Sanierung des mit Ölprodukten kontaminierten Bodens anhand des

Nationale polytechnische
Forschungsuniversität Perm
Lehrstuhl für Umweltschutz
Sanierung des mit Ölprodukten kontaminierten Bodens
anhand des biotechnologischen Verfahrens
Forschungsassistent
Maksim Akhmadiev,
Prof. Dr. Larisa Rudakova
Accoc. Prof. Elvira Sakaeva
Inhaltverzeichnis
1. Problemanalyse
2. Ziel des Projekts
3. Forschungsmethoden
4. Forschungsergebnisse
5. Schlussfolgerungen
Akhmadiev Maksim
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1. Problemanalyse
Akhmadiev Maksim
3
Die Altlastsanierung der MKW-kontaminierten Standorte ist
ein sehr großes Problem. Dieses Problem geht von der
Erdölförderung aus.
Die Standorte mit den kontaminierten Böden bzw. mit der
MKW-Kontaminierung sollen beseitigt werden.
Jedes Jahr ca. 3% vom produzierten Erdöl in der Welt geht in
die Naturobjekte.
Im Perm Kreis für 2012 Jahr wurden 13,3 Mio. Tonnen des
Erdöls produziert. Neben 400 Tsd. Tonnen des Erdöls (3%)
konnten den Boden wegen der Havarien kontaminieren.
Abb.
Steigerung
der Erdölförderung
im Perm Kreis
Problemanalyse
12,6
12,7
2010
2011
Akhmadiev Maksim
13,3
2012
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Es gibt verschiedene Verfahren, um die MKW-Kontaminierung
zu beseitigen.
In Russland benutzt man die biotechnologischen Ex-situ
Verfahren.
Zurzeit verwendet man in Russland zwei Methoden der
biologischen Bodensanierung zur Sanierung des mit MKWkontaminierten Bodens
Erste durch offene technologische Flächen
Problemanalyse
Akhmadiev Maksim
Zweite durch Bioreaktoren
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Offene technologische Flächen
Die offenen technologischen Flächen sind solche Gebiete, wo
man spezielle Abdichtungsschichten auf den Böden errichtet,
um die tieferen Erdschichten vom Sickerwasser zu schützen.
Als Maßnahme zur Intensivierung des Sanierungsprozesses
führt man die agro-technische Bodenbehandlung durch und
unternimmt das Impfen der KWOM in den Boden.
Die technologischen Flächen für die Bodensanierung
entsprechen den Anforderungen der Umweltgesetze.
Abb. Die technologischen
Flächen
für
die
Bodensanierung.
Problemanalyse
Akhmadiev Maksim
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Bioreaktoren
-Belüftung
-Wässerung
-Impfen der KWOM
Ausgangs
boden
MKW-Konzentration
von 20 bis 150 g/kg
Bodensanierungsanlage
Kontrollierbare optimale
Abbauprozessparameter:
-Feuchtigkeit des Substrats 70-80%
-Temperatur +20±2 °C
-Volumenteil des Stoffs 30% vol.
Boden
nach der
Reinigung
MKW-Konzentration
Von 5 bis 10 g/kg
Abb. Das technologische Schema eines Bioreaktors
Problemanalyse
Akhmadiev Maksim
7
Bioreaktoren
Nachteile
Offene technologische Flächen
Nachteile
Die kleinen Volumen der kontaminierten Das
Verfahren
der
offenen
Boden können bearbeiten werden (von technologischen Flächen führt zu einer
1.000 bis 3.000 m3 pro Jahr).
Verringerung der Bodengebiete.
Die Abhängigkeit des Abbauprozesses der
Die
Bodensanierung
von
MKW- MKW von den klimatischen Bedingungen.
kontaminierten
Bodenflächen
unter Der Reinigungsprozess dauert so lange (3kontrollierten Bedingungen ermöglichen 4 Vegetationsperioden), bis zulässige
MKW-Grenzwerte im Boden erreicht
durchzuführen.
worden sind.
Die Bodensanierung im Bioreaktor kann in
Vorteile
den Gebieten durchgeführt werden, wo
wegen der klimatischen Bedingungen die Die großen Volumen der kontaminierten
werden (von
Durchführung des Sanierungsprozesses Boden können bearbeiten
10.000 bis 30.000 m3 pro Jahr).
unmöglich ist.
Der
gereinigte
Boden
können
für
Straßenbau
oder
als
Oberflächenrekultivierungsschicht für die Abfalldeponie verwendet werden.
Vorteile
Problemanalyse
Akhmadiev Maksim
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2. Ziel des Projekts
Akhmadiev Maksim
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Das Forschungsziel war es, einen Bioreaktor für die
Wiederherstellung der kontaminierten Böden zu entwickeln
und die Parameter für den effektiven mikrobiologischen
Abbauprozess zu optimieren und auszuwerten.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurden zwei Teile der
experimentellen Forschungen durchgeführt.
Die Veränderungen der Mikrobiozönosen der offenen
technologischen Flächen wurden erforscht.
Die erhaltene Forschungsergebnisse werden dazu
verwendet, um den biologischen Reaktor zu entwickeln
und die Abbauvorgänge zu optimieren
Ziel des Projekts
Akhmadiev Maksim
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3. Forschungsmethoden
Akhmadiev Maksim
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Kontrollierbare Hauptkennwerte
Periodizität der
Methoden/ Nährboden
Prüfung
1. Physikalisch-chemische Forschungsmethoden
Gesamtkonzentration der
1 mal pro 2 Wochen
Infrarotspektrometrie
Kohlenwasserstoffen
2. Mikrobiologische Forschungsmethoden
Gesamtzahl der
1 mal pro 2 Wochen
Auszählung
Mikroorganismen
saprophytische
1 mal pro 2 Wochen
Fleischbrühe-Pepton-NB
Mikroorganismen
mikroskopische Pilze
1 mal pro 2 Wochen
NB «Chapeka»
kohlestämmigen
1 mal pro 2 Wochen
NB«К»
Mikroorganismen
Aktinomyzeten
1 mal pro 2 Wochen Stärke-ammoniakalischer NB
Bakterien Azotobacter sp.
1 mal pro 2 Wochen
NB «Eshbie»
Kennwerte
Forschungsmethoden
Akhmadiev Maksim
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4. Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
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Bodensanierung durch offene technologische Flächen
Technologien
Technologische
offene Flächen für
die
Bodensanierung
Forschungsboden
MKWKonzentration,
g/kg
Effizienz
der
Sanierung,
%
kontaminierter
Ausgangsboden
65,0 – 75,0

