Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών

Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 5 Βιολογικές Μέθοδοι

Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΡΟΝΟΣ ΗΜΙΖΩΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΒΙΟΑΠΟΔΟΜΗΣΗΣ ΚΡΙΣΙΜΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΕΠΙΤΟΠΙΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Περιγραφή περιστατικού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΚΣΚΑΦΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 1

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (1/9) Οι μέθοδοι βιοαποκατάστασης: Αξιοποιούν τη δράση μικροοργανισμών ή προϊόντων μεταβολισμού των μικροοργανισμών για τη μετατροπή επικίνδυνων περιβαλλοντικά ουσιών σε απλούστερα ακίνδυνα προϊόντα. Εφαρμόζονται κυρίως σε οργανικούς ρύπους: Ανοργανοποίηση μετατροπή σε CO 2 και Η 2 Ο, Μετασχηματισμός σε απλούστερες-ακίνδυνες οργανικές ενώσεις. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (2/9) Βιολογικές μέθοδοι για ανόργανους ρύπους: Με τη βιολογική επεξεργασία επιδιώκεται η αλλαγή της οξειδωτικής βαθμίδας των στοιχείων, έτσι ώστε: α) Να προκύψουν σταθερές, μη τοξικές ενώσεις, π.χ. Τοξικό και ευδιάλυτο Cr(VI) μη τοξικό Cr(III) που καταβυθίζεται σε μορφή Cr(OH) 3 β) Να προκύψουν ευδιάλυτες μορφές έτσι ώστε να είναι δυνατή η απομάκρυνσή τους από τα εδάφη, π.χ. As δεσμευμένο σε οξείδια Fe(III) βιολογική αναγωγή Fe(III) σε Fe(II) και αποδέσμευση του As ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 3

απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί, τυπικό μέγεθος ~ 5μm, βάρος ~ 10 pg. 5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (3/9) ΒΑΚΤΗΡΙΑ Χρειάζονται: μια πηγή άνθρακα, μια πηγή ενέργειας και ένα δέκτη ηλεκτρονίων. Πηγή άνθρακα: παραγωγή βιομάζας - πολλαπλασιασμός = αναβολισμός. Πηγή ενέργειας: αναγκαία για την ανάπτυξη ή απλώς τη συντήρησή τους = καταβολισμός. Δέκτης ηλεκτρονίων: αναγκαίος για τις αντιδράσεις παραγωγής ενέργειας = αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 4

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (4/9) ΒΑΚΤΗΡΙΑ Σε αναλογία με τον άνθρωπο: πηγές άνθρακα και ενέργειας = τροφή δέκτης ηλεκτρονίων = οξυγόνο Μεταβολισμός = αναβολισμός + καταβολισμός. Καταβολισμός = Χημικές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: Η πηγή ενέργειας οξειδώνεται και ο δέκτης ηλεκτρονίων ανάγεται. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 5

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (5/9) Α. Πηγή άνθρακα: Ετερότροφα: χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις, π.χ. γλυκόζη, σαν πηγή C. Αυτότροφα: χρησιμοποιούν ενώσεις ανόργανου άνθρακα, π.χ. CO 2. Β. Πηγή ενέργειας: Χημότροφα: η ενέργεια προέρχεται από χημικές αντιδράσεις. Λιθότροφα: χρησιμοποιούν ανόργανες ενώσεις. Οργανότροφα: χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις. Φωτότροφα: χρησιμοποιούν το φως σαν πηγή ενέργειας. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 6

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (6/9) Γ. Δέκτης ηλεκτρονίων: Αερόβια: ο δέκτης ηλεκτρονίων είναι το οξυγόνο. Αναερόβια: ο δέκτης ηλεκτρονίων είναι άλλη ένωση ή στοιχείο εκτός του οξυγόνου, π.χ. θειικά και νιτρικά ανιόντα, τρισθενής σίδηρος κλπ. Οι αναερόβιοι οργανισμοί συνήθως δεν μπορούν να επιβιώσουν παρουσία οξυγόνου. Περιστασιακά (facultative): ο δέκτης ηλεκτρονίων μπορεί να είναι το οξυγόνο ή και άλλο στοιχείο ανάλογα με τις συνθήκες στις οποίες θα βρεθεί ο μικροοργανισμός. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 7

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (7/9) Βιοαποδόμηση με διαφορετικούς δέκτες ηλεκτρονίων Πίνακας 5.1. Τυπικές αντιδράσεις βιοαποδόμησης του βενζολίου με χρήση διαφορετικών δεκτών ηλεκτρονίων ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες οξειδοαναγωγικού δυναμικού, Eh Eh (mv) Δέκτης ηλεκτρονίων Αντίδραση βιοαποδόμησης Χρόνος ημιζωής* (d) > +200 O 2 C 6 H 6 + 7.5 O 2 6 CO 2 + 3 H 2 O 7 < +200 NO 3 - C 6 H 6 + 6 NO 3 - + 6 H + 6 CO 2 + 3 N 2 + 6 H 2 O 97 < 0 Fe(III) C 6 H 6 + 30 Fe 3+ + 12 H 2 O 6 CO 2 + 30 Fe 2+ + 30 H + 140 < -100 SO 4 2- C 6 H 6 + 3.75 SO 4 2- + 7.5 H + 6 CO 2 + 3.75 H 2 S + 3 H 2 O 50 < -200 C 6 H 6 C 6 H 6 + 12 H 2 O 2.25 CO 2 + 3.75 CH 4 61 * Lawrence, 2006 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 8

