Häufig gestellte Fragen zur Bioremediation mit QM-Produkten
Die Biologische Sanierung ist ein kosteneffektiver, nachhaltiger und natürlicher Ansatz zur Reinigung von kontaminiertem Boden und Grundwasser durch den Einsatz von biologischen Wirkstoffen wie Bakterien, Mikroben, Pilzen und anderen Organismen oder deren Enzymen.
Der Prozess der Bioremediation erfordert zwei Hauptkomponenten:
1) Einen Elektronendonor
2) Einen Elektronenakzeptor
Verunreinigungen können sowohl die Rolle eines Elektronendonors als auch eines Elektronenakzeptors spielen. So kann beispielsweise ein Kohlenwasserstoff auf Erdölbasis eine nützliche Kohlenstoffquelle für bestimmte Bakterien sein, und ein chloriertes Lösungsmittel wie Tetrachlorethen (PCE) kann von einem anderen Bakterienstamm als Elektronenakzeptor genutzt werden. Entscheidend für den Erfolg eines Bioremediationsprojekts ist die Bestimmung der Rolle des Schadstoffs am Standort und der Schlüsselkomponente, die zur Förderung der Bioaktivität benötigt wird. Nachfolgend finden Sie zwei Tabellen mit einigen gängigen Beispielen für Elektronendonatoren und -akzeptoren.
Wenn an einem kontaminierten Standort die richtigen Komponenten vorhanden sind, kann die Bioremediation auf natürliche Weise ohne menschliches Zutun erfolgen. In der Branche wird dies als überwachter natürlicher Abbau (MNA) bezeichnet, da alle für das Zellwachstum und die Vermehrung erforderlichen Komponenten vorhanden sind und die Bioremediation ohne externe Stimulation stattfindet.
Wenn ein Elektronendonator oder -akzeptor fehlt, ist die Biostimulation oft eine Möglichkeit, die fehlende Komponente zu ergänzen. Und wenn die Mikroorganismen, die diese Reaktionen durchführen, nicht vorhanden sind, kann die Bioaugmentation die Reaktion fortsetzen und die Bioremediation erleichtern.
Biostimulation: Die Zugabe von Nahrungsergänzungsmitteln zur Steigerung des mikrobiellen Stoffwechsels und zur Förderung des biologischen Abbaus. Möglicherweise muss ein Elektronendonator oder -akzeptor hinzugefügt werden oder es werden Makro- und Mikronährstoffe für eine optimale Entwicklung der Biomasse benötigt.
Bioaugmentation: Die Zugabe von nützlichen Mikroorganismen, um die Geschwindigkeit oder das Ausmaß des biologischen Abbaus zu verbessern (z.B. sind die einheimischen Mikroben nicht oder nur in geringen Mengen vorhanden, so dass Organismen zugesetzt werden).
Die meisten Projektmanager geben zwei Gründe für die Wahl einer bestimmten Sanierungstechnologie an:
Preis und Leistung
In den meisten Projektsituationen erfüllt oder übertrifft die Bioremediation beide Kriterien (Preis und Leistung) im Vergleich zu anderen Sanierungsverfahren. Wir von QM Environmental International bieten Ihnen außerdem eine Projektunterstützung von der Planung bis zum Abschluss ohne zusätzliche Kosten.
Preis (US-Sanierungskosten)
Verbesserte Bioremediation $ 29/m³
Thermische Behandlung $ 88/m³
Chemische Oxidation $ 125/m³
Spülung mit Tensiden und Co-Lösungsmitteln $ 385/m³
Quelle:
McDade et al. Remediation Journal 15, 9-18, 2005.
McGuire et al. Groundwater Monitoring and Remediation 26, 73-84, 2006.
EAS® steht für Qualität; es ist das Markenzeichen von REDOX Tech, abgeleitet von „Electron Acceptor Solution“ und „Effective Anaerobic Solution“.
