Vanliga frågor om bioremediering med QM-produkter
Bioremediering är en kostnadseffektiv, hållbar och naturlig metod för att rena förorenad mark och grundvatten med hjälp av biologiska ämnen som bakterier, mikrober, svampar och andra organismer eller deras enzymer.
Processen för bioremediering kräver två huvudkomponenter:
1) En elektrongivare
2) En elektronacceptor
Föroreningar kan fungera både som elektrondonator och elektronacceptor. Ett petroleumbaserat kolväte kan till exempel vara en användbar kolkälla för vissa bakterier, och ett klorerat lösningsmedel som tetrakloreten (PCE) kan användas som elektronacceptor av en annan bakteriestam. En avgörande insikt för att lyckas med ett bioremedieringsprojekt är att fastställa vilken roll föroreningen spelar på platsen och vilken nyckelkomponent som behövs för att främja bioaktiviteten. Nedan följer två tabeller med några vanliga exempel på elektrondonatorer och -acceptorer.
Om rätt komponenter finns tillgängliga på en förorenad plats kan bioremediering ske naturligt utan mänsklig inblandning. Detta kallas i branschen för övervakad naturlig nedbrytning (MNA), eftersom alla komponenter som krävs för celltillväxt och reproduktion finns närvarande och bioremedieringen sker utan yttre stimulans.
När en elektrondonator eller -acceptor saknas är biostimulering ofta ett alternativ för att komplettera den saknade komponenten. Och när de mikroorganismer som utför dessa reaktioner inte finns på plats kan bioaugmentation fortsätta reaktionen och underlätta bioremediering.
Biostimulering: Tillsats av näringstillskott för att öka den mikrobiella metabolismen och främja biologisk nedbrytning. En elektrondonator eller -acceptor kan behöva tillsättas eller makro- och mikronäringsämnen kan behövas för optimal biomassautveckling.
Bioaugmentation: Tillsats av nyttiga mikroorganismer för att förbättra den biologiska nedbrytningens hastighet eller omfattning (t.ex. om inhemska mikrober inte finns eller finns i små mängder, så tillsätts organismer).
De flesta projektledare anger två skäl för att välja en viss saneringsteknik:
Pris och prestanda
I de flesta projektsituationer uppfyller eller överträffar bioremediering båda kriterierna (pris och prestanda) jämfört med andra saneringstekniker. På QM Environmental International erbjuder vi dessutom projektstöd från planering till genomförande utan extra kostnad.
Pris (amerikanska saneringskostnader)
Förbättrad bioremediering $ 29/m³
Termisk behandling $ 88/m³
Kemisk oxidation $ 125/m³
Sköljning med ytaktiva ämnen och samlösningsmedel $ 385/m³
Källa:
McDade et al. Remediation Journal 15, 9-18, 2005.
McGuire et al. Groundwater Monitoring and Remediation 26, 73-84, 2006.
EAS® står för kvalitet; det är REDOX Techs varumärke, som härstammar från ”Electron Acceptor Solution” och ”Effective Anaerobic Solution”.
EAS® rekommenderas inte för platser där det finns en betydande mängd fri petroleumprodukt (dvs. vätska i lätt icke akvatisk fas = LNAPL). EAS® kan dock användas på platser med kvarvarande föroreningar (t.ex. en oljig hinna eller höga upplösta koncentrationer) och kan användas som efterbehandling efter att den fria produkten har avlägsnats. Kvarvarande föroreningar i den omättade zonen (vadosezonen) i marken kan behöva hanteras med andra tekniker.
- Grundvattnet bör ligga djupare än 1,5 m under markytan.
- Avståndet till bostäder, ytvatten eller en privat brunn bör vara större än 30 m.
- Avstånd till kommunal dricksvattenbrunn (100 gpm) > 380 m.
- Plymen ska vara stabil eller avtagande.
EOS® (Emulsified Oil Substrate) är en specialutvecklad organisk förening som är särskilt framtagen för bioremediering av jord och grundvatten. Dess sammansättning och produktion har noggrant utvecklats för att möjliggöra effektiv diffusion i den mättade zonen och för att tillhandahålla en långsiktig källa till väte som används av mikroorganismer för att reducerande bryta ned vissa föroreningar (såsom tetrakloretylen och trikloretylen, eller PER & TRI, och deras nedbrytningsprodukter).
Allmänna produkter som försöker efterlikna vår teknik kallas emulgerade vegetabiliska oljor eller EVO (Emulsified Vegetable Oils).
Till skillnad från generiska EVO-produkter är vår patenterade EOS®-teknik formulerad så att oljedropparna är mycket små (~1 mikrometer) och har en lätt negativ laddning. Detta förhindrar att dropparna klumpar ihop sig och främjar samtidigt adsorption på svagt positivt laddade akvifermaterial. Vår emulsion är utformad för att röra sig genom porer under ytan och fästa vid sediment, vilket ger en vätgaskälla som förblir tillgänglig i flera år.
