Vymývanie

   Princíp

Princíp metódy vymývania zemín je založený na extrakcii znečistenia z kontaminovaného horninového prostredia. Aplikáciou vymývacieho roztoku do horninového prostredia (injektážou alebo recirkuláciou) sa znečistenie uvoľňuje, mobilizuje a odčerpáva (obr. 4.1.10). Ak sú znečisťujúce látky dobre rozpustné vo vode, vymýva sa ošetrované prostredie vodou. Na zvýšenie účinnosti vymývania sa používajú najmä povrchovo aktívne látky (PAL) alebo rozličné kyseliny, zásady, alkoholy, rozpúšťadlá atď. (US EPA, 2001a).

   Použiteľnosť

Vymývanie zemín je rozvíjajúca sa technológia, ktorá má limitované použitie. Skôr ako sa metóda vymývania pôd vyberie ako najvhodnejšia metóda na čistenie kontaminácie, musia sa realizovať laboratórne pokusy a štúdie v podmienkach špecifických pre lokalitu a následne potvrdiť pokusmi priamo na študovanej lokalite.

Metóda sa dá použiť na miestach s dostatočnou homogenitou a priepustnosťou horninového prostredia. V opačnom prípade sa musí kombinovať s metódou rozrušovania hornín. Technológia sa používa najmä v prostredí kontaminovanom kovmi (Pb, Zn a Cu), rádionuklidmi, halogénovanými uhľovodíkmi, prchavými organickými látkami, fenolmi, PCB, palivami, pesticídmi atď. Odstraňovanie organických látok je zvyčajne lacnejšie ako odstraňovanie anorganických kontaminantov. Príprava vymývacieho roztoku na súčasné odstránenie niekoľkých druhov znečistenia je komplikovaná (US EPA, 2001a; NFEC, 2003; Matějů et al., 2006).

   Základná charakteristika

Vymývanie horninového prostredia je špecifický proces, ktorý je ovplyvnený celým radom chemických a fyzikálnych charakteristík čistenej zeminy – priepustnosťou, štruktúrou, textúrou, porozitou, vlhkosťou, obsahom organického uhlíka, hodnotou pH, pufračnou kapacitou, ako aj vlastnosťami látok znečisťujúcich prostredie. Vodné roztoky kyselín sa používajú napríklad na vymývanie kovov (roztoky HCl či HNO₃), vodné roztoky zásad na vymývanie fenolov a kovov, povrchovo aktívne látky na odstraňovanie ropného znečistenia. Aby sa dosiahlo lepšie využitie aplikovaných činidiel, roztok sa zachytáva a po prečistení recykluje. Vymývací roztok sa môže čerpať spolu s podzemnou vodou a čistiť na povrchu. Technológia sa môže použiť len v miestach s dostatočnou priepustnosťou a homogenitou prostredia. Dôležitá je dokonalá znalosť geologických a hydrogeologických podmienok prostredia, aby sa napríklad predišlo nežiaducemu rozptýleniu znečistenia (US EPA, 2001a; NFEC, 2003).

Technológia je využiteľná na čistenie pásma nasýtenia aj pásma prevzdušnenia. V mieste aplikácie je potrebné vybudovať systém vsakovania vymývacieho roztoku a jeho spätného odčerpávania. Čerpacie objekty sa môžu umiestniť vertikálne aj horizontálne. Systém je vybavený čerpadlami na vtláčanie vymývacieho roztoku a jeho spätné čerpanie. Odčerpaný vymývací roztok sa čistí vhodnou technológiou a prečistená voda (roztok) sa znovu používa na prípravu vymývacieho roztoku alebo sa odvádza mimo systému na konečné vyčistenie. Vymyté kontaminanty alebo ich roztoky sa prepravujú na ďalšie využitie alebo konečné zneškodnenie (Matějů et al., 2006). Vymytie zemín je možné kombinovať napríklad s biologickým dočistením zostatkovej kontaminácie. Uvoľňovanie sorpčných väzieb molekúl znečisťujúcich látok na pevné častice horninového prostredia vymytím povrchovo aktívnou látkou zvyšuje biologickú dostupnosť znečisťujúcich látok a podporuje účinnosť biologického rozkladu napríklad silne sa sorbujúcich znečisťujúcich látok (Dercová, 2004a).

Ovplyvnené podzemné vody a vymývacie roztoky obsahujúce kontaminanty môžu vyžadovať následné dočisťovanie až po dosiahnutie legislatívne stanovených, resp. sanačných limitov (Fuentes et al., 2002). V poslednom období sa robia pokusy s použitím biosurfaktantov (prírodné povrchovo aktívne látky produkované mikroorganizmami, ktoré nie sú toxické a sú biologicky rozložiteľné). Sú účinné pri odstraňovaní kontaminácie surovou ropou, ich použitie je však obmedzené vysokými nákladmi na ich získanie, výrobu a prípravu (Urum a Pekdemir, 2004).

   Výhody a limitácie

Medzi výhody aplikovania vymývania pôd je možné zaradiť (US EPA, 2001a):

•      aplikovateľnosť pri širokom okruhu kontaminantov,

•      možnosť rýchleho a dostatočného čistenia kontaminantov (napr. kontaminanty, ktoré vznikajú pri náhodných únikoch),

•      vzniknutý odpad (voda, roztok) zvyčajne nie je náročný na dodatočné čistenie,

•      nie je potrebná predpríprava čistených zemín,

•      efektívnosť aj pri čistení prchavých organických látok.

Nevýhody a limitácie vymývania pôd sú nasledovné (Fuentes et al., 2002):

•      aditíva pridávané do vymývacieho roztoku môžu zotrvávať v horninovom prostredí; to môže vyžadovať následný monitoring,

•      použitie iba v prípade, ak môžeme pohyb roztoku kontrolovať a znovu ho zachytiť,

•      použitie metódy v zeminách s nízkou priepustnosťou (s vyšším obsahom ílov) alebo heterogénnych zeminách (striedanie priepustných a nepriepustných vrstiev) je veľmi ťažké,

•      heterogénne horninové prostredie môže spôsobiť zastavenie prúdenia roztokov, ich rozptýlenie, presmerovanie, resp. nevyčistenie nepriepustných polôh,

•      náklady na povrchovú separáciu a čistenie zachytených roztokov môžu výrazne zvýšiť finančné nároky projektu,

•      výber vhodného vymývacieho roztoku môže byť komplikovaný, ak sa v pôde nachádzajú rozličné kontaminanty.

   Trvanie čistenia a účinnosť

Čas potrebný na čistenie horninového prostredia prostredníctvom metódy vymývania závisí od charakteristiky kontaminovanej zeminy a samotných kontaminantov. Podľa doterajších skúseností je čas potrebný na realizáciu sanácie od niekoľko mesiacov do niekoľko rokov (Matějů et al., 2006).

 

Obr. 4.1.10. Schéma vymývania pôd v usporiadaní in situ.

Vysvetlivky: 1 – ošetrená voda, 2 – čistenie unikajúcich plynov, 3 – čistené plyny, 4 – vymývací roztok, 5 – odstraňovanie vymytých znečisťujúcich látok, 6 – koncentrované znečisťujúce látky, 7 – dodatkové čistenie alebo likvidácia, 8 – separácia, 9 – zmes vymývacieho roztoku a znečisťujúcich látok, 10 – čerpací vrt, 11 – injektážny vrt, 12 – znečistená zemina.

 

© 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