Technologie oczyszczania gruntów z zanieczyszczeń ropopochodnych metodą in situ

Steliga, T.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Technologie oczyszczania gruntów z zanieczyszczeń ropopochodnych metodą in situ

Autorzy

Steliga T.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://bc.inig.pl:8080/publication/974

Identyfikatory

Warianty tytułu

Technologies of soil purification from by petroleum derived wastes using in situ method

Języki publikacji

Abstrakty

Jednym z problemów ochrony środowiska naturalnego w pracach poszukiwawczych ropy i gazu ziemnego jest skażenie gruntów obszarów związanych z prowadzeniem prac wiertniczych przez materiały odpadowe, a szczególnie przez substancje ropopochodne. Dotyczy to przede wszystkim dołów urobkowych wiertni. Mając na uwadze ten fakt w niniejszej pracy przedstawiono charakterystykę technologii stosowanych do oczyszczania gruntów z zanieczyszczeń ropopochodnych oraz kryteria oceny degradacji gruntów i zasady jakimi należy się kierować przy doborze efektywnych metod oczyszczania gruntów/odpadów z zanieczyszczeń ropopochodnych. Rzeczą nowatorską prezentowanej pracy jest połączenie tradycyjnych i znanych metod rekultywacyjnych z metodą mikrobiologiczną, dające efekty minimalizacji zanieczyszczeń ropopochodnych metodą "in situ". Ponadto do oceny efektywności prowadzonych procesów oczyszczania gruntów/odpadów z zanieczyszczeń ropopochodnych opracowano metodykę analityczną umożliwiającą wykonanie analizy ilościowej i jakościowej związków ropopochodnych za pomocą ekstrakcji rozpuszczalnikowej modyfikowanej ultradźwiękami w połączeniu z chromatografią gazową. Przedstawiona metodyka chromatograficznego oznaczania substancji ropopochodnych w gruntach umożliwia, również identyfikację jakościową i ilościową prastanu (Pr) i fitanu (F)- związków trudno biodegradowalnych, co pozwala na określenie stopnia biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w kolejnych etapach oczyszczania, który został zdefiniowany jako zmiana wartości stosunku n-C17/Pr i n-C18/F. W pracy przedstawiono efekty prowadzonych prac w odniesieniu do warunków laboratoryjnych, a następnie przemysłowych na wytypowanym do badań dole urobkowym. Opracowana kompleksowa technologia oczyszczania gruntu/odpadów z zanieczyszczeń ropopochodnych obejmująca wstępną rekultywację, bioremediację podstawową stymulowaną poprzez wzbogacenie środowiska gleby w składniki biogenne i bioaugmentację z wykorzystaniem wyizolowanych i namnożonych mikroorganizmów autochtonicznych, umożliwiła w określonych ramach czasowych znaczną redukcję zanieczyszczeń ropopochodnych w granicach: n-C12--n-C23 od 75,7% do 90,3% oraz n-C24--n-C38 od 49,2% do 61,7%. Opracowany biopreparat z mikroorganizmów autochtonicznych w Zakładzie Mikrobiologii INiG posiada szerokie spektrum działania, gdyż pozwala na redukcję, również zanieczyszczeń węglowodorowych o długich łańcuchach (n-C23--n-C38). Monitorowanie przebiegu procesu oczyszczania gruntu/odpadów z zanieczyszczeń ropopochodnych na poszczególnych jego etapach jest niezmiernie ważne, gdyż pozwala na dobór optymalnych parametrów prowadzenia procesu i daje pełny obraz uzyskanego efektu.