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (8/9) Βιοαποδόμηση με διαφορετικούς δέκτες ηλεκτρονίων Όταν έχουμε διαρροή οργανικών ρύπων που βιοαποδομούνται εύκολα με δέκτη ηλεκτρονίων το Ο 2 (π.χ. απλοί αλειφατικοί και αρωματικοί υδρογονάνθρακες), παρατηρείται: σημαντική κατανάλωση του οξυγόνου στην εστία της ρύπανσης και δημιουργούνται χαρακτηριστικές ζώνες, στις οποίες εμφανίζονται οι διαδοχικά επικρατέστεροι δέκτες ηλεκτρονίων. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 9

5.1 Εισαγωγικά στοιχεία (9/9) Σχήμα 5.1. Χαρακτηριστικές ζώνες, στις οποίες εμφανίζονται οι διαδοχικά επικρατέστεροι δέκτες ηλεκτρονίων. ITRC, 2002 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 10

5.2 Χρόνος ημιζωής Κινητική βιοαποδόμησης (1/6) Η ευκολία βιοαποδόμησης των ρύπων εκφράζεται συνήθως ως χρόνος ημιζωής χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί κατά 50% η αρχική συγκέντρωση του ρύπου. Αφορά συνήθως την αερόβια βιοαποδόμηση των ρύπων και προσδιορίζεται με εργαστηριακές μετρήσεις ή επιτόπιες μετρήσεις. Η έννοια του χρόνου ημιζωής εμπεριέχει την απλουστευτική παραδοχή ότι η βιοαποδόμηση ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης: dc dt λc C C o e λt ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 11

5.2 Χρόνος ημιζωής Κινητική βιοαποδόμησης (2/6) Παράδειγμα: Σε εργαστηριακές δοκιμές προσδιορίσθηκε ότι η βιοδιάσπαση του τολουολίου ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης με σταθερά λ= 1.65 x 10-3 h -1. Πόσος είναι ο χρόνος ημιζωής του τολουολίου; Λύση: Ο χρόνος ημιζωής αντιστοιχεί στον υποδιπλασιασμό της αρχικής συγκέντρωσης, δηλ. C/C o =0.5. t 1/2 = - ln(0.5)/λ = 0.693/λ = 420 h ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 12

5.2 Χρόνος ημιζωής Κινητική βιοαποδόμησης (3/6) Κινητική πρώτης τάξης Απλουστευτικές παραδοχές Υπάρχει σε επάρκεια ο δέκτης ηλεκτρονίων, π.χ. το οξυγόνο για την περίπτωση των αερόβιων δράσεων. Δεν μεταβάλλεται ο πληθυσμός των μικροβίων κατά τη διάρκεια της βιοαποδόμησης. Ο ρυθμός αποδόμησης μεταβάλλεται γραμμικά με την συγκέντρωση του ρύπου. Ισχύει μόνον σε χαμηλές συγκεντρώσεις. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 13

5.2 Χρόνος ημιζωής Κινητική βιοαποδόμησης (4/6) Σχήμα 5.2. Μεταβολή του ρυθμού μικροβιακής ανάπτυξης συναρτήσει της συγκέντρωσης της οργανικής ένωσης, όταν δεν παρατηρείται και όταν παρατηρείται τοξικότητα (LaGrega, 1994). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 14

5.2 Χρόνος ημιζωής Κινητική βιοαποδόμησης (5/6) Κινητική Monod dc dt λcx K C S όπου: Χ = συγκέντρωση των βακτηρίων. C<< K S : C>>K S : K S = παράμετρος με διαστάσεις συγκέντρωσης. ο ρυθμός αποδόμησης μεταβάλλεται γραμμικά με την συγκέντρωση C κινητική πρώτης τάξης ο ρυθμός dc/dt δεν εξαρτάται από την συγκέντρωση C κινητική μηδενικής τάξης ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 15

5.2 Χρόνος ημιζωής Κινητική βιοαποδόμησης (6/6) Κινητική Andrews dc dt K S λcx C C K 2 i όπου: K i = συντελεστής τοξικότητας (διαστάσεις συγκέντρωσης). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 16

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (1/7) Η συνηθισμένη περίπτωση Οι οργανικοί ρύποι χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα σαν: πηγή άνθρακα και πηγή ενέργειας με δέκτη ηλεκτρονίων το οξυγόνο Αερόβια βιοδιάσπαση ΚΡΙΣΙΜΟ ΕΡΩΤΗΜΑ: Πόσο οξυγόνο χρειάζεται Υπολογίζεται με βάση τη στοιχειομετρία των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 17

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (2/7) Αερόβια Βιοδιάσπαση Κρίσιμα ερωτήματα: Πόσο οξυγόνο χρειάζεται για τη βιοδιάσπαση του οργανικού ρύπου μέσω καταβολισμού υπολογίζεται από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης οξειδοαναγωγής Πόσο οξυγόνο χρειάζεται για τη βιοδιάσπαση μέσω αναβολισμού υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη μέση τυπική σύσταση των βακτηριακών κυττάρων: C 5 H 7 O 2 N ή C 60 H 87 O 23 N 12 P ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 18

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (3/7) Πόσο οξυγόνο χρειάζεται για την αερόβια διάσπαση τολουολίου: α) Μέσω καταβολισμού C 7 H 8 +. O 2... CO 2 +.H 2 O β) Μέσω αναβολισμού C 7 H 8 +.. O 2 + ΝΗ 4 + C 5 H 7 O 2 N +. CO 2 +... H 2 O +. Η + ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 19

