Výzkum kombinované biologicko-chemické metody sanace podzemních vod znečištěných chrómem

RNDr. Jan Němeček

Doctoral thesis

Research of the combined biological-chemical method for remediation of groundwater contaminated by chromium

Abstract:

DisP se zabývá výzkumem a ověřením použitelnosti kombinace dvou procesů - abiotické redukce nanoželezem (ZVI) a biotické redukce podpořené aplikací organického substrátu, k sanaci podzemních vod znečisštěných šestimocným chrómem Cr(VI). V rámci disertační práce byly v laboratorním měřítku testovány alternativní organické substráty, stanoveno optimálního dávkování vybraného substrátu a zhodnocena stabilita redukovaného chrómu. Kolonovými zkouškami byla odzkoušena kombinace obou metod a poté ověřena kombinovaná metoda v reálných podmínkách pilotní zkoušky. na základě dosažených výsledků lze konstatovat, že kombinovanou metodou bylo dosaženo vysoké účinnosti odstranění Cr(VI) z podzemních vod, při nízké a jen krátkodobé mobilitě vzniklého Cr(III). Ověřeno bylo množství a dávkování redukčního činidla a substrátu, jejich migrační schopnosti a životnost. Bylo zjištěno, že kombinací obou metod dochází k vzájemnému účinku obou geofixačních mechanizmů. Aplikací nZVI dochází ke snížení celkové ekotoxicity sanovaného prostředí. ZVI oxidované během abiotické fáze na Fe(III) je částečně biogenně regenerováno na Fe(II), které následně působí jako redukční činidlo pro Cr(VI). Aplikace nZVI, tak i substrátu ovlivnila základní chemické složení podzemní vody nevýrazně s pozorovaným pozvolným návratem k původnímu složení.

Abstract:

The h.D. thesis deals with research and verification of a combination of two processes - abiotic reduction by nanoscale zero-valent iron (nZVI) and biotic reduction enhanced by addition of organic substrate for remediation of groundwater contaminated by hexavalent chromium Cr(VI). Within the Ph.D. work alternative organic substrates were tested in a laboratory scale, optimal dosage of the substrate was determined and stability of reduced Cr(III) was assessed. Combination of both remedial methods was evaluated within a column test and afterwards in a field scale pilot test. Their results show that the combination of the methods exhibited high efficiency of the Cr(VI) removal from groundwater accomplished with low and only temporary mobility of Cr(III). Amounts and a delivery technique for both nZVI and the substrate were assessed, including migration ability and a life time of both agents. It was found that by combination of both methods a reciprocal effect of both geofixation mechanisms acted. By injection of n ZVI an overall ecotoxicity of the environment was mitigated. NZVI oxidized during the abiotic phase was partly recovered during the biotic phase-microbially reduced to Fe(II), and acted as a reducing agent for Cr(VI). Both nZVI and the substrate applications influenced the inorganic composition of the groudwater insignificantly with abserved tendency to revert to the original composition.

Keywords

hexavalentní chróm, biotická redukce, abiotická redukce, nanoželezo (nZVI), geofixace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 2. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 6. 8. 2015
• Supervisor: prof. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Doctoral programme / field:
Applied Science in Technology / Applied Science in Technology