Aerácia
Princíp
Aerácia (air sparging) patrí medzi fyzikálne sanačné technológie in situ, pri ktorých sa na sanáciu znečistenej podzemnej vody využíva pohyb vzduchovej masy cez kontaminovanú oblasť. Stlačený vzduch sa vháňa prostredníctvom systému viacerých vertikálnych alebo horizontálnych vrtov pod zónu znečistenia, najčastejšie 2 až 4 m pod hladinu podzemnej vody (Leeson et al., 1999). Vzduch vytvára vztlak potrebný na prechod vzduchovej masy cez kontaminovanú oblasť a zároveň spôsobuje narušovanie rovnovážnych podmienok a podporuje transformačné procesy kontaminantov z pevnej alebo kvapalnej fázy do plynnej fázy (Miller, 1996c).
Použiteľnosť
Aeračné systémy sa využívajú najmä na čistenie prchavých alebo ľahko aeróbne biodegradovateľných organických látok prítomných v pásme nasýtenia s dobre priepustnými horninami (Anonym, 1994).
Technológiu aerácie je možné na kontaminovanej lokalite aplikovať na viacero účelov (NFESC, 2001):
• na čistenie ložiska znečistenia alebo zvyškového zdroja, prípadne jeho rozšírenia do kolektora vo forme kontaminačného mraku,
• ako bariéra na zabraňovanie migrovaniu rozpustených kontaminantov v podzemnej vode mimo oblasti znečistenia,
• ako súčasť komplexných sanačných systémov, napríklad na dodávanie plynov (kyslík, vodík, propán) do horninového prostredia alebo na zlepšenie distribúcie vzduchu pri bioventingových aplikáciách zameraných na sanáciu v dosahu kapilárnej zóny.
Zložky, ktoré je vhodné odstraňovať prostredníctvom metódy aerácie, sú podmienené možnosťou ich stripovateľnosti – Henryho konštanta by mala byť väčšia ako 10–5 atm . m3 . mol–1 a tlak pary väčší ako 1 mm Hg. Aplikovanie aerácie na odstraňovanie ropných látok s bodom varu vyšším ako 250 °C až 300 °C nie je veľmi účinné (US EPA, 1994c).
Aplikovaním aerácie sa bežne odstraňujú tieto látky:
• rozličné pohonné látky (ľahšie frakcie): benzín, nafta, letecký benzín a pod.,
• oleje a mazacie oleje,
• BTEX,
• chlórované rozpúšťadlá (PCE, TCE, DCE atď.),
• prchavé organické látky.
Základná charakteristika
Pri vháňaní vzduchu do pásma nasýtenia sa vzduch dostáva prednostne do pórov s nižším kapilárnym tlakom (väčšou veľkosťou pórov). Pri tom sa vytvárajú preferenčné cesty šírenia v podobe prstovitých čŕt v dôsledku invázie nižšie viskóznych plynov do viskóznejšej vody. Cez póry horniny preniká vzduch postupne smerom k hladine podzemnej vody (do oblasti nižšieho tlaku vzduchu), pričom na seba viaže uvoľňované kontaminanty. Nad hladinou podzemnej vody, v pásme prevzdušnenia, je transport vzduchovej hmoty pomalší ako v pásme nasýtenia a nastáva tak väčšia kumulácia plynov (Semer et al. 1998). Kontaminanty sa môžu z pásma prevzdušnenia dostávať na povrch samovoľne, ale častejšie sa využíva extrakcia pôdnej pary, ktorá je obyčajne spojená s filtráciou vzduchu na povrchu (obr. 4.2.12) (Unger et al., 1995).
Aerácia je dynamický proces, ktorý v priebehu odstraňovania znečistenia kontrolujú najmä tri kategórie mechanizmov:
• transfer hmoty – zahŕňa proces volatilizácie, rozpustnosti a adsorpcie/desorpcie,
• transformácia hmoty – biodegradácia, ktorá nastáva počas aerácie,
• transport hmoty – advekcia, disperzia a difúzia.
Podiel jednotlivých procesov sa mení podľa toho, v ktorej fáze sa sanácia nachádza, a v závislosti od špecifických podmienok na lokalite. Od dominancie a trvania jednotlivých mechanizmov závisí efektivita aplikácie aerácie na danom mieste (Ahlfeld et al., 1994).