One of the problems related to the environmental protection is the soil pollution by wastes created during drilling operations, in particular by petroleum derived substances. This pertains especially to waste pits in drilling rigs. Keeping this fact in mind, we have presented in this work a description of soil purification technology for removing the petroleum derived contamination and the criterion for soil degradation evaluation as well as main principles of choosing effective soil purification methods. A new approach in this work is to combine traditional and known re-cultivation methods within a microbiological method, which minimizes hydrocarbon pollution of soil by "in situ" method. Also, for soil remediation effectiveness evaluation, an analytical method was introduced that permits to perform quantitative and qualitative analysis of hydrocarbon compounds by use of solvent extraction modified by ultrasound and gas chromatography. Presented here, chromatographic method of hydrocarbon compounds detection in soil permits also for qualitative and quantitative identification of pristane (Pr) and phytane (F) - compounds which are almost non biodegradable, that permits to evaluate biodegradation level of hydrocarbon compounds in subsequent steps of soil purification. This level was defined by n-C17/Pr and n-C18/F ratios. We have presented laboratory results of our work and the results obtained in field application of this method, applied to chosen waste pit on the drilling rig site. The complex technology of soil purification developed in our laboratory, includes: re-cultivation, basic bioremediation enhanced by soil enrichment by biogenic components and a bioaccumulation with use of isolated and multiplied autochtonic microorganisms. This technology, after specified time, permitted to reduce substantially amount of petroleum derived contamination, to as much as: 75.7% to 90.3% reduction of n-C12--n-C23 and 40.2% to 61.7% reduction of n-C24--n-C38. Biopreparation developed in the Division of Microbiology of Oil and Gas Institute in Cracow has a broad range of it's activity because it permits also to reduce amount of long chain hydrocarbons (n-C24--n-C38). It is extremely important to monitor the progress of soil purification on each step, because it permits to choose optimum technical parameters and delivers full insight into obtained results.

Słowa kluczowe

oczyszczanie gruntów zanieczyszczenie gruntu zanieczyszczenia ropopochodne metoda in situ rekultywacja bioremediacja bioaugmentacja oznaczanie chromatograficzne substancji ropopochodnych w gruncie metoda mikrobiologiczna

soil purification soil pollution petroleum wastes in situ method reclamation bioremediation bioaccumulation chromatografic method of hydrocarbon compounds detection in soil microbiological method

Wydawca

Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Prace Instytutu Nafty i Gazu

Rocznik

2006

Tom

nr 133

Strony

84--84

Opis fizyczny

s., Bibliogr. 49 poz., tab., rys., wykr., fot.

Twórcy

autor

Steliga T.

