Přehled technologií pro sanaci znečištění ClU a PAU

Technologie používané pro sanaci znečištění polyaromatickými uhlovodíky (PAU) a chlorovanými uhlovodíky (ClU) se liší podle toho, zda jsou určeny pro nesaturovanou a saturovanou zónu.

Nesaturovaná zóna

Přehled nejvýznamnějších metod používaných pro odstraňování znečištění nesaturované zóny u nás i v zahraničí je uveden v tab. 1. Základním rozlišení sanačních technologií pro odstraňování kontaminantů jsou metody "in situ", tedy v původním uložením zemin a hornin a "ex situ", kdy odstranění či imobilizaci kontaminantu předchází odtěžení znečištěných materiálů a jejich přeprava, na místo jejich úpravy.

Standardními metodami pro odstraňování ClU z nesaturované zóny horninového prostředí jsou venting, který je možno provádět jak "in situ" (častější případ), tak i "ex situ", který se uplatňuje zejména pro vyšší stupeň kontaminace a nízkou propustnost horninového prostředí, kdy v původním uložením zeminy není zaručena dostatečná účinnost desorpce.

Metoda spočívá v podtlakovém odsávání půdního vzduchu, kdy je kontaminant z půdního vzduchu odstraňován při průchodu přes filtr se sorbentem, který většinou tvoří aktivní uhlí. Pro urychlení proudění vzduchu zejména při překrytí kontaminovaných vrstev nepropustným nadložím či zpevněným povrchem je do prostředí na některých lokalitách vzduch také vtlačován.

Při velkém rozsahu znečištění bývá ekonomicky výhodná metoda propařování - termické desorpce, která se uplatňuje pro současnou dekontaminaci nesaturované i saturované zóny. Tato metoda spočívá v prohřátí ohniska kontaminace vháněnou horkou párou, které umožní přechod kapalného kontaminantu do plynné fáze a desorpci kontaminantu vázaného na pevnou fázi. Kontaminant je pak zachycován stejně jako v případě ventingu. Kvůli vysokým investičním nákladům je vhodné metodu používat jen pro velký rozsah kontaminace.

Ostatní metody jsou pro odstraňování znečištění ClU méně vhodné, a to jednak pro vysokou mobilitu kontaminantu (skládkování, promývání, detergenty, enkapsulace a ostatní imobilizační metody), jednak z rezistence vůči biodegradaci za běžných podmínek (biodegradace, bioventing, kompostování).

Pro dekontaminaci zemin znečištěných PAU jsou používány biodegradační a termické metody uplatňované "ex situ". Pro použití biodegradace je limitující stupeň znečištění a složení biopreparátu, které umožňuje rozklad těchto látek. Totéž platí i pro bioventing, kdy je nutno počítat s nižší účinností metody zejména pro PAU s více kondenzovanými aromatickými jádry. Termická likvidace (přepálení) je použitelná univerzálně, ekonomicky je výhodná až pro takový stupeň znečištění, kdy biodegradace neumožňuje dosáhnout cílových parametrů a skládkování brání legislativní omezení. V závislosti na stupni znečištění lze vzhledem k nízké mobilitě zejména PAU s více kondenzovanými aromatickými jádry uplatnit i skládkování a imobilizační metody. Enkapsulace a solidifikace "in situ" se používají poměrně zřídka, protože nejde o konečnou likvidaci znečištění na lokalitě. Solidifikace se používá jako předúprava kontaminovaného materiálu před jeho uložením na skládku.

Promývání, příp. i s použitím detergentů je možné pouze jako komplexní sanační metoda pro současné odstraňování kontaminantu z nesaturované i saturované zóny a její použití je závislé na daných hydrogeologických podmínkách. Termickou desorpci lze při nižší mobilitě kontaminantu uplatnit pouze v provedení "ex situ" a vzhledem k nutnosti dosažení vysokých teplot většinou není ekonomicky výhodná.