V začiatočných fázach aplikácie technológie aerácie je dominantný proces volatilizácie. Ním sa dá odstrániť hlavná masa znečistenia, no po poklese koncentrácie kontaminantov (pri poklese koncentračného gradientu po rozhranie vzduch/voda) pri zostatkovom znečistení dominuje difúzny proces a biodegradačný proces (Johnston et al., 2002).
Technológia pri aerácií je oproti biospargingu založená na intenzívnejšom dodávaní vzduchu do kontaminovanej zóny tak, aby sa zabezpečil transport kontaminantov z vodnej fázy až do pásma prevzdušnenia. Kyslík, resp. iné oxidačné činidlá dodávané do kontaminovanej oblasti môžu zvyšovať biodegradačný proces kontaminantov pod hladinou podzemnej vody aj nad ňou, ale na rozdiel od biospargingu, pri tejto metóde nie je tento proces dominantný (Johnson et al., 1993).
Konkrétna distribúcia vzduchu v horninovom prostredí sa pri súčasne vyžívaných technológiách a anizotropii horninového prostredia dá veľmi ťažko predpovedať. Výnimkou môžu byť vysoko priepustné a homogénne štruktúry (Reddy a Adams, 2008).
Metódu a jej konkrétny dizajn je potrebné aplikovať obyčajne až po jej otestovaní počas pilotných testov (ESTCP, 2002). Podľa úrovne poznania fungovania metódy a priebehu distribúcie vzduchu je potom dôležité optimalizovať počet, resp. vzdialenosť aeračných vrtov (Johnson et al., 2001b).
V súčasnosti už existuje množstvo praktických príkladov aplikovania aerácie. Na základe matematického modelovania sú vyvinuté aj simulácie priebehu procesu aerácie , ktorými je snaha optimalizovať aeračný systém, a tak efektívnejšie dosiahnuť sanačné ciele (Rahbeh a Mohtar, 2007).
Existujú rôzne variácie technologických postupov a kombinácie sanačných systémov na princípe aerácie, ktorými sa dá efektívnejšie nastaviť fungovanie procesov v špecifickej kontaminovanej oblasti (Sittler a Peacock, 1997). Hlavné komponenty aeračného systému s vákuová extrakcia (obr. 4.2.12) pozostávajú zo aeračných/injektážnych vrtov, kompresora alebo ventilátora na dodávanie vzduchu, monitorovacích miest a vrtov a systému na odsávanie pôdneho vzduchu.
Obr. 4.2.12. Aeračný systém s extrakciou pôdneho vzduchu (Reddy, 2006).
Vysvetlivky: 1 – kompresor vzduchu, 2 – regulátor, 3 – tlakomer, 4 – prietokomer, 5 – vákuometer, 6 – vákuová pumpa, 7 – plynová čistiaca jednotka, 8 – uvoľňovanie, 9 – pásmo prevzdušnenia, 10 – hladina podzemnej vody, 11 – injektážny vrt vzduchu, 12 – znečistená zemina, 13 – vrt na extrakciu vzduchu, 14 – povrch terénu, 15 – prúdenie podzemnej vody, 16 – rozprašovaný vzduch, 17 – pásmo nasýtenia, 18 – smer prúdenia vzduchu, 19 – rozpustené prchavé organické látky, 20 – prchavé organické látky (voľná fáza).
Počet injektážnych a extrakčných sond sa mení podľa podmienok na lokalite a veľkosti znečistenia od jednej po stovky (Suthersan, 1999).
Podľa typu kontaminantov a ich koncentrácie sa extrahovaný vzduch môže vypúšťať priamo do ovzdušia alebo sa musí najskôr vyčistiť (US EPA, 1994c).
Na základe praktických terénnych skúseností sa ukázalo, že aerácia je efektívnejšia na lokalitách so znečistením chlórovanými rozpúšťadlami v porovnaní s ropnými produktmi (Bausmith et al., 1996; Bass a Brouwn, 1995). Aerácia má potenciál na využitie aj pri tenších vrstvách ľahkej voľnej fázy (LNAPL) (Johnston et al., 2002; Waduge et al., 2007). Aerácia sa obyčajne aplikuje do plytkých zvodní s hladinou podzemnej vody plytšou ako 15 m pod terénom. Existujú príklady, keď sa aerácia úspešne aplikovala aj do hlbších zvodní (Klinchuch et al., 2007). Úspešnosť použitia aerácie závisí aj od spôsobu inštalovania a prevádzkovania aeračného systému na lokalite (ESTCP, 2002). Napríklad v situáciách, keď je znečistenie situované pod budovami alebo migruje, býva vhodnejšie využívať horizontálne alebo uklonené injektážne vrty (obr. 4.2.13).
