Laboratorní zkoušky sanovatelnosti PODTITULEK: Návrh metodiky Efektivní realizace sanačních prací není možná bez řádně provedené projektové přípravy, která musí prokázat realistický odhad proveditelnosti předkládaného technologického záměru. V projektové přípravě tedy nesmí chybět laboratorní...
Laboratorní zkoušky sanovatelnosti
PODTITULEK: Návrh metodiky
Efektivní realizace sanačních prací není možná bez řádně provedené projektové přípravy, která musí prokázat realistický odhad proveditelnosti předkládaného technologického záměru. V projektové přípravě tedy nesmí chybět laboratorní zkoušky prováděné podle jednotných metodik, které takový odhad poskytnou.
Sanacím kontaminovaného horninového prostředí je v poslední době v České republice věnována značná pozornost, iniciovaná nepochybně mimořádnými finančními prostředky vynakládanými na tuto činnost. Rychlý nástup řady sanačních firem ochotných zahájit sanaci téměř čehokoliv a slíbit její ukončení prakticky kdykoliv, byl po krátké době následován všeobecným vystřízlivěním.
Neutěšený stav
Jeho nejvýznamnějším symptomem je zcela nepatrné procento sanací ukončených v původně nasmlouvaných termínech. Důvod je obvykle zcela zásadní podcenění obvyklé posloupnosti kroků, které musíme zpravidla realizovat v rámci jakéhokoli technického řešení.
Scénář realizace sanační technologie v současných podmínkách často začínal získáním zakázky za každou cenu. V nabídce byla sice specifikována technická podstata řešení, ovšem s časovými a ekonomickými parametry nastavenými právě tak, aby vyhověly předloženému zadání. Pokud se následně v průběhu realizace ukázalo, že v zadání byla vyžadována nesmyslně krátká doba ukončení nebo nedosažitelný sanační limit, byly zjištěny tzv. nové skutečnosti a na jejich základě bylo požádáno o úpravu podmínek a zpravidla také navýšení finančních prostředků. V zásadě tedy postup v armádě označovaný jako "průzkum bojem".
Jak zlepšit situaci
Možností, jak výše specifikovaný stav zlepšit, je řada. Z čistě technického hlediska se jako žádoucí jeví zavedení průkazných, jednoduchých a jednotných laboratorních zkoušek sanovatelnosti.
Termín "průkazný" vyjadřuje skutečnost, že laboratorní zkouška musí obhajitelným způsobem potvrdit nebo naopak vyvrátit podstatu technického záměru. Požadavek na jednoduchost laboratorní zkoušky vyplývá z omezených finančních prostředků, které jsou v počáteční fázi rozhodovacího procesu zpravidla k dispozici, a také z nutnosti provést takovou zkoušky rychle.
Potřeba jednotnosti potom přímo souvisí s kvalitou laboratorních zkoušek - pro každý typ sanační technologie by mělo být co nejpřesněji specifikováno, jaké skutečnosti musí být v rámci zkoušky prokázány a jakým způsobem má být důkaz proveden, jaká kriteria musí splnit osoba, která zkoušku provádí a podobně.
Na tomto místě je nezbytné zdůraznit, že pod pojmem "laboratorní zkoušky sanovatelnosti" si nelze představit pouhé monitorování kontaminace nebo jednotlivých charakteristik horninového prostředí. Laboratorní zkouška musí vždy vycházet ze specificky připraveného experimentu, který (třeba i velmi zjednodušeným způsobem) simuluje procesy probíhající v rámci navrhované sanační technologie.
Na zásadní námitku (obvykle vznesenou ze strany geologů), že laboratorní zkouška sanovatelnosti nikdy nebude schopna v plném rozsahu postihnout složitost dějů probíhajících v reálném horninovém prostředí, existuje rovněž tak zásadní odpověď - laboratorní zkouška sanovatelnosti by se o něco takového ani zdaleka neměla pokoušet.
Podstatou laboratorní zkoušky je provedení experimentu umožňujícího objektivní zjištění některého z důležitých parametrů sanačního procesu za modelových (tedy silně idealizovaných) podmínek. Výsledky získané tímto způsobem jsou potom rovněž výsledky ideální a není samozřejmě možné je interpretovat přímo na reálné podmínky. Nicméně i tyto ideální výsledky představují v přípravné fázi sanačního procesu velmi cenný argument, zejména potom v případě, kdy jsou v rozporu s navrhovaným technickým řešením.
