TECHNOLOGIE A NÁSTROJE OCHRANY PROSTŘEDÍ VIII.2 - ZÁKLADNÍ PRINCIPY SANACÍ KONTAMINOVANÝCH LOKALIT ZPRACOVAL: IVAN HOLOUBEK PŘEDNÁŠÍ: PETR ŠPIČÁK OBSAH ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel 2 OBSAH Ä ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel • 3 KONTAMINACE ZEMINY Odhad: ~ 100 mil. hektarů kontaminované zeminy po celém světě ~ 20 mil. hektarů kontaminované zeminy v Západní Evropě ~ 32 000 kontaminovaných lokalit v USA ~ 500 000 kontaminovaných lokalit v Evropě: ~ 30 000 lokalit vyžaduje urgentní zásah > 1 miliard m3 kontaminované zeminy 4 KONTAMINACE ZEMINY Roční trh pro regeneraci zeminy Rok 1990 Rok 2000 (mld. US$) (mld. US$) EU 3.5 6.0 - 9.0 Japonsko 1.5 3.0 - 4.0 USA 6 10.5 - 15.5 Celkem 10 19.5 - 28.5 ÄStále větší poptávka po technologiích Ä Rychlý rozvoj technologií K dispozici je celá řada Ä Rychlý rozvoj trhů sanačních řešení Ä 5 SPRÁVA KONTAMINOVANÉHO POZEMKU • • Zdroj 6 Cesta Příjemce Odstranění zdroje „Regulace“ cesty Ochrana üZneškodnění ü Odtěžení üStabilizace ü Imobilizace üOmezení využití půdy Sanace Regulace Sanace „PŘERUŠENÍ ŘETĚZCE“ Ä ÄOdstranění zdroje zahrnuje technologie zaměřené na zpracování u zdroje znečištění Ä ÄPřerušení dráhy zahrnuje technologie bránicí prosakování a šíření znečišťujících látek Ä ÄZabránění znečišťující látce dostat se ke receptoru může znamenat změnu využití pozemku podle předpisů • 7 SANACE úprava, která „trvale a výrazně snižuje objem, toxicitu nebo mobilitu nebezpečných látek, znečišťujících látek a kontaminantů jakožto základního prvku“ (U.S. EPA) 8 KLASIFIKACE SANAČNÍCH POSTUPŮ ÄStabilizace: Znečišťující látka zůstává na místě, ale kombinací biologických, chemických a fyzikálních procesů se stává méně mobilní nebo méně toxickou. Pro dosažení potřebného stupně sanace v praxi tak obvykle bývá kombinováno více individuálních technologických postupů. ÄSeparace: Kontaminovaná matice je separována tak, aby nedocházelo k expozici okolního prostředí. ÄImobilizace: Znečišťující látky se přidáním imobilizačních činidel nebo procesem transformace změní na méně dostupní složky. (je nutné dlouhodobé hodnocení funkčnosti) • 9 KLASIFIKACE SANAČNÍCH POSTUPŮ ÄDestrukce je výsledkem úplného biologického a/nebo fyzikálně-chemického rozložení znečišťujících látek (např. při vysokých teplotách u tepelného zpracování). ÄOdstranění znečišťujících látek pomocí: a) procesu mobilizace/transformace a opětovného zachycení fáze (např. vyluhování a sorpce), b) procesu koncentrace a získávání/vytěžování (např. fyzikální separace), nebo c) kombinace uvedených procesů (např. technologie s hyperakumulátory). ÄRecyklace může představovat „definitivní“ podobu zneškodnění. 10 KLASIFIKACE SANAČNÍCH POSTUPŮ Klasifikace podle priorit (ekologická výhoda trvalého vyřešení problému s kontaminací): Recyklace > destrukce > zneškodnění > stabilizace > imobilizace > separace V širším kontextu je třeba zvážit ekologické dopady, náklady a ostatní výhody. 11 OBSAH Ä ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel 12 SANAČNÍ TECHNOLOGIE Ä ÄIn-site Bez odtěžování ÄEx-situ V lokalitě Mimo lokalitu odtěžování odtěžování + doprava 13 SANAČNÍ TECHNOLOGIE Zavedené Zavedené technologie pro zpracování Jsou technologie, které se v široké míře uplatňují při reálných zásazích. Efektivita, parametry procesu a náklady jsou dobře známy. 