Obr. 4.2.13. Zostavy systémov na kombináciu aerácies vákuovou extrakciou (Johnson et al., 2001b).
Vysvetlivky: 1 – extrakčný vrt, 2 – rozprašovací vrt (sonda), a – rozložené usporiadanie, b – včlenené vrty, c – horizontálne vrty, d – kombinované horizontálne/vertikálne vrty.
Aerácia sa môže výhodne aplikovať v situáciách, v ktorých odvodnenie zvodneného prostredia nie je možné realizovať efektívne. Príklady takýchto situácií zahŕňajú lokality, kde je veľká výdatnosť zvodní a znečistenie je rozsiahle. V prípadoch, keď sú vo zvodnenom prostredí prítomné látky s nerozpustnou zložkou a majú vyššiu mernú hmotnosť ako voda (DNAPLs), môže byť odvodnenie pri ich hlbšom prieniku pod povrch náročné a nepraktické (Heron et al., 2002; Waduge, 2004; Reddy a Tekola, 2004).
Použitie aerácie je potrebné posúdiť nielen z hľadiska charakteru kontaminantov, ich situovania a rozsahu, ale aj vzhľadom na lokálne hydrogeologické podmienky. Ideálne hydrogeologické podmienky na aplikovanie aerácie charakterizujú tieto vlastnosti (Anonym, 1994):
• homogénnosť – ideálna je kónická distribúcia prúdenia vzduchu,
• hĺbka znečistenia a hladiny podzemnej vody do 15 m pod povrchom,
• priepustnejšie hrubozrnnejšie zeminy (piesok a štrk),
• dobrý kontakt medzi kontaminantmi a vzduchovými kanálmi.
Aerácia má potenciál uplatniť sa v menej priepustných horninách v prípadoch, ak je znečistenie obsiahnuté v podzemnej vode, ktorej hladina je v blízkosti povrchu (Sittler a Peacock, 1997). Pri menej priepustných horninách je účinné dodávanie vzduchu v určitých intervaloch (Kirtland a Aelion, 2000; Yang et al., 2005a; Kim et al., 2007). Pri znečistení blízko pod povrchom (menej ako 0,5 m od terénu) je vhodnejšie zabezpečiť zachytávanie výparov horizontálnymi pokryvmi (Gordon, 1998).
Metóda aerácie sa pomerne často kombinuje (počas celého priebehu sanácie alebo len v určitých fázach) s inými metódami ako napr. s vákuovou extrakciou (ventingom), prirodzenou atenuáciou alebo čerpaním a čistením ex situ. Tým sa dá zintenzívniť a urýchliť proces odstraňovania znečistenia.
V praxi sa uplatnili viaceré komplexné systémy zostavené z jednotlivých sanačných metód, kde aerácia môže mať dominantnú alebo podpornú funkciu, pričom sa ním obyčajne zabezpečuje najmä proces volatilizácie alebo stimulovanie procesu biodegradácie (ESTCP, 2002). Komplexné systémy zahŕňajú zvyčajne tieto technológie:
• metódy tepelnej podpory – injektovanie horúceho vzduchu (pary) do horninového prostredia (Mohamed et al., 2007),
• doplnenie živín (v plynnej fáze) – bioslurping (NFESC, 2001),
• použitie rozličných druhov detergentov (Reddy et al., 1999).
Hlavné faktory, ktoré je potrebné zvážiť pri navrhovaní systému aerácie, zahŕňajú:
• miestne geologické a hydrogeologické podmienky,
• typ a distribúciu kontaminantu/kontaminantov,
• intenzitu prúdenia vzduchu a tlak vtláčania vzduchu,
• interval injektovania (horizontálny a vertikálny).