EAS® wird nicht für Standorte empfohlen, an denen eine signifikante Menge an freiem Erdölprodukt (d.h. eine leichte nicht-aquatische Flüssigkeitsphase = LNAPL) vorhanden ist. EAS® kann jedoch an Standorten mit Restverunreinigungen (wie z.B. einem öligen Glanz oder hohen gelösten Konzentrationen) angewendet werden und kann als Nachbehandlung eingesetzt werden, nachdem das freie Produkt entfernt wurde. Restkontaminationen in der ungesättigten Zone (vadose Zone) des Bodens müssen möglicherweise mit anderen Techniken behandelt werden.
- Das Grundwasser sollte tiefer als 1,5 m unter der Bodenoberfläche liegen.
- Der Abstand zu Wohnhäusern, Oberflächenwasser oder einem privaten Brunnen sollte größer als 30 m sein.
- Entfernung zum städtischen Trinkwasserbrunnen (100 gpm) > 380 m.
- Die Fahne sollte stabil oder rückläufig sein.
EOS® (Emulsified Oil Substrate) ist eine speziell entwickelte organische Verbindung, die für die Bioremediation von Boden und Grundwasser konzipiert wurde. Seine Zusammensetzung und Herstellung wurden sorgfältig entwickelt, um eine wirksame Diffusion in der gesättigten Zone zu ermöglichen und eine langfristige Wasserstoffquelle zu bieten, die von Mikroorganismen zum reduktiven Abbau bestimmter Schadstoffe (wie Tetrachlorethylen und Trichlorethylen, oder PER & TRI, und deren Abbauprodukte) genutzt wird.
Allgemeine Produkte, die versuchen, unsere Technologie zu imitieren, werden als emulgierte Pflanzenöle oder EVO (Emulsified Vegetable Oils) bezeichnet.
Im Gegensatz zu generischen EVO-Produkten ist unsere patentierte EOS®-Technologie so formuliert, dass die Öltröpfchen sehr klein sind (~1 Mikron) und eine leichte negative Ladung aufweisen. Dies verhindert, dass die Tröpfchen zusammenklumpen und fördert gleichzeitig die Adsorption an leicht positiv geladene Grundwassermaterialien. Unsere Emulsion ist so konzipiert, dass sie sich durch die Poren des Untergrunds bewegt und am Sediment anhaftet, so dass eine Wasserstoffquelle entsteht, die über Jahre hinweg verfügbar bleibt.
Einfach ausgedrückt: Anaerobe Bakterien, die für die reduktive Dechlorierung benötigt werden (der biologische Prozess, durch den PER & TRI in das ungiftige Ethylen umgewandelt werden), brauchen eine Nahrungsquelle. EOS® bietet sowohl schnell verfügbaren Kohlenstoff (lösliches Substrat) als auch langsam freigesetzten Kohlenstoff (Sojabohnenöl), zusammen mit den notwendigen Nährstoffen, um die biologische Aktivität zu stimulieren. In Anwesenheit dieser Nährstoffe „atmen“ die anaeroben Bakterien die chlorierten Lösungsmittel ein, wodurch harmlose Abbauprodukte und Energie für das Wachstum entstehen. Dank seiner effektiven Streuung kann EOS® unter einer Vielzahl von Boden- und Standortbedingungen eingesetzt werden.
Nach Abschluss des Injektionsvorgangs haftet EOS® sehr schnell an den Sedimenten im Grundwasserleiter und verhindert so die Mobilisierung von Schadstoffen. Einige chlorierte Lösungsmittel können sogar am Substrat haften, was die Wahrscheinlichkeit einer Mobilisierung weiter verringert.
EOS® ist so konzipiert, dass die Tröpfchengrößen deutlich kleiner sind als die der meisten Poren im Grundwasserleiter. Die leicht negativen Ladungen der Tröpfchen stoßen die Tröpfchen voneinander ab, während sie von den leicht positiv geladenen Bodenschichten absorbiert werden.