Nedochází-li totiž k dostatečně rychlému odstraňování kontaminantu ani za idealizovaných podmínek (například za předpokladu homogenního charakteru kontaminovaného prostředí) potom lze stěží očekávat, že navrhované technické řešení bude fungovat za podmínek reálných.
Metodika
[*] Vzorek se pomocí komerčně dostupného zařízení (firma Eijkelkamp) odebere do nerezové trubkové vzorkovnice. Při odběru vzorků je zapotřebí dodržet maximální možnou opatrnost a co nejlépe zachovat původní strukturu kontaminované matrice. V optimálním případě by postup odběru vzorků měl být standardizován, což je ovšem otázka související s dosud nedořešeným problémem vzorkování tuhých matric. V případě nedodržení tohoto pravidla dochází při stlačení vzorku ke změně struktury vzorku a tím k řádovému posunu v hodnotách fyzikálních parametrů (koeficient propustnosti atp.). Při odběru tímto zařízením je nezbytná kvalifikovaná obsluha.
[*] Oba konce vzorkovnice se utěsní příslušnými vložkami a uzavřou koncovkami. Vzorky se musí transportovat při teplotách přibližně 4 0C. Doba transportu a uložení musí být minimalizována vzhledem ke ztrátám a redistribuci kontaminantů v rámci vzorku a změnám hydraulických parametrů.
[*] V laboratoři se vyjmou těsnící prvky a na vzorkovnici se nasadí prosávací nástavce, které zajišťují rovnoměrnou distribuci nosného média (vzduch) celým průřezem vzorku. Takto připravená vzorkovnice se připojí na prosávací aparaturu, která zajišťuje regulaci a měření průtoků a tlaků a umožňuje napojení záchytných sorpčních zařízení.
Aparatura je zkonstruována tak, že umožňuje dva základní režimy řízení prosávání nosného plynu vzorkem. První možností je udržování konstantního tlakového gradientu na vzorku a měří se změny (většinou nárůst) průtoku, druhou možností je udržování konstantního průtoku a měření změn tlakového gradientu na vzorku. Aparatura zároveň umožňuje předřazení dalších zařízení, jako jsou například sytící zařízení, sušící člen, atd.
[*] Po skončení experimentu se sloupec zeminy (vzorku) mechanicky příčně rozdělí na určitý počet dílů, které se podrobí chemické analýze. Výsledkem těchto analýz je průběh koncentračního profilu zbytkové kontaminace ve vzorku podél osy prosávání.
Záchytná sorpční zařízení jsou libovolně volitelná. Podle následného analytického zpracování se většinou volí zařízení pro záchyt kontaminantu na pevném sorbentu nebo pro absorpci v kapalině.
Zařízení umožňuje diskontinuální, semikontinuální (integrační) nebo kontinuální sledování koncentrace kontaminantu v odcházejícím nosném plynu. Dalším přímým výstupem jsou průběžné hodnoty tlakového gradientu a objemového průtoku nosného média v čase.
Kombinací získaných hodnot fyzikálních údajů s výsledky analytických stanovení se získají relevantní informace o vývoji koncentrací kontaminantů ve vystupujícím proudu nosného média. Spojením těchto informací s výsledky následné analýzy zbytkových koncentrací se získá i výsledný koncentrační profil kontaminantů ve vzorku
[*] Veškeré výsledky získané z výše popsaného experimentu se následně použijí jako vstupní parametry do matematického modelu, který umožní získání kvalifikovaného odhadu důležitých technologických parametrů ( doba sanace pro konkrétní uspořádání vrtu)
Matematický model může v nejjednodušším případě vycházet z rovnice pro jednosměrné proudění plynného média vrstvou porézního materiálu.
Navržená metodika byla zpracována ve spolupráci Ústavu chemie ochrany prostředí VŠCHT Praha a odborníků z praxe a byla již úspěšně ověřena na několika lokalitách.
František Nečas.
JIŘÍ NECHVÁTAL
Ústav Chemie Ochrany prostředí,
VŠCHT Praha
(Tato práce byla vypracována za finanční podpory grantu GA ČR 104/98/0511)