Pri aerácii je dôležité riadenie prevádzkovej činnosti. Dodávanie vzduchu do pásma nasýtenia v určitých intervaloch (pulzoch) vo všeobecnosti poskytuje lepšiu distribúciu a miešanie vzduchu v kontaminovanom pásme nasýtenia. To umožňuje väčší povrchový kontakt s rozpustenou fázou kontaminantu (Heron et al., 2002). Periodické vtláčanie vzduchu je preto najčastejším spôsobom prevádzky aerácie (Johnson et al., 2001b; Yang et al., 2005a). Kolísanie hladín pri periodickom vtláčaní vzduchu vyvoláva prúdenie podzemnej vody, ktoré má pozitívny vplyv na intenzívnejšie rozpúšťanie kontaminantov v podzemnej vode a ich následný prechod do plynnej fázy (Kim et al., 2007). Hlavné výhody dodávania vzduchu do horninového prostredia v pulzoch sú:
• zvýšenie odstraňovania znečistenia o 20 – 30 %,
• vytvorenie nových ciest na prúdenie vzduchu,
• menšia spotreba energie,
• menšie množstvo aeračných vrtov,
• v menej priepustnom prostredí trvá prechod vzduchu cez horninové prostredie dlhšie.
V snahe optimalizovať procesy prebiehajúce počas aerácie sa pred samotnou aplikáciou technológie uskutočňujú laboratórne (Braida a Ong, 2001; Adams a Reddy, 1999) a pilotné testy, prípadne sa vyvíjajú výpočtové simulácie na modelovanie priebehu funkčnosti aerácie (Reddy a Zhou, 1996; Jacimovic et al., 2007; Rahbeh a Mohtar, 2007; Reddy a Adams, 2008; Sookhak a Safavi, 2008; VanAntwerp et al., 2008). Takýmto spôsobom je potom možné overiť vhodnosť lokality na využitie tejto sanačnej metódy, optimalizovať počet a rozmiestnenie injekčných a extrakčných sond, tlak vzduchu pri jeho injektáži a intenzitu prúdenia vzduchu. Získané informácie sa uplatňujú aj počas nastavovania parametrov v rámci dlhotrvajúcej činnosti aerácie.
Výhody a limitácie
K hlavným výhodám aplikovania aerácie patria (viaceré zdroje, napr.: ESTCP, 2002; US EPA, 1994c):
• pomerne rýchla a lacná metóda, vhodná najmä na čistenie väčších oblastí znečistenia pozostávajúcich z kontaminantov s väčšou prchavosťou a nižšou rozpustnosťou situovaných v priepustnejšom horninovom prostredí,
• ľahko dostupná výbava a inštalácia technológie a pomerne veľa skúseností s touto technológiou,
• možnosť výhodnej kombinácie metódy s ďalšími sanačnými metódami (venting, bioventing, prirodzená atenuácia a pod.),
• efektívnosť čistiacich procesov počas celej prevádzky systému v porovnaní so sanačným čerpaním a čistením ex situ, kde počas zachytávania klesá koncentrácia látok pre pomalé uvoľňovanie kontaminantov z medzizrnových priestorov kontrolovaných difúznymi procesmi,
• v porovnaní so sanačným čerpaním a čistením ex situ sa pri aerácii kontaminanty desorbujú ľahšie do plynnej fázy ako sa rozpúšťajú do podzemnej vody,
• možnosť využitia pri čistení kontaminácie v rozsahu kapilárnej obruby a/alebo pod hladinou podzemnej vody (v kontraste s limitáciami pri aplikovaní iných techník na extrakciu výparov z pôdy, napr. ventingu).
