategie

Hoewel de omstandigheden op de locatie uitdagend waren voor ERD, bleek uit zorgvuldige evaluatie van mogelijke strategieën dat deze technologie nog steeds kon worden geïmplementeerd met het juiste substraat en aanpassingen. Vergeleken met in situ chemische oxidatie (ISCO) en in situ chemische reductie (ISCR), had gewijzigde bio-augmentatie lagere totale kosten (tabel 1), is het veilig om te hanteren en wordt geen rebound van de contaminatieconcentratie verwacht. Om deze redenen is gekozen voor aangepaste bioaugmentatie als saneringsstrategie.

De aanpak omvatte de injectie van een dehalogenerende cultuur, BAC-9, gevolgd door producten om microbiële groei te garanderen:

EOS® XR, een geëmulgeerd oliesubstraat met verlengde afgifte om langdurige ERD mogelijk te maken en te zorgen voor verwijdering van gechloreerde verbindingen die zouden diffunderen uit de kleibeperkende laag en
CoBupH™, een colloïdale buffer die is ontworpen om een optimale pH van de watervoerende laag voor microbiële groei tijdens de sanering te verhogen en te behouden.

Resultaten

PER en TRI werden snel afgebroken na injectie van EOS® XR, CoBupH™ en bio-augmentatie met BAC-9 (Figuur 1B). Dochterproduct gechloreerde verbindingen zoals cis-dichloorethyleen (cDCE) verschenen, wat aantoont dat toevoeging van amendementen reductieve dechlorering stimuleerde (Figuur 2). De verdere omzetting van cDCE in verbindingen zoals ethyleen (het ongevaarlijke eindproduct van reductieve dechlorering) verliep echter traag.

Monitoring toonde aan dat 1) de pH in sommige gebieden nog steeds onder het optimale bereik voor ERD lag en 2) de concentraties van voedingsstoffen zoals stikstof, die nodig zijn voor microbiële groei, laag waren.

Studies op labschaal en pilottests op vooraf geselecteerde injectiefilters bevestigden dat het toevoegen van deze voedingsstoffen de dechloreringssnelheid verhoogde en ethyleen produceerde. Daarom is de site aangepast met de volgende producten:

EOS® Pro, een geëmulgeerd oliesubstraat verrijkt met de benodigde voedingsstoffen (stikstof, fosfor en vitamine B12) om met succes volledige dechlorering uit te voeren
En extra colloïdale buffer (CoBupH™) om sneller een neutrale pH te bereiken en deze voor langere tijd vast te houden.

Na deze injectie waren de DCE-concentraties aanzienlijk gedaald (Figuur 2) en werd ethyleen gedetecteerd, wat aantoont dat volledige dechlorering werd bereikt na de tweede wijziging. Een stabiele pH droeg bij aan deze prestatie, aangezien een optimale waarde werd bereikt direct na injectie van extra CoBupH™ (Figuur 2). Na zeven jaar zijn de omvang en concentraties van de pluim aanzienlijk afgenomen, wat aantoont dat locaties met vergelijkbare problemen efficiënt kunnen worden behandeld met aangepaste bio-augmentatie met behulp van EOS® Pro, CoBupH™ en BAC-9

Na de succesvolle implementatie van ERD werd een extra gebied met hoge concentraties verontreinigende stoffen ontdekt in het noordoostelijke deel van de locatie nabij MW-18.

Verhoogde concentraties van PER en TRI (respectievelijk 110.000 en 22.000 µg/L), evenals andere co-contaminanten zoals 1,1,1-trichloorethaan (1,1,1-TCA, 37.000 µg/L), werden gedetecteerd. ERD werd toegepast op het MW-18-gebied met behulp van lessen uit het eerste behandelingsgebied. Terwijl de behandeling in het MW-18-gebied aan de gang is, twee jaar na de toepassing van EOS® Pro, CoBupH™ en BAC-9 in het MW-18-gebied (vijf jaar na de eerste zonebehandeling), laten positieve ERD-resultaten zien:

PER-, TRI- en 1,1,1-TCA-concentraties zijn aanzienlijk gedaald;
cDCE en ethyleen worden gestaag geproduceerd; en
de gemiddelde pH van dit gebied is verhoogd van 3,6 naar 6,4 en was optimaal en stabiel (Figuur 3), wat aantoont dat de omstandigheden voor ERD in termen van substraat en pH acceptabel zijn.

Conclusie

Resultaten van deze site en vele andere tonen aan dat ERD een sterke optie blijft om sites op een efficiënte en betaalbare manier te behandelen, zelfs wanneer de omstandigheden niet gunstig lijken voor biologische groei. EOS® Pro-, CoBupH™– en BAC-9-bioaugmentatieculturen kunnen een langdurig substraat, voldoende voedingsstoffen en een pH-optimaliserende buffer bieden om een succesvolle behandeling van de locatie te garanderen.

Terug naar bioremediatie case study-pagina