Bibliografia

[1] Al-Awadhi N., Baleba M.T.: Restoration and rehabilitation of the desert environment. Elsevier, Amsterdam, 1996.
[2] Aleksander M.: Biodegradation and bioremediation. Academic Press, Inc. USA, 1994.
[3] Cęckiewicz S., Krasnodarski M.: Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) w ochronie środowiska naturalnego i analityce naftowej. Biuletyn ITN, Nr 2,1995.
[4] Damond A.H., Linder A.S.: Estimation of Interfacial Tension Between Organic Liquids and Water. Environ. Sci. Technol., 1999, 23, 2318-2331.
[5] Drzymała S.: Zasady pobierania i przygotowania próbek glebowych do analiz laboratoryjnych. Materiały konferencyjne „Metody pobierania i przygotowania próbek wód, ścieków i osadów do analizy fizyczno-chemicznej”, Poznań 1997.
[6] Fijał J., Gonet A., Stryczek S.: Wpływ koloidalnych właściwości odpadów wiertniczych na chemiczną aktywność obecnych w nich substancji szkodliwych i toksycznych. Rocznikach 20/1, 2004.
[7] Greinert H.: Charakterystyka gleb zanieczyszczonych produktami pochodnymi ropy naftowej. Zeszyty Politechniki Wrocławskiej pod redakcją J. Surygały, Wrocław 2000.
[8] Hinchce R.E., Miller R.M., Johnson P.C.: In situ aeration, air sparging, bioventing and related remediation processes. Battelle Press, USA, 1995.
[9] Hueseman H.H.: Predictive Model for Estimating the Extent of Petroleum Hydrocarbon Biodegradation in Contaminated Soils. Environ. Sci. Technol., Nr 29, 1995.
[10] ISO 10381 - 1,2,3,4,5 (1993), Soil Quality - Sampling.
[11] Kapusta P., Steliga T.: Biologiczne podstawy remediacji gruntów skażonych substancjami ropopochodnymi. Prace INiG Nr 130, 2004.
[12] Kołoczek H., Korzycki P., Solecki T: Opracowanie procesu biodegradacji zanieczyszczeń organicznych zawierających PCB w warunkach zagrożenia wód. Inżynieria Ekologiczna, Nr 8, 2003.
[13] Kołwzan B., Śliwka E.: Mikrobiologiczna degradacja oleju napędowego przez szczep Acicetobacter H29. III Sympozjum Naukowo-Techniczne, Biotechnologia środowiska, Ustroń Jaszowiec 1995.
[14] Korzycki P., Solecki T., Kołoczek H.: Optymalizacja metod biologicznego oczyszczania zaolejonych gruntów. Inżynieria Ekologiczna, Nr 2, 2000.
[15] Lecomte P., Mariotti C. (red.): Handbook of Diagnostic Procedure for Petroleum Contaminated Sites. John Wiley & Sons, Chichester, 1997.
[16] Lyman W.J., Nooman D.C., Reidy P.J.: Cleanup of Petroleum Contaminated Soils at Underground Storage Tanks. Noyes Data Corp., Park Ride (USA) 1995.
[17] Malicka M.: Biotechnologiczne metody oczyszczania gleb skażonych związkami ropopochodnymi i innymi toksycznymi związkami organicznymi. Gaz Woda i Technika Sanitarna, Nr 2,1994.
[18] Malina G., Szczepański A.: Likwidacja zanieczyszczeń substancjami ropopochodnymi w środowisku wodno-gruntowym. PIOŚ, Warszawa 1994.
[19] Malina G.: Biodegradation of oil hydrocarbons by indigenous microorganisms and its significance during bioventing. Procc. Int. Conference on Analysis and Utylization of Oily Waste -AUZO, Gdańsk 1996.
[20] Malina G.: Podstawy teoretyczne biodegradacji aerobowej. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, PAN Nr 2, Kraków 1996.
[21] Malina G.: Biowentylacja gruntów zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi. Inżynieria Ekologiczna, Nr 2, 2000.
[22] Malina G., Grotenhuis, J.T.C., Mous S.L., de Wit J.: Laboratory experiments for optimisation of bioventing of soil contaminated with model hydrocarbons. Environ Technology, Nr 3, 2002.
[23] Matachowska-Jutsch A., Mrozowska J., Kozielska M.: Aktywność enzymatyczna w glebie skażonej związkami ropopochodnymi w procesie jej detoksykacji. Biotechnologia Nr 1, 1997.
[24] Morel G., Samhan O.: Evaluation of chromatographic and spectroscopic methods for the analysis of petroleum derived compounds in the environment. Anal. Chem., Nr 337,1993.
[25] Namieśnik J,, Łukasiek J., Jamrógiewicz Z.: Pobieranie próbek środowiskowych do analizy. PWN, Warszawa 1995.
[26] PN-V-04007, 1997, Ochrona gleby przed zanieczyszczeniem. Badanie zawartości ropy naftowej i jej składników. Oznaczanie zawartości niepolarnych węglowodorów alifatycznych metodą IR.