Nevýhody a limitácie aerácie je možné zhrnúť takto (viaceré zdroje, napr.: ESTCP, 2002; US EPA, 1994c):
• technológia nie je vhodná na čistenie kontaminantov s nízkymi hodnotami Henryho konštanty alebo s nízkou volatilitou (prchavosťou), pokiaľ nie je látka aeróbne degradovateľná,
• kontaminanty, ktoré vytvárajú komplexy s pôdnym substrátom, znižujú stupeň volatilizácie,
• nedá sa aplikovať pri uzavretých hydrogeologických štruktúrach (horninové prostredie tvoriace málo priepustnú vrstvu v nadloží zvodnenca bude zamedzovať voľný únik vyprchávaných kontaminantov z podzemnej vody do vadóznej zóny a ich prípadné zachytenie extrakčnými vrtmi),
• jemnozrnné, nízko priepustné zeminy (ílovité zeminy) znižujú prúdenie vzduchu cez pásmo nasýtenia a pásmo prevzdušnenia,
• heterogénne prostredie môže spôsobovať vznik preferenčných ciest prúdenia vzduchu, ktoré je komplikované predvídať alebo kontrolovať,
• aerácia má potenciál podmieniť migráciu prchavých kontaminantov mimo čistenej zóny, a to z viacerých príčin: málo priepustné horniny, príliš veľký tlak, pod ktorým sa vzduch vháňa do horninového prostredia, prítomnosť bariér nad kontaminovanou oblasťou,
• pri príliš veľkej intenzite vháňania vzduchu sa môžu v horninovom prostredí vytvárať preferenčné cesty transportu s malým zdržaním vzduchu v kontaminovanej oblasti, čo znižuje efektívnosť aplikovania aerácie,
• využitie aerácie vyžaduje realizovať detailný prieskum in situ s určením parametrov prejavu prúdenia vzduchu v horninovom prostredí; následne je potrebné realizovať pilotný test fungovania a potvrdiť predpoklady navrhovanej aplikácie aeračného systému na lokalite (počet a rozmiestenie sond, ich hĺbka, intenzita prúdenia vzduchu a tlak dodávania vzduchu a pod.); počas prevádzky aerácie je dôležité zabezpečiť funkčný monitoring, aby bolo možné kontrolovať činnosť čistiacich procesov a prípadné unikanie kontaminantov mimo znečistenej oblasti,
• ťažkosti pri využívaní konvenčných monitorovacích technológií, ktorých príčinou sú prechodné (nestále) vplyvy vháňaného vzduchu na tlak a úroveň hladiny podzemnej vody v blízkosti monitorovacích miest,
• výskyt pivníc, kanalizácie a ostatných uzavretých priestorov v blízkosti kontaminovanej oblasti môže ovplyvniť transportné cesty prúdenia vzduchu alebo jeho akumulovanie; v niektorých prípadoch sa dá tento problém riešiť vhodným aplikovaním ventingu,
• v prípade inštalácie aeračného systému naprieč pohybu rozpustenej masy kontaminantov je potrebné regulovať činnosť injektovania vzduchu tak, aby sa neodklonila mimo sanovanej zóny; vhodné podmienky je možné vytvoriť dodávaním vzduchu do horninového prostredia v určitých intervaloch (pulzoch), keď pri vypnutí systému môže voda prechádzať cez aeračnú zónu.
Trvanie čistenia a účinnosť
Za úspešné aplikovanie aeračného systému sa vo všeobecnosti považuje taký stav, keď sa požiadavky na sanačné limity dosiahnu v období od 0,5 roka do 3 rokov (ESTCP, 2002).
Trvanie odstraňovania znečistenia na lokalite pri aplikácii systému aerácie a extrakcie výparov z horninového prostredia závisí od niekoľkých faktorov (NFESC, 2001):
• veľkosť a hĺbka znečistenej oblasti,
• charakter a vlastnosti horninového prostredia na lokalite,
• typ a množstvo prítomných škodlivých látok na lokalite.
Trvanie sanácie prevzdušňovaním (aeráciou) je možné odhadnúť pomocou známej koncentrácie prchavých kontaminantov vo vzduchu odsávanom ventingovou sústavou, resp. podľa výsledkov respiračných testov pri aeróbnej biodegradácii.
Účinnosť odstraňovania kontaminantov použitím aerácie býva vo vhodných podmienkach vyššia ako 90 % a sanačný čas je v porovnaní s tradičnou metódou sanačného čerpania a čistenia ex situ významne kratší (Bass et al.,1995). Volatilizácia ako hlavný prebiehajúci proces pri aerácii je účinnejšia zhruba o 2 rády v podmienkach, keď je kontaminant rozpustený vo vode, v porovnaní s jeho prítomnosťou v pôde (Bausmith et al., 1996).
Efektivita aerácie závisí najmä od dvoch faktorov (US EPA, 1994c):
• rozhranie fáz výpar/rozpúšťanie danej látky – podmieňuje rovnováhu distribúcie látky medzi rozpustnou a plynnou fázou; tento faktor určuje stupeň, pri ktorom sa rozpustné látky môžu transformovať na plynnú fázu,
• priepustnosť horninového prostredia – podmieňuje intenzitu, pri ktorej sa vzduch môže dodávať do pásma nasýtenia; tento faktor podstatne určuje aj množstvo prenesenej látky z rozpustenej fázy do plynnej.