14 SANAČNÍ TECHNOLOGIE Inovativní Inovativní technologie pro zpracování mohou dosahovat stejné výsledky jako zavedené technologie při nižších nákladech, nebo mohou být při stejných nákladech účinnější než zavedené technologie Efektivita, parametry procesu a náklady se musí dále vyhodnotit. 15 SANAČNÍ TECHNOLOGIE Inovativní ÄInovativní technologie zpracování jsou nově vyvíjené technologie. Ä ÄInovativní technologie zpracování mohou být nové technologie nebo technologie, které se již používají v průmyslovém prostředí Ä ÄJiné technologie než spalování, solidifikace, stabilizace nebo konvenční odčerpání a zpracování 16 SANAČNÍ TECHNOLOGIE Ä ÄBiologické ÄFyzikální, chemické, fyzikálně-chemické ÄTepelné ÄKombinované (kombinace procesů) 17 HODNOCENÍ SANAČNÍCH TECHNOLOGIÍ 18 K dispozici je celá řada technologií Musí se vyhodnotit celá řada měřitelných a neměřitelných parametrů POSUZOVÁNÍ SANAČNÍ TECHNOLOGIE PŘEDSTAVUJE NÁROČNÝ PROCES PROCES HODNOCENÍ SANAČNÍ TECHNOLOGIE 19 Sběr informací Určení společných parametrů jednotlivých technologií Definování kritérií pro vyhodnocení informací Screening a posuzování informací Vytvoření databáze Definování kritérií pro porovnání společných parametrů jednotlivých technologií Definování kritéria pořadí pro všechny společné parametry Určení pořadí jednotlivých technologií pro každý z parametrů NĚKTERÉ PRVKY HODNOCENÍ SANAČNÍ TECHNOLOGIE ü üVyužitelnost (cílové kontaminanty) üMinimální dosažitelná koncentrace üDoba potřebná k vyčištění üSpolehlivost a údržba üKvalita dekontaminované zeminy üVzniklé vedlejší produkty (vyžadující následné zpracování) üPotřeba dat o lokalitě üCelkové náklady üAkceptovatelnost ze strany veřejnosti üBezpečnost üStav vývoje üVlivy na životní prostředí üZávislost funkčnosti na charakteristice lokality ü. . . . • 20 PROCES VÝBĚRU SANAČNÍ TECHNOLOGIE 21 Výběr konkrétních společných parametrů jednotlivých technologií Určení vybraných parametrů jakožto kritérií pro porovnání technologií Váha jednotlivých kritérií Stanovení pořadí technologií na základě funkčnosti v každém z vážených kritérií Výběr technologie s nejlepším pořadím OBSAH ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel 22 BIOLOGICKÉ ROZLOŽENÍ NEBO BIOLOGICKÁ SANACE Ä ÄKlíčem k biologické rozložitelnosti je metabolická aktivita ÄZajistí úplnou mineralizaci nebo částečné rozložení v aerobním nebo anaerobním prostředí ÄStimulováním původních mikrobů podporuje biologický rozklad • 23 TECHNOLOGIE PRO BIOLOGICKÉ SANACE Ä ÄOtevřené hromady (ex) ÄBiologická sanace suspenzí – biologická suspenze (ex) ÄBiologické provzdušňování (in) ÄKompostování (ex) ÄProgresivní biologická sanace (in) ÄBiologická sanace pevné fáze – půdní hospodářství (ex) ÄMonitorovaný přirozený útlum - přirozená biologická sanace (in) ÄFytosanace (in) 24 OBSAH Ä ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel • 25 SANAČNÍ TECHNOLOGIE Biologické Ä Fyzikální Ä Chemické Ä Fyzikálně-chemické Tepelné 26 FYZIKÁLNÍ PROCESY Ä ÄVyužívají se fyzikální vlastnosti znečišťujících látek nebo kontaminovaného média. ÄPomocí fyzikálního mechanismu je iniciována změna fáze znečišťující látky. ÄNedochází ke změně chemické struktury znečišťujících látek. • 27 FYZIKÁLNÍ PROCESY Výhody ÄRychlost zpracování ÄZpracovávají se různé znečišťující látky ÄLze použít i všech médií ÄZnalosti o lokalitě jsou zapotřebí v menším rozsahu ÄNižší relativní náklady • 28 FYZIKÁLNÍ PROCESY Omezení ÄČasto neprobíhá úprava - ale pouze přesun kontaminantu Ä ÄRezidua musí být dále čištěna Ä ÄOmezeno znalostí lokality 29 