In situ -bioremediaation mallinnus pilot-mittakaavassa

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsittelee kemiallisen hapettimen, surfaktanttina käytettävän syklodekstriinin sekä ravinnelisäysten avulla tehostettua diesel-saastuneen maan biologista kunnostusta. Pilot-mittakaavan mallinnuksessa käytettiin kunnostettavalta varikkoalueelta kaivettua maata, jonka diesel-pitoisuus kokeen lähtötilanteessa oli noin 13 000 mg/kg.

Mallinnus tehtiin Helsingin yliopiston ympäristötieteiden laitoksella. Kokeessa pyrittiin selvittämään eri biostimulointikäsittelyjen vaikutusta mikrobitoimintaan sekä öljyhiilivetypitoisuuksien vähenemiseen. Kokeen toivottiin tuottavan tietoa nesteen kierrätyksestä kohdemaassa, käytettävien kemikaalien optimaalisista annostuksista sekä niiden säilymisestä kierrätettävissä liuoksissa.

Koe kesti viisi kuukautta, ja näytteet otettiin kerran kuukaudessa. Näytteiden öljypitoisuudet analysoitiin kaasukromatografisesti ja mikrobimäärä laskettiin 1/5TGY-maljoilta. Sekä maan että poistonesteiden pH-arvoja seurattiin kokeen keston ajan.

Syklodekstriinin havaittiin lisäävän mikrobien määrää, lukuun ottamatta tilanteita, joissa kasvua rajoitti jokin muu tekijä. Kahdessa syklodekstriini-käsittelyssä öljyhiilivetypitoisuudet putosivat neljän kuukauden aikana noin 64 %, kontrollikäsittelyssä 55 % ja kahdessa surfaktantittomassa ravinnekäsittelyssä noin 38 %. Hapettimena käytetyn vetyperoksidin ei todettu valitulla pitoisuudella lisäävän merkittävästi hajoamistehokkuutta, mutta se ei myöskään näyttänyt rajoittavan mikrobien kasvua. Pelkkä nesteen kierrättäminen oli tehokas tapa pienentää hiilivetypitoisuuksia tiettyyn rajaan asti. Kaikilla testatuilla metodeilla puhdistusprosessi lakkasi etenemästä neljän kuukauden jälkeen mahdollisesti raskaampien fraktioiden huonon saatavuuden takia.

This thesis is about the bioremediation of diesel contaminated soil enhanced with nutrition, a chemical oxidant and cyclodextrin used as a surfactant. A pilot-scale landfarming evaluation was applied using soil from a target area, a depot site under a soil construction procedure, with diesel-levels of approximately 13 000 mg/kg as measured in the beginning of the experiment.

The evaluation model was formed at the University of Helsinki, in the Department of Ecological and Environmental Sciences. The aim was to study the effect of different bio-stimulation methods on microbial activity and the reduction of oil hydrocarbon levels of the soil. The model was hoped to produce information on the circulation of fluids in polluted soil, the optimal dose of the chemicals used and their stability during the process.

The experiment was monitored for five months and the samples taken once a month. Mineral oils were analyzed from the samples with gas chromatography and the microbes were studied from 1/5 TGY plates. The changes in pH were recorded from both the soil and the fluid during the span of the experiment.

Syklodextrin was observed to increase the amount of cell forming units, apart from situations where the growth was inhibited by some other factor. In the two treatments with added cyclodextrin, the oil hydrocarbon levels decreased approximately by 64 %, in the control treatment by 55 %, and in two nutrient treatments without added surfactant, by 38 %. Hydrogen peroxide serving as the chemical oxidant was not documented to have a significant effect on the removal of the hydrocarbons nor did it seem to limit cell-growth. Water flushing appeared to be a sufficient method to reduce the contaminant levels up to a certain point. The efficiency of all the studied methods seemed to wane after four months, possibly because of the low availability of the heavy fractions.