В области высоких концентраций алифатических соединений в замазученном грунте, как уже было отмечено выше, скорость процесса определяется интенсивностью диффузии кислорода к реакционным центрам, на которых адсорбированы углеводороды и функционирует микрофлора активного ила.
Нефтепродукты, находящиеся в грунте в больших концентрациях препятствуют доступу кислорода в зону реакции. Как показали экспериментальные исследования, проведенные в настоящей работе, начиная с концентрации 5200 мг/кг, начальная скорость биодеградации нефтепродуктов при увеличении их концентрации начинает падать. На рис. 3.5 показано изменение скорости распада углеводородов в почвенном теле при увеличении концентрации нефтепродуктов. Видно, что функциональная зависимость носит убывающий характер.
Основным критерием процесса, протекающего в диффузионной области является функциональная зависимость его скорости от частоты и интенсивности перемешивания среды. В табл. 3.5 приведены экспериментальные данные по разложению нефтепродуктов в замазученных грунтах высокой степени загрязненности в условиях различной частоты перемешивания образцов в процессе проведения эксперимента.
Таблица 3.5
Экспериментальные данные по разложению нефтепродуктов под действием активного ила при различной частоте перемешивания образцов. Т = 20 ± 20С, [АИ] = 100 ± 5 мг/кг, [УВ]0 = 14800 ±200 мг/кг и [H2О] = 40 ± 5% мас. Грунт/разрыхлитель = 2 см3/см3
№ пробы |
Частота перемешивания, сутки-1 |
Степень распада нефтепродуктов за 120 суток, % |
1 |
0,5* |
5,0 |
2 |
1,0 |
5,4 |
3 |
2,0 |
6,1 |
4 |
3,0 |
6,7 |
5 |
4,0 |
7,2 |
6 |
5,0 |
8,1 |
7 |
6,0 |
9,2 |
*) При исследовании образцов с данной частотой перемешивания получена основная масса экспериментальных результатов.
Видно, что чем чаще проводили перемешивание образцов, тем выше была степень распада нефтепродуктов в пробах замазученного грунта. Это является весомым аргументом в пользу того, что при высоких концентрациях нефтепродуктов скорость микробиологической биодеструкции углеводородов в почвенном теле определяется диффузионными факторами.
Из этого следует заключить, что в случае аварийных разливов нефтепродуктов, для интенсификации процесса восстановления загрязненных участков необходимо частое рыхление. Более того, так как учет диффузионных факторов очень сложен и зависит от большого числа характеристик системы (размеры частиц, порозность слоя, климатические условия, влажность почвы и др.), поэтому прогнозировать ход процесса, протекающего в диффузионной области с нестабильными показателями практически не возможно. Кроме того, частое рыхление больших объемов грунта требует постоянного применение сельскохозяйственной техники, что в конечном итоге может свести к минимуму экологический и экономический эффект восстановительных мероприятий.
Следовательно, процесс с помощью разрыхляющих, наполнительных и активных добавок необходимо переводить в кинетическую область протекания процесса.