Enkelt uttryckt behöver anaeroba bakterier, som krävs för reduktiv deklorering (den biologiska process genom vilken PER och TRI omvandlas till det giftfria etylenet), en näringskälla. EOS® tillhandahåller både snabbt tillgängligt kol (lösligt substrat) och långsamt frigjort kol (sojaolja), tillsammans med de näringsämnen som krävs för att stimulera biologisk aktivitet. I närvaro av dessa näringsämnen ”andas” anaeroba bakterier de klorerade lösningsmedlen, vilket resulterar i ofarliga nedbrytningsprodukter och energi för tillväxt. Tack vare sin effektiva spridning kan EOS® användas under en mängd olika mark- och platsförhållanden.
När injekteringsprocessen är avslutad fäster EOS® mycket snabbt vid sedimenten i akviferen, vilket förhindrar mobilisering av föroreningar. Vissa klorerade lösningsmedel kan faktiskt fästa vid substratet, vilket ytterligare minskar sannolikheten för mobilisering.
EOS® är utformat så att dropparna är betydligt mindre än de flesta porer i akviferen. De svagt negativa laddningarna på dropparna stöter bort dropparna från varandra, medan de absorberas av de svagt positivt laddade marklagren.
Den metaboliska nedbrytningen av sojaolja i akviferen (t.ex. fermentering till väte och acetat) är det avgörande första steget för att främja reduktiv deklorering. Utan emulgering skulle sojaoljan brytas ned så långsamt att den inte effektivt skulle stimulera de biologiska nedbrytningsprocesserna. Sojabönolja kombinerar den önskade biologiska nedbrytbarheten med en lång verkningstid, vilket gör att EOS® kan förbli effektivt i akviferen i minst tre till fem år.
Behandling med EOS® kan leda till tillfällig adsorption av föroreningar i oljefasen, vilket är en klart fördelaktig effekt. Även om biologisk nedbrytning inte sker i oljefasen kan denna adsorption bromsa migrationen av föroreningar - särskilt DNAPL. År av laboratorie- och fältstudier har visat att föroreningar frigörs från den adsorberade fasen till vattenfasen med tiden, allteftersom den biologiska nedbrytningen fortskrider i vattenfasen. Den övergripande effekten är att föroreningarna stannar kvar inom det behandlade området, vilket minskar sannolikheten för att de sprids utanför behandlingszonen.
Omfattande laboratorie- och fältstudier har visat att EOS® kan stödja anaerob biologisk nedbrytning i tre till fem år, beroende på mängden substrat som injiceras och lokala förhållanden. I en kolonnstudie i laboratorium visade Long och Borden (2005) att en enda injektion av emulgerad sojaolja kan stödja fullständig reduktiv deklorering av 10 000 µg/L PCE till eten i upp till sju år. Fälttester av emulgerad oljeteknik av US Air Force Center for Environmental Excellence (AFCEE) har visat att emulgerade ätbara oljor höll i mer än tre och ett halvt år vid Dover Air Force Base (AFB), mer än tre år vid Edwards AFB och mer än två och ett halvt år vid Altus AFB. Ett nyligen genomfört biobarriärprojekt med stöd av Environmental Security Technology Certification Program visade att en enda EOS-injektion varade i mer än ett och ett halvt år samtidigt som perkloratkoncentrationerna i inflödet reducerades till under detektionsgränsen (mer än 99,9% reduktion) med samtidig reduktion av 1,1,1-TCA till icke-toxiska slutprodukter (Zawtocki et al., 2004). Övervakning pågår för att utvärdera den effektiva livslängden för denna barriär.
Baserat på studier i bänkskala och fältstudier bör en korrekt applicering av EOS® förbli effektiv i akviferen under minst tre till fem år. Som en del av de tekniska konstruktionskraven har du kontroll över den förväntade livslängden för saneringen. Din QM-representant kan hjälpa dig att utforma en tillräckligt lång förväntad livslängd för substratet för ditt projekt.
Absolut. Vid källkontroll injiceras EOS® vanligen i ett rutnät eller i en serie barriärer med korta avstånd. Beroende på närheten till gårdsgränser kan ett recirkulationssystem övervägas.
Fälttester har visat att EOS® kan spridas över långa avstånd i underjorden från bara ett fåtal injektionspunkter. Borrningskostnaderna är dock bara en del av den totala projektkostnaden. Att använda större avstånd mellan injektionspunkterna kan öka de totala kostnaderna genom att öka injektionstiden (dvs. arbetskostnaderna).
Diagrammet nedan illustrerar effekten av borrningskostnader och flödeshastigheter för injektionsbrunnar på det billigaste brunnsavståndet. När injektions- och borrningskostnaderna är låga är det faktiskt billigare att använda brunnar med litet avstånd. Men när borrkostnaderna och/eller de möjliga injektions- och flödeshastigheterna ökar blir det mer kostnadseffektivt med större brunnsavstånd. För stora projekt är det bra att göra kostnadsberäkningar för olika brunnsavstånd för att hitta det billigaste alternativet. En platsspecifik analys bör ta hänsyn till tillgänglig vattenförsörjning, åtkomstbegränsningar, kontinuerlig kontra intermittent injektering, arbets- och borrningskostnader etc.