Der metabolische Abbau von Sojaöl im Grundwasserleiter (z.B. Fermentation zu Wasserstoff und Acetat) ist der entscheidende erste Schritt zur Förderung der reduktiven Dechlorierung. Ohne Emulgierung würde sich Sojabohnenöl jedoch so langsam abbauen, dass es die biologischen Abbauprozesse nicht wirksam anregen würde. Sojabohnenöl kombiniert die gewünschte biologische Abbaubarkeit mit einer langen Wirkungsdauer, so dass EOS® im Grundwasserleiter mindestens drei bis fünf Jahre lang wirksam bleibt.
Die Behandlung mit EOS® kann zu einer vorübergehenden Adsorption von Verunreinigungen in der Ölphase führen, was ein eindeutig positiver Effekt ist. Obwohl in der Ölphase kein biologischer Abbau stattfindet, kann diese Adsorption die Migration von Schadstoffen - insbesondere DNAPL - verlangsamen. Jahrelange Labor- und Feldstudien haben gezeigt, dass Schadstoffe im Laufe der Zeit aus der adsorbierten Phase in die wässrige Phase freigesetzt werden, wenn der biologische Abbau in der wässrigen Phase fortschreitet. Der Gesamteffekt ist, dass die Schadstoffe innerhalb des behandelten Bereichs verbleiben und die Wahrscheinlichkeit einer Ausbreitung über die Behandlungszone hinaus verringert wird.
Umfangreiche Labor- und Feldstudien haben gezeigt, dass EOS® den anaeroben biologischen Abbau drei bis fünf Jahre lang unterstützen kann, je nach Menge des eingespritzten Substrats und den örtlichen Bedingungen. In einer Laborsäulenstudie zeigten Long und Borden (2005), dass eine einzige Injektion von emulgiertem Sojabohnenöl die vollständige reduktive Dechlorierung von 10.000 µg/L PCE zu Ethylen für bis zu sieben Jahre unterstützen kann. Feldtests der emulgierten Öltechnologie durch das US Air Force Center for Environmental Excellence (AFCEE) haben gezeigt, dass emulgierte Speiseöle mehr als dreieinhalb Jahre auf der Dover Air Force Base (AFB), mehr als drei Jahre auf der Edwards AFB und mehr als zweieinhalb Jahre auf der Altus AFB hielten. Ein kürzlich durchgeführtes Biobarrier-Projekt, das vom Environmental Security Technology Certification Program unterstützt wurde, hat gezeigt, dass eine einzige EOS-Injektion mehr als anderthalb Jahre dauerte und dabei die Perchloratkonzentrationen im Zufluss unter die Nachweisgrenze reduzierte (mehr als 99,9 % Reduktion), wobei gleichzeitig 1,1,1-TCA zu nicht-toxischen Endprodukten reduziert wurde (Zawtocki et al., 2004). Die Überwachung wird fortgesetzt, um die effektive Lebensdauer dieser Barriere zu bewerten.
Auf der Grundlage von Labor- und Feldstudien sollte eine ordnungsgemäße Anwendung von EOS® mindestens drei bis fünf Jahre lang im Grundwasserleiter wirksam bleiben. Als Teil der technischen Planungsanforderungen haben Sie die Kontrolle über die Lebenserwartung der Sanierungsmaßnahme. Ihr QM-Vertreter kann Ihnen helfen, eine ausreichend lange Lebensdauer des Substrats für Ihr Projekt zu planen.
Vollständig. Bei Anwendungen zur Quellenkontrolle wird EOS® in der Regel in ein Gitter oder eine Reihe von eng beieinander liegenden Barrieren injiziert. Abhängig von der Nähe zu den Hofgrenzen kann ein Rezirkulationssystem in Betracht gezogen werden.