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (4/7) Πόσος σίδηρος χρειάζεται για την αναερόβια διάσπαση του τολουολίου από σιδηροαναγωγικά βακτήρια: α) Μέσω καταβολισμού C 7 H 8 + Fe 3+ +... H 2 O...CO 2 +...Fe 2+ +.H + β) Μέσω αναβολισμού C 7 H 8 +... Fe 3+ + ΝΗ 4 + +... H 2 O C 5 H 7 O 2 N +...CO 2 +...Fe 2+ +... Η + ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 20

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (5/7) Θρεπτικά Συστατικά α) Μακροθρεπτικά: N και P C 5 H 7 O 2 N C 60 H 87 O 23 N 12 P β) Μικροθρεπτικά : Na, S, K, Ca, Mg, Fe καθώς και διάφορα ιχνοστοιχεία Στα εδάφη υπάρχει συνήθως η απαιτούμενη ποσότητα μικροθρεπτικών, αλλά είναι πιθανό να χρειάζεται προσθήκη N και P. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 21

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (6/7) Θρεπτικά Συστατικά Παράδειγμα: Πόσo άζωτο και φωσφόρος απατούνται για τη βιοδιάσπαση ενός mg τολουολίου, C 7 H 8 εάν θεωρηθεί ότι: το 50% του τολουολίου οξειδώνεται μέσω καταβολισμού και το 50% χρησιμοποιείται για την παραγωγή νέας βιομάζας. Λύση: Από το 1 mg τολουολίου μόνον το 0.5 mg χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιομάζας. Με βάση την αντίδραση: C 7 H 8 + 4 O 2 + ΝΗ 4 + C 5 H 7 O 2 N + 2 CO 2 + 2 H 2 O + Η + 0.5 mg 0.614 mg βιομάζας Από την αναλογία Ν και P στον τύπο C 60 H 87 O 23 N 12 P : (12 x 14) / 1374 x 0.614 = 0.075 mg N και 31/ 1374 x 0.614 = 0.0139 mg P ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 22

5.3 Κρίσιμοι παράγοντες λειτουργίας (7/7) Πίνακας 5.2. Υπολογισμός των απαιτήσεων σε οξυγόνο και μακροθρεπτικά συστατικά (N, P) για την αερόβια διάσπαση του τολουολίου, υποθέτοντας 50% διάσπαση για παραγωγή ενέργειας και 50% για παραγωγή βιομάζας Απαιτού -μενο οξυγόνο Παραγόμενο CO 2 Παραγόμενη βιομάζα Απαιτούμενο άζωτο Απαιτούμενος φωσφόρος Καταβολισμός (50%) C 7 H 8 + 9 O 2 7 CO 2 Αναβολισμός (50%) C 7 H 8 + 4 O 2 2 CO 2 + C 5 H 7 O 2 N (~ 1/12 C 60 H 87 O 23 N 12 P) Moles / mole C 7 H 8 1 6.5 4.5 0.5 0.5 0.042 Gram / mole C 7 H 8 92 208 198 56.5 7 1.3 Gram / gram C 7 H 8 1 2.26 2.15 0.61 0.076 0.014 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 23

5.4 Eπιτόπιες μέθοδοι Οι επιτόπιες μέθοδοι στηρίζονται κυρίως στη δράση γηγενών βακτηρίων. Η επιτόπια επεξεργασία εδαφών με προσθήκη μη γηγενών βακτηρίων αποτελεί αντικείμενο έρευνας. ΒΙΟΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΑΚΟΡΕΣΤΗ ΖΩΝΗ ΒΙΟΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΟ ΥΔΡΟΦΟΡΟ ΣΤΡΩΜΑ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 24

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (1/10) Κατά την άντληση αέρα για την απομάκρυνση πτητικών οργανικών ρύπων από την ακόρεστη ζώνη (τεχνολογία AEA) παρατηρήθηκε ότι προκαλείται ταυτόχρονα η βιολογική αποδόμηση των οργανικών ρύπων. Σχήμα 5.3. Ενδεικτικό διάγραμμα απομάκρυνσης ρύπων με βιοαποδόμηση και εξάτμιση στη διάρκεια εφαρμογής της τεχνικής ΑΕΑ (Suthersan, 1997). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 25

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (2/10) Απαιτήσεις σχεδιασμού (α) Διατήρηση ροής O 2 μέσα από τη ρυπασμένη ζώνη, έτσι ώστε να ευνοείται η αερόβια βιοαποδόμηση των ρύπων. Κύρια επιδίωξη: η μεγιστοποίηση της χρήσης του Ο 2. Ταχύτητα άντλησης αέρα: μια τάξη μεγέθους χαμηλότερη από τη ροή στις εγκαταστάσεις AEA. Εμπειρικός κανόνας: ο αέρας των πόρων πρέπει να ανανεώνεται κάθε 1 ή 2 ημέρες. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 26

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (3/10) Απαιτήσεις σχεδιασμού (β) Διατήρηση της υγρασίας του εδάφους σε μία βέλτιστη τιμή για τη μικροβιακή δραστηριότητα. Τα κύτταρα αποτελούνται από νερό κατά 75-80% απαιτείται ένα ελάχιστο ποσοστό υγρασίας. Βέλτιστη υγρασία : 40 και 60% της υδατοχωρητικότητας του εδάφους. Με εδαφική υγρασία > 60%, πρόβλημα κυκλοφορία του αέρα. (γ) Προσθήκη μακρο- και μικρο-θρεπτικών συστατικών, εάν χρειάζεται ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 27

