DISKUSE VHODNOSTI KOMBINOVANÉHO POUŢITÍ VYBRANÝCH IN-SITU SANAČNÍCH METOD PŘI ŘEŠENÍ KOTAMINACE PODZEMNÍCH VOD.
Autorský kolektiv Petr Kvapil, AQUATEST a.s. Lenka Lacinová, Technická univerzita v Liberci Lucie Křiklavová, Technická univerzita v Liberci Štěpánka Klímková, Technická univerzita v Liberci
Realizováno za finanční podpory projektů: MŠMT: 1M0554 Výzkumného centra „Pokročilé sanační technologie a procesy“ AVČR: KAN108040651 „Nanotechnologie pro společnost“
Používané chemické látky
In-situ chemická oxidace (ISCO): manganistan draselný
(KMnO4), manganistan sodný (NaMnO4), peroxid vodíku (Fentonovo činidlo, H202), persulfát (Na2S2O8), ozón (O3) a další.
Další podpořené procesy degradace / stabilizace:
rostlinné oleje a olejové emulze, kyselina mléčná, laktát sodný, melasa, syrovátka, HRC, biosubstráty, peroxidy vápníku a hořčíku (CaO2 a MgO2)
Nanočástice, mikročástice: elementárního železa,
elementárního hliníku, emulzifikované částice elementárního železa, bimetalické nanočástice
Pomocné chemické látky: kyseliny, zásady, FeSO4, komplexační činidla – EDTA, citrát, živiny
Cíle
Popsat scénáře kontaktu činidel Seznámit se s průběhem reakcí Posoudit výhody a nevýhody kontaktu Posoudit možné negativní/pozitivní důsledky kontaktu Vyhodnotit eventuální technologická rizika
Scénáře kontaktu činidel (1) NAVAZUJÍCÍ NASAZENÍ
NAPL
MRAK
Scénáře kontaktu činidel (2) NAHRAZENÍ
JINOU TECHNOLOGIÍ
Kontaminační mrak
Scénáře kontaktu činidel (3) SOUBĚŢNÉ NASAZENÍ
Kontaminační mrak
Scénáře kontaktu činidel (4) NAHODILÝ KONTAKT
Dokáţeme předvídat důsledek kontaktu?
NAPL
MRAK
Úvodní laboratorní studie kontaktu Ovlivnění horninového prostředí
VODA
Kombinace činidel
NZVI + KMnO4 + PSF + H2O2
VODA + ZEMINA
PSF + KMnO4 + NZVI + H2O2
K. mléčná
K. mléčná + KMnO4 + NZVI
+ KMnO4 + NZVI
Výběr činidel
In-situ chemická oxidace (ISCO): manganistan draselný (KMnO4), manganistan sodný (NaMnO4), peroxid vodíku (Fentonovo činidlo, H202), persulfát (Na2S2O8), ozón (O3) a další. Mikrobiálně podpořené procesy degradace: rostlinné oleje a olejové emulze, kyselina mléčná, laktát sodný, melasa, syrovátka, HRC, biosubstráty, peroxidy vápníku a hořčíku (CaO2 a MgO2) Nanočástice, mikročástice: elementárního železa, elementárního hliníku, emulzifikované částice elementárního železa, bimetalické nanočástice Pomocné chemické látky: kyseliny, zásady, FeSO4, komplexační činidla – EDTA, citrát, živiny