Feldversuche haben gezeigt, dass EOS® von wenigen Injektionspunkten aus über weite Strecken im Untergrund verteilt werden kann. Die Bohrkosten sind jedoch nur ein Teil der gesamten Projektkosten. Die Verwendung größerer Abstände zwischen den Injektionspunkten kann die Gesamtkosten erhöhen, da die Injektionszeit (d.h. die Arbeitskosten) länger wird.
Die nachstehende Grafik veranschaulicht die Auswirkungen der Bohrkosten und der Durchflussraten der Injektionsbohrungen auf die günstigsten Bohrlochabstände. Wenn die Injektions- und Bohrkosten niedrig sind, ist es tatsächlich billiger, Bohrungen mit kleinen Abständen zu verwenden. Wenn jedoch die Bohrkosten und/oder die erreichbaren Injektions- und Durchflussraten steigen, werden größere Bohrlochabstände kosteneffektiver. Bei großen Projekten ist es sinnvoll, Kostenschätzungen für verschiedene Brunnenabstände vorzunehmen, um die günstigste Alternative zu finden. Eine standortspezifische Analyse sollte die verfügbare Wasserversorgung, Zugangsbeschränkungen, kontinuierliche oder intermittierende Injektion, Arbeits- und Bohrkosten usw. berücksichtigen.
EOS® ist eine Flüssigkeit mit geringer Viskosität und erfordert keine spezielle Handhabung oder Pumpausrüstung. Es ist so konzipiert, dass es bei Umgebungstemperatur und niedrigem Druck von der Injektionsstelle weg in den Grundwasserleiter wandert. Ein entscheidender Vorteil von EOS® ist die Möglichkeit, das Material in großer Entfernung von der Injektionsstelle in den Grundwasserleiter einzubringen.
EOS® wird als Konzentrat in 200-Liter-Fässern oder 1000-Liter-IBCs oder als Bulkware geliefert und sollte vor der Injektion in einem Verhältnis von mindestens vier Teilen Wasser zu einem Teil EOS® verdünnt werden. Abhängig von Ihrer spezifischen Konstruktion kann für die Injektion eine „Wasserjagd“ oder ein Anfangsverdünnungsverhältnis von 10:1 verwendet werden. Beide Methoden sind gleichermaßen wirksam und haben ihre Vorteile. Die wichtigste Überlegung ist, die richtige Menge EOS® an die gesamte Behandlungszone abzugeben.
Ein Vorteil der Verwendung von EOS® an Ihrem Standort ist, dass Sie die Injektionsmethoden Ihrer Wahl verwenden können. Unsere Erfahrung hat gezeigt, dass dort, wo die Direct-Push-Technologie eingesetzt werden kann, die Installation von Mikrobohrungen (¾ bis 1 Zoll große PVC-Bohrungen) eine sehr kostengünstige Option sein kann. Allerdings sind Mikrobohrungen nicht besser oder schlechter als konventionell installierte Bohrungen. Wenn mehrere Technologien in Frage kommen, entscheiden in der Regel Kostenfaktoren über die Wahl der Fördertechnik.
Es gibt mehrere Injektionstechniken, einschließlich der gleichzeitigen Injektion aus mehreren Bohrlöchern, um die Injektionskosten zu senken. EOS® kann in einem Lagertank verdünnt und dann injiziert werden, oder es kann mit einem Dosatron injiziert werden. Mit dem Dosatron entfällt das Mischen im Tank und die Arbeitskosten für die Injektion werden gesenkt. Ihr QM-Vertreter kann Sie über geeignete Injektionsmethoden beraten.
Klicken Sie hier für ein kurzes Video, das die EOS-Injektionen erklärt.
Es gibt zahlreiche Standorte, an denen die Rezirkulation bei der Injektion von EOS® eingesetzt wurde. Die Rezirkulation während der Injektion bietet den Vorteil, dass die verfügbaren Wasserressourcen vor Ort genutzt werden können, um Grundwasserströmungsgradienten zu erzeugen, die EOS® durch den Aquifer ziehen.