Vo všeobecnosti má aerácia väčšiu účinnosť pri látkach s vyššou prchavosťou a menšou rozpustnosťou a v horninovom prostredí s vyššou priepustnosťou.
Rozhranie plynno-rozpustnej fázy a priepustnosť zeminy je možné charakterizovať podľa kľúčových parametrov, medzi ktoré je možné zaradiť (US EPA, 1994c): plynno-rozpustné fázové rozhranie, Henryho konštantu, zastúpenie látok v ropných produktoch a bod varu, tlak pár, koncentráciu látok, rozpustnosť, priepustnosť zeminy, koeficient priepustnosti, štruktúru zeminy a stratifikáciu a koncentráciu rozpusteného železa.
Ropné produkty, ktoré sú typickými cieľovými kontaminantmi pri použití aerácie, predstavujú komplexné zmesi a často obsahujú viac ako 100 rozdielnych zložiek. Každej zložke zodpovedá iná hodnota prchavosti. S tým potom súvisí rozdielna úroveň účinnosti aerácie. Počas volatilizácie (unikanie prchavých zložiek z rozpustenej fázy do plynnej fázy) sa látky s vyššou volatilizáciou uvoľňujú skôr ako látky s nižšou volatilitou a rozpustnosťou (preto je možné pozorovať zvyškový – chvostový – efekt). Na ich odstránenie je potrebné vynaložiť väčšie úsilie (Ahlfeld et al., 1993).
V pórovitom prostredí vplyvom disperzie prúdiaceho vzduchu v póroch zemín vzniká prevzdušnený kužeľ. Jeho šírka pri hladine podzemnej vody určuje dosah vplyvu prevzdušňovacieho vrtu. Hustota bublín alebo mikrokanálov závisí od intenzity dodávania vzduchu do horninového prostredia (Thomson a Johnson, 2000). Heterogenita horninového prostredia má podstatný vplyv na distribúciu vzduchu a na zónu vplyvu (Brooks et al., 1999; Julio a Drucker, 2002). Na obr. 4.2.14 je prezentovaný vplyv intenzity dodávania vzduchu na jeho distribúciu v homogénnych a heterogénnych podmienkach.
Migrácia vzduchu je efektívnejšia v hrubozrnnejších zeminách, pretože sa môžu lepšie a hustejšie saturovať vzduchom (Baker a Benson, 1996). Pri veľmi vysokej priepustnosti prostredia však injektovaný vzduch postupuje smerom na povrch bez šírenia do strán, a preto zasahuje iba malý objem zeminy (Benner et al., 2002). Efektivita aerácie vzhľadom na priepustnosť horninového prostredia vyjadrená koeficientom priepustnosti je zhrnutá v tab. 4.2.7.
Tab. 4.2.7. Efektivita aerácie vo vzťahu ku koeficientu priepustnosti (US EPA, 1994c).
|
Koeficient priepustnosti (k) (cm2) |
Efektivita aerácie |
|
k ≥ 10–9 |
všeobecne efektívny |
|
10–9 ≥ k ≥ 10–10 |
môže byť efektívny – treba ďalšie zhodnotenie |
|
k < 10–10 |
čiastočne efektívny až neefektívny |
S rastúcou hĺbkou všeobecne rastie dosah vplyvu vrtu (Johnson et al., 2001b), ale zároveň je potrebné zvyšovať tlak. To významne zvyšuje energetické nároky na prevádzku (Lundegard a LaBrecque, 1995).
Efektivita odstraňovania znečistenia počas celej činnosti aerácie nie je rovnaká. Intenzita redukcie znečistenia v priebehu aerácie klesá vzhľadom na nižšiu zvyškovú koncentráciu odstraňovaných látok. V niektorých prípadoch po odstránení väčšiny znečistenia koncentrácia kontaminantov nemusí dosahovať požadovanú cieľovú hodnotu (sanačné limity). V takýchto prípadoch je efektívnejšie následne aplikovať iné sanačné metódy (napr. bioventing, bioslurping, prirodzená atenuácia a pod.) (Leeson et al., 1999). Na lepšie odstránenie zvyškového znečistenia z horninového prostredia sa niekedy spolu s vháňaným vzduchom pridávajú aj detergenty (Reddy et al., 1999; Kim et al., 2006).