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (4/10) Σχήμα 5.4. Σχηματικό διάγραμμα εγκατάστασης βιοαερισμού με πρόβλεψη για προσθήκη υγρασίας και θρεπτικών συστατικών στην ρυπασμένη ζώνη του εδάφους. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 28

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (5/10) Παράδειγμα 5.1 Δεδομένα: Για την περίπτωση της ρύπανσης με τολουόλιο που εξετάσθηκε στα παραδείγματα 4.1 και 4.2, θέλουμε να αξιολογήσουμε τη δυνατότητα εφαρμογής τεχνικής βιοαερισμού. Σε εργαστηριακές δοκιμές διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν γηγενή βακτήρια τα οποία μπορούν να βιοαποδομήσουν το τολουόλιο. Προσδιορίσθηκε ότι η βιοδιάσπαση του τολουολίου ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης με σταθερά λ= 1.65 x 10-3 h -1 (t 1/2 =17.5 d). Υπενθυμίζουμε τα ακόλουθα: Διαρροή 20m 3 τολουολίου από μία δεξαμενή. Ρύπανση της ακόρεστης ζώνης σε έκταση 1250m 2 και με μέσο βάθος 4m. Προσδιορίστηκαν τα χαρακτηριστικά του εδάφους στη ρυπασμένη ζώνη: ρ d =1.7 g/cm 3, n t = 0.4, n w = 0.2 Ζητούνται: Ο ρυθμός διοχέτευσης του αέρα έτσι ώστε έτσι ώστε να πραγματοποιείται η αερόβιο διάσπαση. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 29

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (6/10) Παράδειγμα 5.1 Η βιοδιάσπαση του τολουολίου βρέθηκε ότι ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης, δηλ. περιγράφεται από την εξίσωση: dc dt λc Παρατήρηση: Οι βιολογικές αντιδράσεις γίνονται κατά κανόνα μέσα στα υδατικά διαλύματα C=C w Η ανάλυση της αρχικής κατανομής φάσεων του τολουολίου έδειξε ότι το μεγαλύτερο ποσοστό (~69%) βρίσκεται στη μορφή οργανικής υγρής φάσης (NAPL) C=C w =S ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 30

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (7/10) Παράδειγμα 5.1 dc dt V w λs (1.65 10-3 h 1 ) (490mg / L) 0.8085mg L 1 h 1 Το διαφορικό dc/dt έχει σαν βάση αναφοράς τον όγκο της υδατικής φάσης Vw, που σχετίζεται με την εδαφική υγρασία. Για να έχουμε σαν βάση αναφοράς τον όγκο του εδάφους πολλαπλασιάζουμε το διαφορικό με το πορώδες n w dc dt V εδ dc dt V W V V w εδ dc dt V W n w 0.8085 0.2 0.1617 g m 3 h 1 Διαιρώντας με το μοριακό βάρος του τολουολίου MW=92.184 g/mol: R δ,τολ dc dt V εδ 0.1617 92.14 1.75510 3 mol m 3 h 1 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 31

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (8/10) Παράδειγμα 5.1 Με βάση τη στοιχειομετρία των αντιδράσεων καταβολισμού και αναβολισμού ο ρυθμός με τον οποίο πρέπει να διοχετεύουμε το O 2 είναι: R O 2 6.5 R δ,τολ 11.4110 3 mol m 3 h 1 Για να βρούμε την αντίστοιχη ροή αέρα Q λαμβάνουμε υπόψη ότι η συγκέντρωση του Ο 2 στο αέρα αντιστοιχεί σε 20.9% v/v και ότι 1 mol αντιστοιχεί σε 24 L σε κανονικές συνθήκες (20 o C, 1 atm): C 0.209 L / L O2 έ 3 3 O, 8.71 10 molo2 / L έ 8.71 molo2 / m 2 24 L / mol 2 Q C R 3 3 1 O 11.4110 mol m h 2 3 3 3 1 1.31010 m m h 3 O, 8.71mol m 2 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 32

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (9/10) Παράδειγμα 5.1 Εάν θεωρήσουμε το συνολικό όγκο της ρυπασμένης περιοχής, δηλ. V εδ =5000m 3, καθώς και έναν συντελεστή αποτελεσματικότητας η=0.714, δηλ. αντίστοιχο με αυτόν που είχαμε χρησιμοποιήσει στην περίπτωση της απομάκρυνσης των ρύπων με εξάτμιση, υπολογίζουμε την απαιτούμενη συνολική ροή αέρα: Q 1 Q V 1 0.714 1.31010 3 5000 9.174 m 3 h 1 Q 0.153 m 3 min 1 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 33

5.4.1 Βιοαποκατάσταση στην ακόρεστη ζώνη (10/10) Παράδειγμα 5.1 ΡΥΘΜΟΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ ΤΟΛΟΥΛΙΟΥ ΜΕ ΤΙΣ ΔΥΟ ΜΕΘΟΔΟΥΣ Για το πρώτο στάδιο απομάκρυνσης της ελεύθερης οργανικής φάσης, NAPL ΑΕΑ R EO = 112 kg/d R' δ,τολ R δ,τολ V (0.1617 g m 808.5g / h εδ 3 h 1 Βιοαερισμός ) (5000 m 3 ) T EO M R EO EO 3 (11.94 t) (10 kg / t) 112 kg / d Τ EO = 106.5 d T EO M R EO EO R EO = 19.4 kg/d 3 (11.94 t) (10 kg / t) 19.4 kg / d Τ EO = 615.5 d ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 34