kontaminierter Boden
nach 2. Vegetationsdauer
48,0 – 52,0
26,1 – 30,7
kontaminierter Boden
nach 4. Vegetationsdauer
8,5 – 11,0
85,3 – 86,9
Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
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Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
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Bodensanierung durch Bioreaktortechnologien
Technologien
Bioreaktor mit den
Regalen
Mischungsbioreaktor
Mikroaerophiler
Bioreaktor
Forschungsboden
MKWKonzentration, g/kg
Effizienz der
Sanierung, %
kontaminierter
Ausgangsboden
75,0  76,0

Boden nach 80. Tage
Versuchsdauer
kontaminierter
Ausgangsboden
7,1  7,44
90,2  90,5
40,1  43,2

Boden nach 20. Tage
Versuchsdauer
12,8  13,1
68,1  69,7
Boden nach 20. Tage
Versuchsdauer
6,0-6,2
85,0  85,7
Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
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Abb. Abhängigkeit zwischen der Anzahl der Mikroorganismen und
MKW-Konzentration im Bioreaktor
Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
17
Abb. Abhängigkeit der Gesamtzahl der kohlestämmigen
Mikroorganismen
von
Konzentration
der
MKW
Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
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Abb. Verringerung der MKW-Gehalt im kontaminierten Boden
seit dem Sanierungsprozess
Forschungsergebnisse
Akhmadiev Maksim
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5. Schlussfolgerungen
Akhmadiev Maksim
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Die Veränderungen
der mikrobiologischen Biozönose haben die
Gesetzmäßigkeiten erreicht. Als erstes: Entwicklung der kohlestämmigen
Mikroorganismen und Gesamtzahl der mikrobiologischen Biozönose. Als
zweites: Anzahlen der kohlestämmigen Mikroorganismen verringern sich,
aber die Entwicklung der mikroskopischen Pilze und Aktinomyzeten steigt.
Es handelt sich um die Entgiftung des Bodens.
Die Bodensanierung mittels der technologischen offenen Flächen dauert bis
zu 4 Vegetationsperioden. Die Effizienz der Bodenreinigung war mit 85 bis
87% auf den technologischen Flächen festgestellt worden. Aber solche
Effizienz wird nur in den 4 Vegetationsperioden des Prozesses erreicht. Die
Schwierigkeit besteht darin, die optimalen Parameter zu halten.
Im Bioreaktor wurde optimale Geschwindigkeit des Sanierungsprozesses in
80 Versuchstagen erreicht (ca. 90%). Das wurde mit den optimalen
Bedingungen für den biologischen Abbauprozess verbunden.
Zum Schluss der Forschungen wurden die Ausgangsdaten für die
Projektierung vom halbtechnischen Bioreaktor erhalten.
Schlussfolgerungen
Akhmadiev Maksim
21
Vielen Dank
für Ihre Aufmerksamkeit!
Nationale
polytechnische
Forschungsuniversität Perm
Lehrstuhl für Umweltschutz
Forschungsassistent
Maksim Akhmadiev
Kontaktdaten:
E-mail: [email protected]
Tel.: +79129884842

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