Príklady účinnosti aerácie v kombinácii s ventingom na vybraných lokalitách sú uvedené v tab. 4.2.8.
|
Lokalita |
Typ zeminy |
Hĺbka hladiny podzemnej vody (m) |
Produkt |
Čas čistenia (mesiace) |
Koncentrácie látok v podzemnej vode pred čistením (mg . l–1) |
Koncentrácie látok v podzemnej vode po čistení (mg . l–1) |
|
A |
aluviálne piesky, silty, a íly |
1,8 – 4,9 |
benzín |
2 |
BTEX: 4 – 25 |
BTEX: 0,25 – 8 |
|
B |
siltový piesok, medzivrstvový íl |
1,8 |
benzín |
5 |
benzén: 3 – 6 |
priemerná redukcia 59 % |
|
C |
piesok, silt |
2,5 – 4 |
benzín |
24 |
BTEX: 6 – 24 |
BTEX: 0,38 – 7,6 |
|
D |
jemnozrnný piesok, štrk |
4,5 – 4,9 |
benzín |
2 |
BTEX: 21 |
BTEX:< 1 |
Kvôli nízkym nákladom na inštaláciu technológie a pomerne dobrej účinnosti je použitie metódy aerácie oproti iným sanačným technikám finančne nenáročné (US EPA, 1994c). Podiel vynaložených prostriedkov na jednotlivé kategórie činností na celkových nákladoch pri sanačných prácach prostredníctvom metódy aerácie je možné orientačne vyjadriť takto:
• aplikovanie metódy – 28 %,
• analytický servis – 27 %,
• zvyšky, rezíduá/transport odpadu, spracovanie, uskladnenie a odstraňovanie – 13 %,
• laboratórne práce – 9 %.
Cena za aeráciu sa mení podľa použitej metodiky/modifikácií, napr. podľa toho, či je súčasťou systému aj technológia na zachytávanie vzduchu z horninového prostredia, alebo či sa požaduje aj nadzemné čistenie zachytenej pary.
Ak je v požiadavkách aj doplnkové čistenie zachytených prchavých zložiek, cena môže stúpnuť približne o 43 % (v závislosti od podmienok na lokalite a čistiaceho procesu). Spolu s technológiou na odsávanie vyprchávajúcich látok z pôdy predstavujú najväčšiu položku nákladov v rámci aeračného systému. Nezačlenenie ventingu do systému si vyžaduje zvýšené nároky na monitorovanie vyprchávajúcich látok (Anonym, 2005).
Pri horizontálnom systéme aerácie v spojení so systémom zachytávania výparov je v porovnaní s metódou čerpania a čistenia ex situ a systémom extrakcie cena zhruba o 40 % nižšia.
Náklady na prieskum, testovanie použiteľnosti aerácie a na inštalovanie sú porovnateľné s inými sanačnými metódami. Výraznú úsporu v rámci celkových nákladov umožňuje krátky čas potrebný na odstránenie znečistenia. Hlavné faktory, ktoré vplývajú na ceny pri zostavovaní aeračného systému, jeho inštalácii, prevádzke a kontrole, sú (Anonym, 2001):
• typ kontaminantu,
• miesto a hĺbka ohniska kontaminácie,
• hĺbka hladiny podzemnej vody,
• lokálne geologické podmienky,
• rozmiestnenie prevzdušňovacích/odsávacích vrtov,
• vŕtacia metóda,
• požadovaná rýchlosť prúdenia vzduchu, extrakcie pár a intenzity tlaku,
• dĺžka čistenia,
• cieľová koncentrácia kontaminantov,
• požiadavky kontrolných orgánov (monitoring, schvaľovanie a pod.),
• nutnosť dočisťovania extrahovaných výparov.
Nároky na čas a náklady na vyčistenie lokality aeračnou metódou je možné znížiť kombinovaním aerácie s inou sanačnou metódou, ktoré spolu vytvárajú jednotný systém, špecializovaný na situáciu a podmienky na lokalite: napr. bioslurping, metódy termálnej podpory, dodávanie živín a akceptorov elektrónov do systému alebo detergentov do horninového prostredia a pod.
Všeobecné požiadavky na realizáciu ekonomicky efektívneho aeračného systému s konkrétnymi štúdiami jednotlivých lokalít sú uvedené napr. v práci Anonym, 2005.
© 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