EOS® är en vätska med låg viskositet och kräver ingen specialutrustning för hantering eller pumpning. Den är utformad för att migrera in i akvifären vid omgivande temperatur och lågt tryck bort från injektionspunkten. Möjligheten att föra in materialet i akvifären på ett betydande avstånd från injektionspunkten är en viktig fördel med EOS®.
EOS® levereras som koncentrat i 200 L fat eller 1000 L IBC eller i bulk och ska spädas ut före injektion i ett förhållande av minst fyra delar vatten till en del EOS®. Beroende på din specifika konstruktion kan en ”vattenspädning” eller ett initialt spädningsförhållande på 10:1 användas för injektionsändamål. Båda metoderna är lika effektiva och var och en har sina fördelar. Det viktigaste är att leverera rätt mängd EOS® till hela behandlingszonen.
En fördel med att använda EOS® på din anläggning är att du kan välja vilken injektionsmetod du vill använda. Vår erfarenhet har visat att installation av mikrobrunnar (¾- till 1-tums PVC-brunnar) kan vara ett mycket kostnadseffektivt alternativ där direktinjektionsteknik kan användas. Mikrobrunnar är dock varken bättre eller sämre än konventionellt installerade brunnar. Om flera tekniker är lämpliga är det normalt kostnadsfaktorer som avgör valet av transportmedel.
Det finns flera injekteringstekniker, inklusive samtidig injektering av flera brunnar, för att minska injekteringskostnaderna. EOS® kan spädas ut i en lagringstank och sedan injiceras, eller injiceras med hjälp av en Dosatron. Dosatronen eliminerar tankblandning och minskar arbetskostnaderna för injektering. Din QM-representant kan ge dig råd om lämpliga injektionsmetoder.
Klicka här för att se en kort video som förklarar EOS-injektioner.
Det finns många platser där recirkulation har använts vid injektering av EOS®. Recirkulation under injektering ger fördelarna med att använda tillgängliga vattenresurser på plats för att generera grundvattenflödesgradienter som drar EOS® genom akviferen.
Ja. EOS® är ett naturligt substrat av näringsmässig kvalitet och kan produceras med vegetabilisk olja som inte innehåller GMO.
Hittills har våra saneringsprodukter använts i följande amerikanska delstater:
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
EOS används dessutom i länder som:
Australien, Belgien, Brasilien, Danmark, Frankrike, Italien, Japan, Kanada, Nederländerna, Nya Zeeland, Spanien, Sverige, Taiwan, Storbritannien, Sydafrika, Tyskland, Ungern, Österrike
Vi fann att EOS® inte migrerar över ett betydande avstånd från injektionspunkten. När injekteringsprocessen upphör, upphör drivkraften och EOS® absorberas till akviferens material och migrerar inte vidare med grundvattnet. Övervakning nedströms med hjälp av visuella indikatorer (t.ex. genombrott i brunnar för övervakning av prestanda nedströms) eller en ökning av totalt organiskt kol (TOC) kan användas för att utvärdera hur långt EOS® har rört sig genom akviferen. Återcirkulation är ett annat sätt att ge hydraulisk kontroll under injektionen eller att flytta EOS® i en viss riktning eller över ett visst avstånd i underjorden.
Ditt övervakningsprogram kan specificeras för din anläggning av det tillsynsorgan som har jurisdiktion över anläggningen. Som ett minimum bör ditt övervakningsprogram omfatta relevanta föroreningar och REDOX-potential (reduktion-oxidation). Fältparametrar som pH, konduktivitet och upplöst syre rekommenderas också.
Ett mer detaljerat övervakningsprogram kan omfatta oorganiska föreningar (t.ex. nitrat och sulfat), metaller (t.ex. järn och mangan), totalt organiskt kol, lätta kolvätegaser (metan, etan, eten) och eventuellt flyktiga fettsyror. Alltmer komplexa anläggningar kan också övervaka fosfolipidfettsyror och olika molekylärbiologiska verktyg, inklusive populationsräkningar för Dehalococcoides ssp. och andra dehalogenerande mikroorganismer samt funktionella gener.
Det finns både direkta och indirekta sätt att mäta förekomsten av EOS® i akviferen. Skenbar turbiditet, som observeras som en svag vit färg i brunnar för övervakning av prestanda, kan ibland användas som en visuell indikator på förekomsten av EOS®. Laboratorieanalys av totalt organiskt kol (TOC) och flyktiga fettsyror (VFA) kan också ge direkta indikationer på substratförekomst. Indirekta förändringar i grundvattnets geokemi på grund av anaeroba reducerande förhållanden tyder på att EOS® finns närvarande.
Ja, immobilisering av metaller är möjlig. Eftersom EOS® skapar reducerande förhållanden i akvifären kan vissa redoxkänsliga metaller (t.ex. aluminium, koppar, bly, mangan och zink) fällas ut till icke-mobila former av olika metallsulfider. Om din anläggning inte har tillräcklig sulfatkoncentration kan det vara nödvändigt att tillsätta EAS. Kontakta oss för mer information och för att diskutera detaljerna för din anläggning.