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (1/22) Όταν η ρυπασμένη περιοχή βρίσκεται μέσα στο υδροφόρο στρώμα, η διαθεσιμότητα του οξυγόνου γίνεται ένα ιδιαίτερα κρίσιμο πρόβλημα για την αερόβια βιοαποδόμηση των οργανικών ρύπων. Για την προσθήκη του απαιτούμενου O 2 εφαρμόζονται δύο κυρίως τεχνικές: (α) άντληση και επανακυκλοφορία των υπόγειων νερών, μετά από τον εμπλουτισμό τους σε οξυγόνο σε επιφανειακές εγκαταστάσεις, και (β) διοχέτευση αέρα μέσα στο υδροφόρο στρώμα. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 35

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (2/22) Σχήμα 5.5. Βιοαποκατάσταση του υδροφόρου με άντληση, οξυγόνωση και επανακυκλοφορία των υπογείων νερών. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 36

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (3/22) 1 2 3 4 Σχήμα 5.6. Αναπαράσταση της διαδοχικής μετακίνησης στις ζώνες χρήσης των δεκτών ηλεκτρονίων, κατά την οξυγόνωση των νερών, όσο προχωράει η βιοαποκατάσταση. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 37

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (4/22) Προσθήκη οξυγόνου: Εμφύσηση αέρα συγκέντρωση στο νερό O 2 = 8 mg/l Εμφύσηση καθαρού οξυγόνου διαλυτ. O 2 = 40 mg/l Προσθήκη H 2 O 2 συνεχής παραγωγή O 2 με διάσπαση: 2 H 2 O 2 H 2 O + O 2 Περιορισμός: Το H 2 O 2 είναι τοξικό στους μικροοργανισμούς σε συγκεντρώσεις > 1000 mg/l. Συνήθεις συγκεντρώσεις H 2 O 2 : 100-500 mg/l διαθέσιμο O 2 = 47-235 mg/l ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 38

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (5/22) Πρέπει να απομακρυνθούν 5000 kg τολουολίου με την τεχνική της άντλησης, οξυγόνωσης και επανακυκλοφορίας των υπόγειων νερών. Η άντληση των νερών γίνεται με ρυθμό 300 L/min. Πόσος χρόνος θα χρειασθεί για την αποκατάσταση της περιοχής εάν η προσθήκη O 2 γίνεται (α) με εμφύσηση αέρα, (β) με εμφύσηση καθαρού οξυγόνου και (γ) με προσθήκη Η 2 Ο 2 σε συγκέντρωση 250 mg/l. Υπολογισμοί Παράδειγμα 5.2 Απαιτούμενο οξυγόνο με βάση τις αντιδράσεις μεταβολισμού: 2.26 mg Ο 2 ανά mg τολουολίου 11300 kg Ο 2 για 5000 kg τολουολίου ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 39

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (6/22) Παράδειγμα 5.2 (α) Με εμφύσηση αέρα. Ρυθμός τροφοδοσίας σε οξυγόνο : 300 L/min x 8 mg/l x 1440 min/day = 3.5 kg/day Απαιτούμενος χρόνος: t = 9 χρόνια (β) Με εμφύσηση καθαρού οξυγόνου Ρυθμός τροφοδοσίας οξυγόνου: 300 L/min x 40 mg/l x 1440 min/day = 17.3 kg/day Απαιτούμενος χρόνος: t = 1.8 χρόνια ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 40

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (7/22) Παράδειγμα 5.2 (γ) Με προσθήκη Η 2 Ο 2 250 mg/l Ρυθμός τροφοδοσίας σε οξυγόνο: 300 L/min x (250 x 32/68) mg/l x 1440 min/day = 50.8 kg/day Απαιτούμενος χρόνος: t = 7.4 μήνες Εργαστηριακές δοκιμές: Χρόνος ημιζωής τολουλίου ~ 400 ώρες ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 41

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (8/22) Αεροδιασκορπισμός μέσα στο υδροφόρο στρώμα Σχήμα 5.7. Εγκατάσταση αεροδιασκορπισμού στο υδροφόρο στρώμα. Η απομάκρυνση των ρύπων επιτυγχάνεται αφενός μεν με εξάτμιση και αφετέρου με βιοαποδόμιση. Η εγκατάσταση περιλαμβάνει αντλίες κενού για την ανάκτηση και τον καθαρισμό του αέρα που περιέχει τους πτητικούς ρύπους. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 42

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (9/22) Αεροδιασκορπισμός μέσα στο υδροφόρο στρώμα Διοχέτευση αέρα στο υδροφόρο στρώμα Δύο μηχανισμοί απομάκρυνσης των ρύπων: (α) Εξάτμιση των διαλυμένων πτητικών ρύπων, μέσα από την διεπιφάνεια αέριων φυσαλλίδων-νερού. Προϋπόθεση υψηλή σταθερά Henry, δηλ. Η>0.001 atm.m 3 /mol. (β) Βιοαποδόμηση λόγω του εμπλουτισμού των υπόγειων νερών με οξυγόνο. Συνεχής τροφοδοσία οξυγόνου που περιορίζεται μόνον από τα φαινόμενα μεταφοράς μάζας μεταξύ αέριας και υδατικής φάσης. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 43

