biológiai kezelés a talaj és a modell levegőztetőzónájában olajszennyezés
D.V.Konnov, I.S.Pashkovsky "Geolink Consulting"
1. Bevezetés
Jelenleg van egy kiterjedt gyakorlat a világon a takarítás talaj és a talajvíz szennyeződésének a olajtermék. ilyen módszereket már széles körben használják, hogy megszüntesse szennyező olaj terméket bepárlással szennyező anyag a talajban, biológiai tisztítást, a talaj tároló, majd öntisztító, földmunkák a szennyezett talaj, majd dömping vagy hőkezeléssel. Az összes olaj olajtermék talaj- következmények felszámolása technológia, a legszelídebb, hogy a környezet, a biológiai tisztítási szennyezett területek. Előnye a viszonylagos egyszerűsége technológiai megvalósítása a telepítés és működés, valamint a viszonylag alacsony pénzügyi költségeket. Széles körben használják számos országban már 29 éve sikeresen használt tisztító szennyeződések benzin, gázolaj és egyéb kőolajtermékek.
Biológiai kezelés egy olyan alkalmazás, hogy a talajbaktériumok lebontására képes kőolaj és generáló anyagok, amelyek elősegítik a gyors kiürülési (biogén felületaktív anyag); szükséges anyagokat a növekedés, valamint más eseményeket, hogy számukra a legkedvezőbb feltételeket. A szervező elve biológiai tisztító rendszer a talajszennyezés helyben (in situ) van az 1. ábrán látható.
1. ábra. Reakcióvázlat talaj tisztítási folyamat bevezetésével kőolajból-oxidáló mikroorganizmusok
Jelenleg használt bioremediációs eljárás előnyösen aerob baktériumok. Kutatások kimutatták, hogy képesek aktívan elbontása szénhidrogének azonosított követelmények a legtöbb előnyben növekedés. Az anyagcsere vizsgálták részletesen, és azt mutatja, hogy a feldolgozó a kőolajtermékek mikroorganizmusok nem veszélyesek az emberre és a környezetre.
Szakaszában tervezése és végrehajtása során biológiai tisztítási projekt értékelésére a tisztítási időt (és így a költségek a munka), valamint a választás az optimális paramétereket a technológiai folyamat, megfelelő tisztítási előrejelzések bemutatott haladás minden szakaszában. Mert ezek az előrejelzések széles körben használják a matematikai modellezés.
Ebben a papír, javasoljuk egy modellt a tömeges átvitel és biológiai lebomlás az olaj a telítetlen zónában, figyelembe véve az alapvető folyamatok a talajban tisztítás. A modell alkalmazhatósága tekintetében minősül alapján terepi és a laboratóriumi kísérletek.
2. Matematikai modell
Ez leírja alapvető folyamatok során fellépő tisztítási a talajszennyezés által olaj terméket periodikusan, hogy egy biológiai termék megoldást. A rendelkezésre álló szakirodalom és a kísérleti adatokat vették figyelembe a következő folyamatokban - a bomlási olaj baktériumok növekedését és a halál a baktériumok, a baktériumok fejlődését felületaktív, transzfer olajat az emulzióban, átadása baktériumok beszivárgó víz, tekintettel azok szorpciós és deszorpciós transzfer olajban emulzió beszivárgó víz.
2.1. Dinamikája mikrobiális populációk
Tekintsük folyamatokat, amelyekben a baktériumok vesznek részt. ezt
a) a növekedés és a halál,
b) kimosódás - függőleges átadása beszivárgott vízzel.
a) leírja a dinamikáját a mikrobiális populáció felhasználásával Monod egyenlet figyelembe véve a sejthalál [1,2,3]:
ahol M - koncentráció a baktériumok, # 956; m - maximális sebessége a baktériumok, G - szubsztrát koncentráció (olaj), Ks - affinitási állandója a szubsztrát a mikroorganizmus # 955; - az arány a sejthalál.
b) az egyenletet, amely leírja az összes baktérium a talajban környezetben:
ahol - a sűrűsége a talaj, Ms - a tapadt baktériumok számának a talajra mátrix, Mw - a baktériumok száma foglalt talajban víz, N - porozitás.
Függése kitapadt baktériumok a baktériumok száma a vízben adszorpció egyenletben leírt [4,5]:
ahol - az arány adszorpciós a baktériumok.
A végleges formáját a egyenlet írja le a koncentrációját baktériumok a vízben:
- effektív porozitás. Az így kapott egyenlet a növekedés és a migráció baktériumok haldokló:
2.2. A veszteség szabad olaj
A veszteség szabad olaj miatt előfordul, hogy bomlása a baktériumok és a mosás egy emulgeált formában. Biológiai lebomlás lehet leírni Monod egyenlet [1,2,6,7,8], és az eluálást - konvektív szállítási egyenlet, kombinációját ismerteti, a teljes csökkenés a termék:
ahol q - arányossági tényező kapcsolatos a képződött sejteket a abszorbeált szubsztrát, C - koncentrációját a emulgeált olajat a talajban vízben.