[27] Ree V.D., Lacy M.J.: Manual Headspace Method to Analyse for Volatile Aromatics of Gasoline in Groundwater and Soil Samples. Anal. Chem., Nr 61, 1996.
[28] Riser-Roberts E.: Remediation of Petroleum Contaminated Soils. Lewis Publ., Washington (USA), 1998.
[29] Rittman B.E.: In situ bioremediation. Nayes Publications Park Ridge, New Jersey, USA 1994.
[30] Roche A.C., Miller T.C.: Assessment of extraction methodologies for measuring subsurface contamination. Fresenius J. Anal. Chem., Nr 339, 1991.
[31] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 w sprawie standardów jakości ziemi (Dz.U. Nr 165, poz. 1359).
[32] Sikdar S.K., lrvine R.L.: Bioremediation Technologies Vol. III. Technomic Publ. Co. Inc., Lancaster-Basel, 1997.
[33] Siuta J., Sienkiewicz R.: Pryzmowy sposób biologicznej sanitacji zaolejonej ziemi. Materiały konferencyjne „Technologia odolejania gruntów, odpadów i ścieków”, Konferencja N-T PTIE, Wysowa, 1997.
[34] Siuta J.: Podstawy degradacji ropopochodnych składników w glebie i odpadach, Inżynieria Ekologiczna, Nr 2, 2000.
[35] Siuta J.: Ekologiczne, techniczne i prawne aspekty rekultywacji gruntów zanieczyszczonych produktami naftowymi. Inżynieria Ekologiczna, Nr 8, 2003.
[36] Steliga T., Jakubowicz P., Turkiewicz A.: Metoda oznaczania substancji ropopochodnych w glebie i ściekach kopalnianych. Inżynieria Ekologiczna Nr 8, 2003.
[37] Steliga T., Kapusta P., Żak H.: Biodegradacja substancji ropopochodnych w odpadach kopalnianych z zastosowaniem bakterii autochtonicznych. Inżynieria Ekologiczna, Nr 8, 2003.
[38] Steliga T., Kluk D., Żak H.: Zastosowanie autochtonicznej flory bakteryjnej do oczyszczania gruntów zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi. Materiały konferencyjne „Zanieczyszczenia środowiska produktami naftowymi, ich monitoring i usuwanie w aspekcie procesu integracji z unią europejską”, Poznań 2003.
[39] Steliga T., Kluk D.: The Effectiveness of Soil Purification From Petroleum Hydrocarbons Verify By Usage of Ultrasound Extraction Combined With Gas Chromatography. The XXVII Symposium Chromatographic Methods of lnvestigating the Organic Compounds; Katowice - Szczyrk, 2003.
[40] Steliga T., Jakubowicz P.: Optymalizacja metod oczyszczania gleby zanieczyszczonej substancjami ropopochodnymi. Miesięcznik Praca i Ochrona Środowiska w Górnictwie, WUG Nr 6, 2004.
[41] Steliga T., Kluk D.: Analiza przebiegu procesu biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w glebie z wykorzystaniem chromatografii gazowej. Rocznik 21/1 AGH Wiertnictwo, Nafta, Gaz, 2004.
[42] Steliga T. i in.: Zgłoszenie patentowe pt.: „Sposób oczyszczania gleby z zanieczyszczeń ropopochodnych metodą in situ”, INiG, 28 stycznia 2005.
[43] Śliwka E., Kałuzińska I., Kałwan B.: Badania podatności olejów napędowych na biodegradację. Materiały konferencyjne „Technologie odolejania gruntów, odpadów i ścieków”, Konferencja N-T, PITE, Wysowa 1997.
[44] Śliwka E., Kołwzan B., Skrygała J.: Badania podatności olejów napędowych na biodegradację. Materiały Konferencyjne „Technologie odolejania gruntów, odpadów i ścieków”, Konferencja N-T PTIE, Wysowa 1997.
[45] Third Meeting of Experts for the Pilot Project Demonstrating the Environmental Clean - upot Selected Silts Poluted by Chemicals, ECE Compendium of Clean-Up Technologies, 1995.
[46] Van Delft R.J., Doveren A.S.M.J., Snijders A.G.: The determination of petroleum hydrocarbons in soil using a miniaturized extraction method and gas chromatography. Fresenius J. Anal. Chem., Nr 350, 1994.
[47] Van Eyk J.: Petroleum Bioventing. A.A. Balkema, Rotterdam 1997.
[48] Wang Z., Fingas M., Li K.: Fractionation of Light Crude Oil and Identyfication and Quantitation of Aliphatic and Aromatic by GC/FID and GC/MS. J. Chromatogr. ScL, Nr 32, 1998.
[49] Zagrajczuk D.: Badania laboratoryjne nad doborem środków chemicznych do usuwania substancji ropopochodnych z gruntu. Nafta Gaz, Nr 3,1996.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-AGH4-0005-0058