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (10/22) Αεροδιασκορπισμός μέσα στο υδροφόρο στρώμα Διοχέτευση αέρα στο υδροφόρο στρώμα Εξάτμιση ή/και βιοαποδόμηση Πίνακας 5.3. Δεδομένα σταθεράς Henry και βιοαποδόμησης για χαρακτηριστικές οργανικές ενώσεις Ένωση Σταθερά Henry Αερόβια βιοαποδόμηση atm.m 3 /mol Χρόνος ημιζωής, ώρες Από Μέχρι Βενζόλιο 5.5 x 10-3 120 384 Τολουόλιο 6.6 x 10-3 96 528 m-ξυλένιο 6.3 x 10-3 168 672 Αιθυλ-βενζόλιο 8.7 x 10-3 72 240 Τριχλωροαιθυλένιο 9.1 x 10-3 4320 8640 1,1,1-Τριχλωροαιθάνιο 16.2 x 10-3 3360 6552 Ακετονιτρίλιο 1.1 x 10-4 168 672 Διφαινύλιο 4.15 x 10-4 36 168 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 44

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (11/22) Αεροδιασκορπισμός μέσα στο υδροφόρο στρώμα Διοχέτευση αέρα στο υδροφόρο στρώμα Παράμετροι σχεδιασμού Κύριος στόχος του σχεδιασμού: μέγιστη δυνατή διεπιφάνεια μεταξύ αέρα και υπόγειων νερών πολλές και μικρές φυσαλίδες αέρα που να διασπείρονται σε όλη τη ρυπασμένη περιοχή. Ζώνη επιρροής: έχει μορφή ανεστραμμένου κώνου και εξαρτάται από τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά του εδάφους Διαπερατά και ομοιογενή εδάφη δημιουργούν συνήθως στενούς κώνους. Εδάφη χαμηλής διαπερατότητας ή ανομοιογενή δημιουργούν περισσότερο ανοικτούς κώνους. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 45

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (12/22) Διοχέτευση αέρα στο υδροφόρο στρώμα Παράμετροι σχεδιασμού Βάθος διοχέτευσης: 30 με 60 cm χαμηλότερα από το κατώτερο βάθος της ρυπασμένης περιοχής. Πίεση του αέρα: Μεγαλύτερη από την υδροστατική πίεση Λεπτόκοκκα εδάφη χαμηλής διαπερατότητας μεγάλη υπερπίεση, 0.3-3 m στήλης νερού. Χονδρόκοκκα διαπερατά εδάφη μικρή υπερπίεση ~ 3-30 cm στήλης νερού. Ροή του αέρα: Τυπικές τιμές ογκομετρικής ροής ανά γεώτρηση: 25-400 L/min. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 46

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (13/22) Αεροδιασκορπισμός μέσα στο υδροφόρο στρώμα Σχήμα 5.8. Αναπαράσταση του συστήματος αεροδιασκορπισμού. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 47

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (14/22) Περιστατικό Βιοαποκατάστασης Υδροφόρου Στρώματος Πρατήριο πώλησης καυσίμων, Florida, USA (Schmidt & Bueltel, 2007, ETEC, 2008) Ιστορικό, προέλευση ρύπανσης: Παλαιό πρατήριο πώλησης καυσίμων. Διαρροές από υπεδάφιες δεξαμενές, αντλίες διανομής, κλπ. Ρύπανση: Κύριοι ρύποι: BTEX (9200 ppb), TPH (10000 ppb) Έκταση ρύπανσης: 90 m 30 m Πάχος ρυπασμένης ζώνης στα υπόγεια νερά 3 m ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 48

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (15/22) Πρατήριο πώλησης καυσίμων, Florida, USA (Schmidt & Bueltel, 2007, ETEC, 2008) Χαρακτηριστικά υπεδάφους: Υδροφόρος ορίζοντας σε βάθος 1.5-4 μέτρα (bgs). Λεπτή άμμος. Μέτρα αποκατάστασης: Έχουν προηγηθεί (α) άντληση της ελεύθερης οργανικής φάσης και (β) αποκατάσταση της ακόρεστης ζώνης με άντληση εδαφικού αέρα, ΑΕΑ. Έναρξη έργων βιοαποκατάστασης των υπόγειων νερών το 2006. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 49

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (16/22) Χώρος υπεδάφιων δεξαμενών Σχήμα 5.9. Κάτοψη της περιοχής του περιστατικού ρύπανσης στο πρατήριο πώλησης καυσίμων, Florida, USA. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 50

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (17/22) Σχήμα 5.10. Αρχική κατανομή Βενζολίου. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 51

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (18/22) Χαρακτηριστικά επεξεργασίας Άντληση υπόγειων νερών, προσθήκη οξυγόνου και άλλων θρεπτικών και επανέγχυση των νερών Τεχνολογία DO-IT TM της ETEC Σχήμα 5.11. Φωτογραφίες της εγκατάστασης για την προσθήκη οξυγόνου και θρεπτικών στα νερά. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 52

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (19/22) Σχήμα 5.12. Διάταξη πηγαδιών άντλησης (9+4) και έγχυσης (23). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 53

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (20/22) Έναρξη: Φεβρουάριος 2006. Χαρακτηριστικά επεξεργασίας Συνολική διάρκεια λειτουργίας: 24 μήνες. Άντληση, προσθήκη οξυγόνου και άλλων θρεπτικών και επανέγχυση ποσότητας ~38 000 m 3 υπόγειων νερών. Μέση παροχή άντλησης των νερών 52 m 3 /d ή 36 l/min. Προσθήκη 1700 kg διαλυμένου O 2 (40+ ppm) και ~1300 kg άλλων δεκτών ηλεκτρονίων ( NO 3 - και SO 4-2 ). Μέσος ρυθμός προσθήκης Ο 2 2 kg/d. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 54