Ja. EOS® ist ein natürliches Substrat von hoher Nährwertqualität und kann mit Pflanzenöl hergestellt werden, das keine GVO enthält.
Bislang wurden unsere Sanierungsprodukte in den folgenden US-Bundesstaaten eingesetzt:
AL, AR, AZ, CT, CA, CO, DE, FL, GA, IN, IL, KY, LA, MA, MD, ME, MI, MN, MO, MT, NE, NC, NH, NJ, NM, NV, NY, OH, OK, OR, PA, PR, SC, TN, TX, UT, VA, WA, WI, WY
Darüber hinaus wird EOS in folgenden Ländern eingesetzt:
Australien, Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Japan, Kanada, Neuseeland, Niederlande, Österreich, Schweden, Spanien, Südafrika, Taiwan, Ungarn, UK
Wir haben festgestellt, dass EOS® nicht über eine signifikante Entfernung von der Injektionsstelle migriert. Sobald der Injektionsvorgang beendet ist, hört die treibende Kraft auf und EOS® wird von den Materialien des Grundwasserleiters absorbiert und wandert nicht weiter mit dem Grundwasser. Mit Hilfe von visuellen Indikatoren (wie z.B. dem Durchbruch in nachgelagerten Leistungsüberwachungsbrunnen) oder einem Anstieg des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) kann beurteilt werden, wie weit sich EOS® durch den Grundwasserleiter bewegt hat. Die Rezirkulation ist eine weitere Möglichkeit, die hydraulische Kontrolle während der Injektion zu gewährleisten oder EOS® in eine bestimmte Richtung oder über eine bestimmte Distanz im Untergrund zu bewegen.
Ihr Überwachungsprogramm kann für Ihren Standort von der für den Standort zuständigen Behörde festgelegt werden. Als Minimum sollte Ihr Überwachungsprogramm die relevanten Schadstoffe und das Reduktions-Oxidations-Potenzial (REDOX) umfassen. Feldparameter wie pH-Wert, Leitfähigkeit und gelöster Sauerstoff werden ebenfalls empfohlen.
Ein detaillierteres Überwachungsprogramm könnte anorganische Verbindungen (z.B. Nitrat und Sulfat), Metalle (z.B. Eisen und Mangan), gesamten organischen Kohlenstoff, leichte Kohlenwasserstoffgase (Methan, Ethan, Ethylen) und möglicherweise flüchtige Fettsäuren umfassen. An immer komplexeren Standorten könnten auch Phospholipidfettsäuren und verschiedene molekularbiologische Instrumente überwacht werden, einschließlich der Zählung der Populationen von Dehalococcoides ssp. und anderer dehalogenierender Mikroorganismen sowie funktioneller Gene.
Es gibt sowohl direkte als auch indirekte Möglichkeiten, das Vorhandensein von EOS® im Grundwasserleiter zu messen. Die scheinbare Trübung, die als schwache weiße Färbung in Leistungsüberwachungsbrunnen beobachtet wird, kann manchmal als visueller Indikator für das Vorhandensein von EOS® verwendet werden. Laboranalysen des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) und der flüchtigen Fettsäuren (VFA) können ebenfalls direkte Hinweise auf das Vorhandensein von Substrat liefern. Indirekt deuten Veränderungen in der Geochemie des Grundwassers aufgrund der Bildung anaerober reduzierender Bedingungen auf das Vorhandensein von EOS® hin.
Ja, die Immobilisierung von Metallen ist möglich. Da EOS® reduzierende Bedingungen im Grundwasserleiter schafft, können bestimmte redoxempfindliche Metalle (wie Aluminium, Kupfer, Blei, Mangan und Zink) in unbeweglichen Formen verschiedener Metallsulfide ausgefällt werden. Wenn Ihr Standort keine ausreichende Sulfatkonzentration aufweist, kann die Zugabe von EAS erforderlich sein. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um weitere Informationen zu erhalten und die Details Ihres Standorts zu besprechen.