Saturovaná zóna

Pro dekontaminaci saturované zóny se uplatňují převážně metody "in situ". V případě vysokého stupně znečištění PAU (např. přítomnost fáze dehtu) se postupuje stejně jako v případě nesaturované zóny metodami "ex situ", tedy dochází k odtěžení kontaminovaného materiálu, s kterým je pak podle stupně kontaminace nakládáno způsoby popsanými v předchozím textu. Pro odstranění ohniska kontaminace s výskytem volné fáze kontaminantů v závislosti na jeho velikosti a rozsahu se v některých případech tímto způsobem postupuje i v případě znečištění ClU.

Základní sanační metodou kontaminace ClU a PAU podzemní vody je čerpání a čištění podzemní vody. Jednotlivé metody lze rozdělit na metody používané pro dekontaminaci čerpané podzemní vody a metody uplatňované "in situ". Přehled nejvýznamnějších metod používaných pro odstraňování znečištění saturované zóny u nás i v zahraničí je uveden v tab. 2.

Pro odstranění ClU z čerpané podzemní vody se používají téměř výhradně fyzikální metody jako je stripování a adsorpce. V případě stripování je kontaminant z podzemní vody strháván do proudu vzduchu, kde je následně zachycován na vzduchovém filtru s náplní aktivního uhlí (adsorpce), dále je používána přímá adsorpce kontaminantu na sorbent přímo z vody. Obdobou stripingu při uplatnění "in situ" je airsparging kombinovaný s ventingem, kdy je vzduch vháněn přímo do zvodnělého horninového prostředí a následně odsáván spolu s kontaminanty.

V současné době se zkoušejí pro sanaci ClU také chemické postupy a biodegradace. Chemickou oxidaci lze uplatnit pro dekontaminaci čerpané podzemní vody a také při aplikaci oxidantů "in situ". Používají se tato oxidační činidla: peroxid vodíku, ozón, manganistan draselný, Fentonovo činidlo (manganistan draselný + železnatý ion jako katalyzátor) a peroxon (směs peroxidu vodíku a ozónu). Jejich použití závisí na kvalitativním složení kontaminace, hydrogeologických a geochemických podmínkách dané lokality. Na stejném principu jsou založeny propustné reakční bariéry, které obsahují speciální formu Fe fungující jako katalyzátor. V ČR se zatím reakční bariéry nepoužívají, jejich využití je známo v zahraničí.

Pokud jde o biodegradaci, v oxidačních podmínkách probíhá rozklad pouze nížechlorovaných látek s 1-2 atomy chlóru. Látky s více atomy jako trichloetylen a tetrachloetylen mohou být odbourávány pouze v redukčním prostředí. Proto musí být oxidačně - redukční podmínky nejprve upraveny a současně dodáván vhodný substrát, který představují odpady z potravinářského průmyslu. Tato metoda je vhodná pro dočištění lokality s pro ni příznivými podmínkami po odstranění vyšších koncentrací polutantů.

Ostatní zmíněné metody jako destilace, energie záření a ohřev se pro energetickou náročnost v ČR v rámci sanačních metod nepoužívají.

V případě dekontaminace PAU se používá nejprve gravitační oddělení fáze (většinou se jedná o "těžkou" fázi dehtového charakteru) a poté se rozpuštěný a emulgovaný kontaminant odstraňuje z vody adsorpcí většinou na aktivním uhlí. Uplatnění biodegradačních postupů závisí na kvalitativním složení kontaminace a hydrogeologických podmínkách lokality. Stejně jako v případě ClU je lze uplatnit až v závěrečné etapě sanace po odstranění masivní kontaminace pro dočištění zóny kontaminace (biosparging). Metoda spočívá v podpoře přirozených biodegradačních procesů dodávkou kyslíku a živin anebo v aplikaci speciálního biopreparátu spolu s úpravou podmínek jejich působení.

Promývání detergenty pro rychlejší desorpci málo mobilních kontaminantů je využíváno velmi zřídka vzhledem k toxicitě většiny dostupných přípravků. Metodu proto nelze kombinovat s biodegradačními postupy. Ostatní zmíněné metody se ani v případě PAU v rámci sanačních prací neuplatňují.

RNDr. Martin Rinn

SITA Bohemia, a. s.