2.3. BioPAV
A legtöbb esetben, akkor feltételezhető, hogy a baktériumok termelnek felületaktív egyidejűleg bomlási ásványolaj szénhidrogének [9,10], azaz a egyes szénhidrogének előállításához használt felületaktív anyagok.
Felületaktív anyag termelési baktériumok is lehet leírni, egy egyenletnek, mint például a Mono:
ahol S - koncentráció BioPAV, qs - arányossági tényező ennek mennyisége alapján a képződött felületaktív felszívódik a szubsztrátumot, vagyis bioPAV egyik olaj bomlástermékek.
Flow BioPAV emulgeálási lehet leírni, mint egy felületaktív anyagot a olajtermék reakció:
ahol - a száma felületaktív molekulák alkotó micella. A reakció sebességét áll sebességek felületaktív micella képződés és beépülési arány A micella szénhidrogén molekulák. Azt feltételezzük [11], hogy a felületaktív anyag áramlási sebessége arányos lesz a koncentráció és a koncentráció a termék:
ahol k - állandó közötti kölcsönhatás a felületaktív anyag és az olaj.
Egyenletek alkalmazásával (7) és (9) megkapjuk a végső leíró egyenlet koncentráció változását BioPAV:
Elvileg az emulgeáló olaj után azonnal így a felületaktív anyag-mentes felületaktív anyag koncentrációja mindig egyenlő 0.
2.4. emulgeált olajat termékek
Leírására az emulgeált olaj koncentrációja a talajban a víz, amely a egyenletek (7) és (8), és a víz eltávolítása a beszivárgó, kapjuk:
2.5. A kapott egyenletrendszert
Egyenletek (5), (6) és (11) rendszert alkotnak, amely leírja a változás a baktériumszámmal-szabad és emulgeált olajat a talajban környezetben:
Egy numerikus modell alapján kidolgozott e egyenletrendszer ki lehet számolni, ezeket a szerves mennyiségek az a koncentrációja az olaj és az olaj-oxidáló baktériumok a vastagsága a talaj által egy előre meghatározott számlázási időszak, a koncentrációja az olaj eluáljuk a szennyezett talajréteg, valamint a változás a szabad olaj koncentráció versus mélység, a függőleges szállítás a talaj és eloszlását a baktériumok a talajban vastagabb egy előre meghatározott ideig.
A kezdeti feltételek a kezdeti eloszlása szabad olaj, emulgeált olajat és a baktériumok. A peremfeltételek egy bakteriális koncentráció a betáplált oldatban.
Az állandók kiszámításához szükséges lehet meghatározni laboratóriumi szimulációs kísérletek, a rendelkezésre álló szakirodalmi adatok felhasználhatók egy durva becslés.
3. példa Számítás
2. és 3. ábra mutatja, a tisztítási eredményeket a szimulációs mosásával végezzük az oszlopot oldattal biológiai készítmény által szennyezett talaj ásványolaj. Ez a szimuláció végeztük igazi talaj tisztítási folyamat, a szennyezett olajfolt [12,13]. A tárgy tisztítás a talaj felső rétege vastagsága 5 m, szennyezett benzint, az átlagos koncentráció 0,005 g / g talaj.
2. ábra. Az átlagos koncentrációja az olaj a talajréteg (g / g)
3. ábra. A koncentráció az emulgeált olajat belépő talajvíz (mg / l)
4. ábra. Megváltoztatása az olaj koncentrációja a talajban réteg a tisztítása során
5. ábra. Koncentráció változtatása baktériumok talajrétegben a kezelés során (sejt / g)
6. ábra. Az adatok modell és kiszámítására koncentráció megfigyelt értékek az olaj (1 éves kezelés)
Összehasonlítva a számítás eredménye az előrejelzés olaj veszteség egy év az adatok törlése terepi megfigyelések jó egyezést mutatott (6. ábra).
Ez a modell is teszteltük és paraméterezett egy sor laboratóriumi kísérletek végzett együttműködve a Laboratory of Microbiology, Tudományos Akadémia olajat.
következtetés
A matematikai modell, lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a csökkenést az olaj előre meghatározott számlázási időszak, a változás a koncentrációja, mint a mélység függvénye, a változás a koncentráció baktériumok időben, azok eloszlása a talajban oszlopban, a koncentráció a olaj eluáljuk a szennyezett talaj réteg, a függőleges szállítás a talajban.
A modell által számított adatok felhasználásával laboratóriumi kísérletek koncentrációja az olaj és a baktériumok jól egyeznek megfigyelt valóságos körülmények között, amikor módszer alkalmazásával a biológiai tisztítási.