Výběr činidel In-situ chemická oxidace (ISCO): manganistan draselný (KMnO4), manganistan sodný (NaMnO4), peroxid (FentonovoKyselina činidlo, H202), persulfát Slepý vzorek vodíku NZVI mléčná Syrovátka (Na2S2O8), ozón (O3) a další. Mikrobiálně podpořené procesy degradace: rostlinné oleje a olejové emulze, kyselina mléčná, laktát sodný, melasa, syrovátka, HRC, biosubstráty, Na2S2O8 4 H peroxidy vápníku a hořčíkuKMnO (CaO2 a MgO2) 2O2 Nanočástice, mikročástice: elementárního železa, elementárního hliníku, emulzifikované částice elementárního železa, bimetalické nanočástice Pomocné chemické látky: kyseliny, zásady, FeSO4, komplexační činidla – EDTA, citrát, živiny
Kombinace činidel – teoreticky Reaktant B Fe0
laktát
H2O2
S2O82-
MnO4-
Produkt rozkladu reaktantu A reakcí s reaktantem B
Reaktant A Fe0
syrovátka
X
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Fe2+
(Fe3+)
(Fe3+)
(Fe3+)
(Fe3+)
(Fe3+)
syrovátka
CH4
X
X
CO2, CO
CO2, CO
CO2, CO
laktát
CH4
X
X
CO2, CO
CO2, CO
CO2, CO
H2O2
H20
H20
H20
X
H20, O2
H20, O2
S2O82-
SO42-
SO42-
SO42-
SO42-
X
SO42-
MnO4-
K: Mn2+
K: Mn2+
K: Mn2+
K: Mn2+
K: Mn2+
X
N: MnO2
N: MnO2
N: MnO2
N: MnO2
N: MnO2
Z: MnO42-
Z: MnO42-
Z: MnO42-
Z: MnO42-
Z: MnO42-
Kombinace činidel – NZVI přídavek pH KMnO4 Eh(mV) O t( C) šumí pH PSF Eh(mV) O šumí t( C) pH H2O2 Eh(mV) O t( C) šumí
před 9,6 -622 18,6 9,6 -622 18,6 9,6 -622 18,6
1.dávka po 10 min. 11,1 290 19,6 7,2 -572 19,4 7 253 20,5
3 dny 11,4 -527 18,6 7,4 -625 18,7 7,5 53 18,7
2.dávka po 10 min. 11,3 481 18,4 2,5 834 26,5 6,7 274 19
4 dny 11,5 505 19 2,4 980 19 6,4 271 19
Kombinace činidel – PSF přídavek pH NZVI Eh(mV) O t( C) pH KMnO4 Eh(mV) O t( C) pH H2O2 Eh(mV) t(OC)
před 6,4 553 18,4 6,4 553 18,4 6,4 553 18,4
1.dávka po 10 min. 2,5 714 21,3 6,3 591 18,9 6,3 369 18,7
3 dny 2,4 754 18,7 6,7 743 18,6 1,5 547 18,7
2.dávka po 10 min. 2,4 661 21,1 7 725 17,8 1,5 527 18,8
4 dny 2,3 981 19,2 6,5 852 19 1,4 528 19,1
Kombinace činidel – k.ml., syr. roztok
K. mléčná
syrovátka
přídavek pH KMnO4 Eh(mV) t(OC) pH NZVI Eh(mV) O t( C) šumí pH KMnO4 Eh(mV) t(OC) pH NZVI Eh(mV) t(OC)
před 2,4 366 18,9 2,4 366 18,9 6,9 -43 18,8 6,9 -43 18,8
1.dávka po 10 min. 2,4 867 19,7 3,3 -160 19,7 7,6 250 19,6 7,6 -450 19
3 dny 2,6 392 18,7 3,2 121 18,8 7,6 8 18,8 6,2 -466 18,9
2.dávka po 10 min. 5,3 574 30,5 3,6 -522 19,5 7,1 572 29,5 6,6 -579 19,2
4 dny 6,6 341 19,1 3,8 75,5 19,1 7,7 -113 19,1 5,8 -567 19,2
Kombinace činidel – k.ml., syr. roztok
K. mléčná
syrovátka
přídavek pH KMnO4 Eh(mV) t(OC) pH NZVI Eh(mV) O t( C) šumí pH KMnO4 Eh(mV) t(OC) pH NZVI Eh(mV) t(OC)