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (21/22) Αποτελέσματα επεξεργασίας Σχήμα 5.13. (α) Μείωση της συγκέντρωσης των ΒΤΕΧ. (β) Μείωση της συγκέντρωσης του βενζολίου. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 55

5.4.2 Βιοαποκατάταση στο υδροφόρο στρώμα (22/22) Αποτελέσματα επεξεργασίας Βενζόλιο: ανώτατο (αποδεκτό) όριο για πόσιμο νερό 5 ppb Σχήμα 5.14. Κατανομή βενζολίου: αρχική και μετά από 24 μήνες. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 56

5.5 Επεξεργασία μετά από εκσκαφή (1/6) Όταν δεν είναι δυνατή η εφαρμογή της βιολογικής επεξεργασίας επιτόπου, τότε γίνεται εκσκαφή του ρυπασμένου εδάφους και μεταφορά του σε ειδικά διαμορφωμένες εγκαταστάσεις. Οι συνηθέστερες μέθοδοι: Επεξεργασία με τεχνικές αγροκαλλιέργειας (landfarming). Επεξεργασία σε σωρό ή λάκκο (biopile ή biopit). ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 57

5.5 Επεξεργασία μετά από εκσκαφή (2/6) Σχήμα 5.15. Εγκατάσταση επεξεργασίας με τεχνικές αγροκαλλιέργειας. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 58

5.5 Επεξεργασία μετά από εκσκαφή (3/6) Το έδαφος απλώνεται σε στρώμα πάχους 45-60 cm απαιτείται μεγάλη επιφάνεια. Σε τακτά χρονικά διαστήματα το έδαφος οργώνεται, έτσι ώστε να εμπλουτίζεται με οξυγόνο. Γίνεται προσθήκη υγρασίας και θρεπτικών. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 59

5.5 Επεξεργασία μετά από εκσκαφή (4/6) Επεξεργασία σε σωρό ή λάκκο Όταν δεν υπάρχει επαρκής διαθέσιμη επιφάνεια Όταν το έδαφος έχει χαμηλή σχετικά διαπερατότητα, ο σωρός κατασκευάζεται σε διαδοχικά στρώματα πάχους 60 cm περίπου, τα οποία χωρίζονται μεταξύ τους με ένα λεπτό στρώμα διαπερατής άμμου. Τα διαπερατά στρώματα συνδέονται με μία αντλία, μέσω της οποίας γίνεται η διοχέτευση αέρα στον σωρό. Όταν υπάρχει κίνδυνος διαφυγής πτητικών ενώσεων ο σωρός καλύπτεται πλήρως με αδιαπέρατη γεωμεμβράνη. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 60

5.5 Επεξεργασία μετά από εκσκαφή (5/6) Επεξεργασία σε σωρό Σχήμα 5.16. Επεξεργασία σε σωρό. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 61

5.5 Επεξεργασία μετά από εκσκαφή (6/6) Επεξεργασία λάκκο Σχήμα 5.17. Επεξεργασία σε λάκκο. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 62

Σχήμα 5.6. Αναπαράσταση της διαδοχικής μετακίνησης στις ζώνες χρήσης των δεκτών ηλεκτρονίων, κατά την οξυγόνωση των νερών, όσο προχωράει η βιοαποκατάσταση., Schmidt, C. and Bueltel, E. (2007). Enhanced Multi-phase Extraction using Groundwater Re-circulation for Oxygenated Water and Biological Enhancement Delivery., Florida Remediation Conference Presentation. http://www.etecllc.com/docs/frc_2007-2.pdf Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (1/4) Σχήμα 5.1. Χαρακτηριστικές ζώνες, στις οποίες εμφανίζονται οι διαδοχικά επικρατέστεροι δέκτες ηλεκτρονίων., ITRC (2002). A systematic Approach to In Situ Bioremediation in Groundwater. Prepared by Interstate Technology and Regulatory Council, USA. Σχήμα 5.2. Μεταβολή του ρυθμού μικροβιακής ανάπτυξης συναρτήσει της συγκέντρωσης της οργανικής ένωσης, όταν δεν παρατηρείται και όταν παρατηρείται τοξικότητα., LaGrega, M.D., Buckingham, P.L., Evans, J.C. (1994) Hazardous Waste Management, McGraw-Hill, Chapter 10, pp. 555-640. Σχήμα 5.3. Ενδεικτικό διάγραμμα απομάκρυνσης ρύπων με βιοαποδόμηση και εξάτμιση στη διάρκεια εφαρμογής της τεχνικής ΑΕΑ., Suthersan S.S. (1997) Remediation Engineering. Design Concepts, CRC Press, USA. Σχήμα 5.4. Σχηματικό διάγραμμα εγκατάστασης βιοαερισμού με πρόβλεψη για προσθήκη υγρασίας και θρεπτικών συστατικών στην ρυπασμένη ζώνη του εδάφους., Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Σχήμα 5.5. Βιοαποκατάσταση του υδροφόρου με άντληση, οξυγόνωση και επανακυκλοφορία των υπογείων νερών., LaGrega, M.D., Buckingham, P.L., Evans, J.C. (1994) Hazardous Waste Management, McGraw-Hill, Chapter 10, pp. 555-640.

Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (2/4) Σχήμα 5.7. Εγκατάσταση αεροδιασκορπισμού στο υδροφόρο στρώμα. Η απομάκρυνση των ρύπων επιτυγχάνεται αφενός μεν με εξάτμιση και αφετέρου με βιοαποδόμιση. Η εγκατάσταση περιλαμβάνει αντλίες κενού για την ανάκτηση και τον καθαρισμό του αέρα που περιέχει τους πτητικούς ρύπους., National Academy of Science, USA (1993) In Situ Bioremediation. When does it work?, National Academy Press, USA. Διαθέσιμο στο διαδίκτυο: http://www.nap.edu/openbook/03090489666/html/r1.html Σχήμα 5.8. Αναπαράσταση του συστήματος αεροδιασκορπισμού., Suthersan S.S. (1997) Remediation Engineering. Design Concepts, CRC Press, USA. Σχήμα 5.9. Κάτοψη της περιοχής του περιστατικού ρύπανσης στο πρατήριο πώλησης καυσίμων, Florida, USA., Schmidt, C. and Bueltel, E. (2007). Enhanced Multi-phase Extraction using Groundwater Re-circulation for Oxygenated Water and Biological Enhancement Delivery., Florida Remediation Conference Presentation. http://www.etecllc.com/docs/frc_2007-2.pdf, ETEC (2008) In Situ Aerobic Bioremediation of Gasoline Constituents Super-Ox System & Enhancements. http://www.etecllc.com/bioremediation-case-studies.asp Σχήμα 5.10. Αρχική κατανομή Βενζολίου., Schmidt, C. and Bueltel, E. (2007). Enhanced Multi-phase Extraction using Groundwater Re-circulation for Oxygenated Water and Biological Enhancement Delivery., Florida Remediation Conference Presentation. http://www.etecllc.com/docs/frc_2007-2.pdf, ETEC (2008) In Situ Aerobic Bioremediation of Gasoline Constituents Super-Ox System & Enhancements. http://www.etecllc.com/bioremediation-case-studies.asp

Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (3/4) Σχήμα 5.11. Φωτογραφίες της εγκατάστασης για την προσθήκη οξυγόνου και θρεπτικών στα νερά., ETEC (2008) In Situ Aerobic Bioremediation of Gasoline Constituents Super-Ox System & Enhancements. http://www.etecllc.com/bioremediation-case-studies.asp Σχήμα 5.12. Διάταξη πηγαδιών άντλησης (9+4) και έγχυσης (23)., Schmidt, C. and Bueltel, E. (2007). Enhanced Multi-phase Extraction using Groundwater Re-circulation for Oxygenated Water and Biological Enhancement Delivery., Florida Remediation Conference Presentation. http://www.etecllc.com/docs/frc_2007-2.pdf, ETEC (2008) In Situ Aerobic Bioremediation of Gasoline Constituents Super-Ox System & Enhancements. http://www.etecllc.com/bioremediation-case-studies.asp Σχήμα 5.13. (α) Μείωση της συγκέντρωσης των ΒΤΕΧ. (β) Μείωση της συγκέντρωσης του βενζολίου., Schmidt, C. and Bueltel, E. (2007). Enhanced Multi-phase Extraction using Groundwater Recirculation for Oxygenated Water and Biological Enhancement Delivery., Florida Remediation Conference Presentation. http://www.etecllc.com/docs/frc_2007-2.pdf, ETEC (2008) In Situ Aerobic Bioremediation of Gasoline Constituents Super-Ox System & Enhancements. http://www.etecllc.com/bioremediation-case-studies.asp Σχήμα 5.14. Κατανομή βενζολίου: αρχική και μετά από 24 μήνες., Schmidt, C. and Bueltel, E. (2007). Enhanced Multi-phase Extraction using Groundwater Re-circulation for Oxygenated Water and Biological Enhancement Delivery., Florida Remediation Conference Presentation. http://www.etecllc.com/docs/frc_2007-2.pdf, ETEC (2008) In Situ Aerobic Bioremediation of Gasoline Constituents Super-Ox System & Enhancements. http://www.etecllc.com/bioremediation-case-studies.asp

Κατάλογος Αναφορών Σχημάτων (4/4) Σχήμα 5.15. Εγκατάσταση επεξεργασίας με τεχνικές αγροκαλλιέργειας., King, R.B., Long G.M., Sheldon, J.K. (1998) Practical Environmental Bioremediation. The Field Guide, CRC Press, USA. Σχήμα 5.16. Επεξεργασία σε σωρό., King, R.B., Long G.M., Sheldon, J.K. (1998) Practical Environmental Bioremediation. The Field Guide, CRC Press, USA. Σχήμα 5.17. Επεξεργασία σε λάκκο., King, R.B., Long G.M., Sheldon, J.K. (1998) Practical Environmental Bioremediation. The Field Guide, CRC Press, USA.

Κατάλογος Αναφορών Πινάκων Πίνακας 5.1. Τυπικές αντιδράσεις βιοαποδόμησης του βενζολίου με χρήση διαφορετικών δεκτών ηλεκτρονίων ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες οξειδοαναγωγικού δυναμικού, Eh, Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Πίνακας 5.2. Υπολογισμός των απαιτήσεων σε οξυγόνο και μακροθρεπτικά συστατικά (N, P) για την αερόβια διάσπαση του τολουολίου, υποθέτοντας 50% διάσπαση για παραγωγή ενέργειας και 50% για παραγωγή βιομάζας, Παπασιώπη Νυμφοδώρα (Προσωπικό αρχείο). Πίνακας 5.3. Δεδομένα σταθεράς Henry και βιοαποδόμησης για χαρακτηριστικές οργανικές ενώσεις, Suthersan S.S. (1997) Remediation Engineering. Design Concepts, CRC Press, USA.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.