Nové metody dekontaminace horninového prostředí: Sanace podzemních vod s využitím nanočástic elementárního železa

• Thesis title in Czech: Nové metody dekontaminace horninového prostředí: Sanace podzemních vod s využitím nanočástic elementárního železa
• Thesis title in English: New methods of rock environment decontamination - groundwater remediation by use of nanoparticles of elementary Fe
• Academic year of topic announcement: 2006/2007
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Hydrogeology, Engineering Geology and Applied Geophysics (31-450)
• Supervisor: RNDr. Josef Datel, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor, waiting for guarantor's approval
• Date of registration: 27.11.2006
• Date of assignment: 27.11.2006
• Date of electronic submission: 29.05.2008
• Date of proceeded defence: 29.05.2008
• Opponents: prof. Ing. Miroslav Černík, Dr., CSc.

Guidelines

Práce bude vycházet z rešerše odborných a vědeckých materiálů, publikovaných i nepublikovaných a v elektronických zdrojích dle doporučení vedoucího DP a konzultanta a týkajících se jak odborných aspektů, tak praktické aplikace a charakteristiky testovací lokality. Součástí DP bude provedení příslušných laboratorních experimentů, stopovací zkoušky na lokalitě, pilotního terénního testu a vyhodnocení získaných dat.

Cíle práce:
• Optimalizace procesu ISCO pomocí Fentonova činidla a Persulfátu pro podmínky lokality Chemopetrol Litvínov (chemizmus podzemní vody, složení kontaminace).
• Vzájemné porovnání použitých činidel (spotřeba, účinnost)
• Vyhodnocení vlivu ISCO na horninové prostředí
• Přispět k rozšíření použití metody ISCO v ČR

Vymezení území : testovací lokalita Chemopetrol Litvínov, laboratoře VC ARTEC a PřF UK

Řešení práce spočívá ve zpracování zadaného tématu diplomové práce formou rešerše, experimentálních měření v laboratoři i terénních prací na lokalitě. Práce proběhnou v těchto etapách:
1) rešerše dostupné literatury se zaměřením na látky oxidující (rozkládající) kontaminaci typu BTEX (benzen, toluen, ethylbenzen, xyleny), detailní rešerše zaměřená na laboratorní a terénní aplikace oxidačních činidel: Fentonovo a persíran (monitoring, pilotní zkoušky, vlastní sanace, provozní parametry, způsoby aktivace, koncentrace látek, podmínky horninového prostředí, typy kontaminantů, ovlivnění horninového prostředí apod.),
2) realizace a vyhodnocení laboratorních vsádkových zkoušek ISCO pomocí Fentonova činidla a persíranu na vzorcích podzemní vody a horniny ze zájmové lokality; laboratorními zkouškami budou získány základní parametry optimální aplikace metody,
3) realizace a vyhodnocení stopovacích zkoušek, které budou provedeny před aplikací oxidačního činidla do horninového prostředí,
4) realizace a vyhodnocení terénních pilotních zkoušek ISCO včetně monitoringu,
5) získané informace o dynamickém a geochemickém chování kontaminantů na dané lokalitě budou komplexně zpracovány, vyhodnoceny a interpretovány v diplomové práci.

References

Nepublikované materiály z Geofondu, z archívu Aquatestu a TU Liberec, případně z dalších zdrojů, publikace české i zahraniční, podle doporučení vedoucího a konzultanta DP, regionálně geologické, geochemické a sanační podklady. Výběr konkrétních ydrojů:

Ministerstvo životního prostředí, 2006. Metodická příručka MŽP pro použití oxidačních technologií in situ.
- Waska, K., 2006. Vliv puklin na šíření kontaminantů v horninovém prostředí.
- Huling, S.G. (2002). In-situ Fenton’s oxidation: A critical analysis, U.S. EPA Seminar: In Situ treatment of groundwater contaminated with non-aqueous phase liquids, Chicago, IL, December 11, 2002
- http://clu-n.org/techfocus/default.focus/sec/In%5FSitu%5FOxidation/cat/Overview/
- ( EPA – United states Environmental Protection Agency)
- http://www.cra.co.uk/ ( Conestoga-Rovers & Associates (Europe) LTD)
- http://www.lobbe.de (Lobbe Holding GmbH & Co KG)

Preliminary scope of work

In situ chemická oxidace (ISCO) je moderní technologií pro sanaci horninového prostředí ve zdrojových oblastech kontaminace. Hlavními výhodami metody jsou relativně snadná realizovatelnost a rychlý průběh reakce (hodiny – dny) za vzniku netoxických reakčních produktů a dále malé množství vznikajících odpadů. Cílovými kontaminanty jsou například látky ze skupiny BTEX (benzen, toluen, ethylbenzen, xyleny), alifatické uhlovodíky, chlorované uhlovodíky, případně polyaromáty. Cílem projektu je optimalizace procesu ISCO pro podmínky lokality Chemopetrol Litvínov, znečištěné látkami BTEX (tyto látky jsou poměrně dobře oxidovatlené, často jsou hlavní složkou znečištění, a navíc jsou karcinogenní a toxické pro zdraví člověka a životní prostředí – odtud vyplývá vhodnost lokality pro zkoušení nové sanační metody). Při sanaci bude použito Fentonovo činidlo (peroxid vodíku (H2O2) s dvojmocným železem (FeII) jako katalyzátorem) a peroxodisíran disodný (Na2S2O8 – dále jen persíran). Náplní práce bude zjištění optimálních vlastností (koncentrace, množství, pH, atd.) oxidačních roztoků pro zajištění maximální účinnosti sanace. Při řešení projektu budou probíhat rešeršní práce, laboratorní měření, praktické zkoušky (stopovací a pilotní testy) na lokalitě a vyhodnocovací a zpracovávací práce. Výsledky projektu přispějí k lepšímu pochopení probíhajících procesů v kontaminovaném horninovém prostředí a k snadnější aplikaci metody na dalších lokalitách v ČR. Projekt bude řešen v úzké spolupráci s firmou AQUATEST a.s. a výzkumným centrem ARTEC.

Preliminary scope of work in English

In situ chemical oxidation (ISCO) is a modern technology for groundwater decomtamination. The advantages are relatively simple realization and quick run of the reaction with nontoxic products and small number of waste. The target contaminants are for example BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylenes), aliphatic hadrocarbons, chlorinated hydrocarbons, etc. The purpose of the project is to optimise the process of ISCO for the conditions of Chemopetrol Litvínov site, contaminated by BTEX (those chemicals are comparatively good oxidable, they often take the most part in contamination, more over they are cancerogenic and toxic for men’s health and nature environment. For decontamination will be used Fenton’s reagent (hydrogen peroxide (H2O2) and bivalent iron (FeII) as a catalyser) and Disodium peroxodisulfate (Na2S2O8 ). The scope of this employment is to find out the optimal conditions (concentration, amount, pH, etc.) for the oxidizing solutions to ensure the maximum effectivity of the treating. A background research works, laboratory measurements and field tests (tracer tests and pilot tests) will take place in this project. The results will help to better understanding of this new method usage for other contaminated sites in the Czech republic. The project will be solved in a cooperation with firm AQUATEST Inc. and with research centre ARTEC .