před 2,4 366 18,9 2,4 366 18,9 6,9 -43 18,8 6,9 -43 18,8
1.dávka po 10 min. 2,4 867 19,7 3,3 -160 19,7 7,6 250 19,6 7,6 -450 19
3 dny 2,6 392 18,7 3,2 121 18,8 7,6 8 18,8 6,2 -466 18,9
2.dávka po 10 min. 5,3 574 30,5 3,6 -522 19,5 7,1 572 29,5 6,6 -579 19,2
4 dny 6,6 341 19,1 3,8 75,5 19,1 7,7 -113 19,1 5,8 -567 19,2
Pilotní aplikace: laktát - NZVI TERÉN
LABORATOŘ
Samostatně
Po úplném spotřebování
Souběţně
Aplikace NZVI
APLIKACE K. MLÉČNÉ S delším odstupem
S krátkým odstupem
Pilotní aplikace: laktát - NZVI TERÉN
LABORATOŘ
Samostatně
Po úplném spotřebování
Souběţně
Aplikace NZVI
APLIKACE K. MLÉČNÉ S delším odstupem
S krátkým odstupem
Vliv činidel v horninovém prostředí vzorek
neovlivněný 7,64 74,40
ovlivněný k. mléčnou 6,97 187,00
ovlivněný NZVI 7,55 62,10
pH Vodivost [mS/m] CHSK Mn [mg/l] CHSK Cr [mg/l] NH4+ Ca++ Mg++ K+ Mn Na+ Fecelk, ClNO3SO4-HCO3SiO2 Celk mineralizace
3,90 25,00 0,33 132,00 1,50 2,50 0,03 27,30 4,03 31,60 10,60 48,70 382,00 7,20 648,00
19,80 900,00 0,00 343,00 4,90 4,00 1,35 9,50 133,00 34,20 0,29 0,00 1420,00 21,50 1970,00
2,84 34,00 1,50 108,00 2,30 2,40 0,50 14,00 3,99 24,00 0,00 65,60 287,00 2,50 512,00
Případová studie laktát – NZVI (pH) pH - Bez laktátu
pH
10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 0 sl
500 P 0,5
1000 P1
P3
1500
2000 Time
Případová studie laktát – NZVI (pH) pH - Dlouho po aplikaci laktátu 10,0 9,5
pH
9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 0 sl
500 P 0,5
1000 P1
P3
1500
2000 Time
Případová studie laktát – NZVI (1,2-cis-DCE) c-DCE - Bez laktátu 1
C/C0
0,75
0,5
0,25
0 0
sl
500
P 0,5
P3
1000
1500
2000 Time
Případová studie laktát – NZVI (1,2-cis-DCE) c-DCE - Dlouho po aplikaci laktátu 1 0,75
C/C0
0,5 0,25 0 0 sl
P 0,5
500 P3
1000
1500
2000 Time
Tabulka vhodnosti kombinací Fe0
syrovátka
laktát
H2O2
S2O82-
MnO4-
Fe0
B
C
C
C
C
D
syrovátka
C
B
B
D
D
D
laktát
C
B
B
E
D
D
H2O2
C
D
D
B
A
D
S2O82-
C
D
D
A
B
D
MnO4-
D
D
D
D
B
B
Závěry
Při očekávaném kontaktu – doporučen jednoduchý laboratorní test Kombinace oxidačních – redukčních činidel nevhodná Výjimku tvoří elementární Fe Kontaminační mraky s převahou c-DCE jsou vhodné pro kombinované použití laktát –> NZVI Vhodný se ukazuje být okamžik po kompletním spotřebování k. mléčné
DĚKUJI ZA POZORNOST AQUATEST a.s. Petr Kvapil,
[email protected] Geologická 4 15200, Praha 5
TUL Lenka Lacinová, Lucie Křiklavová, Štěpánka Klimková
[email protected] Hálkova 6, Liberec
