Dynamický podzemný striping
Princíp
Dynamický podzemný striping (DPS) je kombinácia zatláčania pary/kyslíka, elektrického odporového ohrievania prostredia (tepelná podpora), odsávania pôdneho vzduchu a moderných monitorovacích tomografických techník. Kombinácia sanačných postupov je zameraná na mobilizáciu znečisťujúcej látky a jeho transport k extrakčným vrtom. Odtiaľ sa odvádza vákuovou extrakciou. Vyčerpaná podzemná voda aj odsatý pôdny vzduch obsahujú uvoľnené kontaminanty, a preto sa musia na povrchu ďalej dočisťovať (US Department of Energy, 2000; MSE, 1998).
Použiteľnosť
DPS sa prevádzkovo úspešne aplikoval na odstránenie ropných uhľovodíkov, chlórovaných etylénov a kreozotu (US Department of Energy, 2000). Laboratórne a pilotné testy preukázali použiteľnosť aj na odstraňovanie ďalších znečisťujúcich látok nerozpustných vo vode, ťažších aj ľahších ako voda, a PCB. DPS je možné využiť na lokalitách s voľnou fázou produktu, znečisťujúcou látkou rozpustenou vo vode alebo aj silne sorbovanej. Technológiu je možné použiť na dekontamináciu pásma nasýtenia aj pásma prevzdušnenia.
Základná charakteristika
DPS je kombinovaná sanačná technológia, pri ktorej sa využívajú moderné monitorovacie techniky. Bola vyvinutá na začiatku 90. rokov minulého storočia v laboratóriu Lawrence Livermore National Laboratory v USA (Aines a Newmark, 1998).
Hlavné zložky systému DPS:
• Zatláčanie pary/kyslíka a vákuová extrakcia. – Vrty na zapustenie pary obsahujú aj prívod elektrickej energie pre výhrevné telieska a sú rozmiestnené po obvode ohniska kontaminácie. Odsávacie vrty sú uprostred ohniska a odsávajú uvoľnené znečisťujúce látky. V podzemí sa v priepustných štruktúrach vytvárajú parné oblasti, horninové prostredie sa zahrieva na bod varu vody a prchavé organické látky sa uvoľňujú z ohriatej horniny. Para sa pohybuje zo zatláčacieho vrtu k extrakčnému.
• Odporový ohrev. – Využíva sa na ohrev nepriepustných vrstiev horninového prostredia. Voda a znečisťujúce látky zachytené v týchto vodivých oblastiach sa po ohriatí odparujú a sú nútené prechádzať do parnej oblasti. Odtiaľ sa odsávajú vákuovou extrakciou.
• Monitoring. – Hlavným cieľom monitoringu je sledovať pohyb pary v podzemí a postup ohrievania. Ohrev sa monitoruje teplomermi umiestnenými v monitorovacích vrtoch, ktoré sú rozmiestnené po celom kontaminovanom území. Elektrická odporová tomografia na základe zmien elektrickej vodivosti monitoruje (v 3-D) pohyb čela parnej oblasti. Pohyb parnej oblasti je detegovaný aj zariadením na meranie malých zmien tlaku v podzemí.
Kombinácia jednotlivých zložiek systému urýchľuje odstraňovanie organických látok z prostredia. Schéma dynamického podzemného stripingu je uvedená na obr. 4.2.30. Para zatláčaná do kontaminovanej zóny a energia vo forme odporového ohrevu odparujú kontaminanty do plynnej fázy alebo ich rozpúšťajú v podzemnej vode (US Department of Energy, 2000). Následne sa môže časť kontaminantov odstrániť procesom hydrátovanej pyrolytickej oxidácie in situ alebo sa vyčerpaná podzemná voda a odsatý pôdny vzduch s obsahom kontaminantov na povrchu (ex situ) ďalej dočisťuje.
Obr. 4.2.30. Schéma dynamického podzemného stripingu (US Department of Energy, 2000).
Vysvetlivky 1 – hladina podzemnej vody, 2 – priepustné vrstvy, 3 – nepriepustné vrstvy, 4 – podtlak odsávajúci pary, 5 – zatlačovanie pary, 6 – odsávanie pod tlakom, 7 – odčerpávanie podzemnej vody, 8 – čerpací vrt v ohnisku znečistenia, 9 – kondenzát odstraňujúci znečisťujúce látky, 10 – znečistená oblasť, 11 – parou destilované organické látky, 12 – podzemná voda je premieňaná na paru, 13 – stripovaná oblasť medzi vrtmi, vzdialenosť 18 až 30 m, 14 – elektródy elektricky ohrievajúce ílové horniny, 15 – suchá zóna s parou, 16 – parou stripované prchavé látky, 17 – tomografické sledovanie pohybu pár z monitorovacích vrtov, 18 – pôdorys rozmiestnenia vrtov.
Výhody a limitácie
Hlavnou výhodou DPS je možnosť riadenej podpory uvoľňovania znečisťujúcich látok odporovým ohrevom a zatláčaním pary/kyslíka. Zvýšená účinnosť sa dosahuje predovšetkým vďaka stripingu vodnou parou, ktorý je oveľa razantnejší ako striping vzduchom. Účinnosť uvoľňovania znečisťujúcej látky podstatne zvyšuje aj odporový ohrev. Kombináciou sanačných metód sa docieli podstatné urýchlenie sanácie. Rýchlosť odstraňovania znečisťujúcich látok môže byť až 2 000-krát väčšia ako napr. pri sanačnom čerpaní. Využitie DPS má veľký potenciál na trhu aj v prípade, ak sa inými konvenčnými sanačnými postupmi nedosiahol želateľný výsledok. DPS je veľmi výhodné aplikovať pri odstraňovaní znečistení zapríčinených DNAPL alebo silne sorbovanými kontaminantmi v heterogénnom prostredí alebo vo formáciách s puklinovou priepustnosťou.
Použiteľnosť DPS je limitovaná len na lokality, kde je znečistenie hlbšie ako 1,5 m pod povrchom (vo väčšej hĺbke sa môže aplikovať vyšší tlak vtláčanej pary a procesy prebiehajú intenzívnejšie). Ak je kontaminovaná len pásmo prevzdušnenia, DPS je príliš drahá sanačná alternatíva. Vzhľadom na vysoké vstupné náklady na inštaláciu technických zariadení je DPS nevýhodné aplikovať na lokalitách s malým plošným rozšírením kontaminácie (limitný objem kontaminovaného horninového prostredia sa uvádza 10 000 m3 a minimálne čerpané množstvo kontaminovanej podzemnej vody 7 l . s–1) (US Department of Energy, 2000).
Trvanie sanácie a účinnosť
V prevádzkových podmienkach sa preukázalo, že sanácia je zvyčajne veľmi krátka a pohybuje sa v rozmedzí 1 až 3 mesiace. Napríklad v prípade rozsiahleho znečistenia zvodneného prostredia kreozotmi v oblasti Visalia Poleyard v Kalifornii sa však technológia DPS aplikovala až 25 mesiacov (Cummings, 1998).
Kombinácia sanačných metód systému DPS podstatne urýchľuje sanáciu (rýchlosť odstraňovania znečisťujúcich látok môže byť až 2 000-krát väčšia ako napr. pri sanačnom čerpaní) (US Department of Energy, 2000).
© Atlas sanačných metód environmentálnych záťaží
Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová a Vlasta Jánová
Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2010, 360 s,
ISBN 978-80-89343-39-3