CHEMICKÉ PROCESY • •Chemická struktura (a chování) znečišťující látky se mění pomocí chemických procesů • 30 CHEMICKÉ PROCESY Výhody ÄRychlost zpracování ÄZpracovávají se různé znečišťující látky ÄLze použít i všech médií • 31 CHEMICKÉ PROCESY Omezení ÄJsou zapotřebí podrobné znalosti lokality ÄOmezeno znalostí lokality ÄRezidua musí být dále čištěna • • 32 FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ TECHNOLOGIE ÄUzavřené půdní zásobníky (in nebo ex) ÄChemická dehalogenizace (ex) ÄElektrokinetické postupy (in) ÄPlynná extrakce (SVE) (in nebo ex) ÄVyplachování půd (in) ÄVymývání půd (ex) ÄSuperkritická vodní oxidace (ex) ÄExtrakce pomocí rozpouštědla (ex) ÄSolvatované elektrony (ex) ÄDetoxikace slunečním zářením (ex) ÄSolidifikace/stabilizace (in nebo ex) • 33 FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ TECHNOLOGIE Technologie Hlavní cílové kontaminanty üUzavřené půdní zásobníky (in nebo ex) Všechny typy kontaminantů üChemická dehalogenizace (ex) X-VOC, X-SVOC, PCB, Diox/Fur. üElektrokinetické postupy (in) Těžké kovy üPlynná extrakce (SVE) (in nebo ex) X- (VOC, SVOC) üVyplachování půd (in) X- (VOC, SVOC), PAU, těžké kovy üVymývání půd (ex) X- (VOC, SVOC), PAU, těžké kovy, PCB, Pest. üSuperkritická vodní oxidace (ex) X- (VOC, SVOC), PCB, Pest. üExtrakce pomocí rozpouštědla (ex) X- (VOC, SVOC), PAU, těžké kovy, PCB, Pest., Diox/Fur. üSolvatované elektrony (ex) X-VOC, X-SVOC, PCB, Diox/Fur., Pest. üDetoxikace slunečním zářením (ex) X- (VOC, SVOC), PAU, těžké kovy, PCB, Pest., Diox/Fur. üSolidifikace/stabilizace (in nebo ex) Těžké kovy, PAU, PCB, anorg. • 34 FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ TECHNOLOGIE Technologie Náklady (US$/tuna) Čas čištění* üUzavřené půdní zásobníky (in nebo ex) ------ ------ üChemická dehalogenizace (ex) 200-500 < 6 měsíců üElektrokinetické postupy (in) 65-195 6 až 12 měsíců üPlynná extrakce (SVE) (in nebo ex) 20-130 6 až 12 měsíců nebo > üVyplachování půd (in) 75-210 6 až 12 měsíců üVymývání půd (ex) 140-400 6 až 12 měsíců üSuperkritická vodní oxidace (ex) 150-300 < 6 měsíců üExtrakce pomocí rozpouštědla (ex) 150-450 6 až 12 měsíců üSolvatované elektrony (ex) 300-500 < 6 měsíců üDetoxikace slunečním zářením (ex) ------ 6 až 12 měsíců üSolidifikace/stabilizace (in nebo ex) 75-200 6 až 12 měsíců nebo > ü (*) Čas pro standardní množství cca. 20 000 tun • 35 HLAVNÍ LIMITY U DOSTUPNÝCH FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÝCH TECHNOLOGIÍ 36 HLAVNÍ LIMITY U DOSTUPNÝCH FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÝCH TECHNOLOGIÍ 37 HLAVNÍ LIMITY U DOSTUPNÝCH FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÝCH TECHNOLOGIÍ 38 HLAVNÍ LIMITY U DOSTUPNÝCH FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÝCH TECHNOLOGIÍ 39 OBSAH Ä ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel • 40 TEPELNÉ PROCESY Výhody ÄRychlost zpracování ÄLze použít u organických látek ÄLze použít u pevných médií ÄVýrazné snížení objemu 41 TEPELNÉ PROCESY Omezení ÄNelze použít u anorganických látek ÄNelze použít u kapalných a plynných médií ÄRezidua musí být dále čištěna ÄEfektivita je dána kontaminantem ÄVyšší relativní náklady 42 TEPELNÉ TECHNOLOGIE Ä ÄSpalovací systémy (ex) ÄTermické desorpční systémy (in nebo ex) ÄPyrolýza (ex) ÄSystémy s plazmovým obloukem (ex) ÄVitrifikace (in nebo ex) 43 TEPELNÉ TECHNOLOGIE −Technologie Hlavní cílové kontaminanty − üSpalovací systémy (ex) X- (VOC, X-SVOC), PAU, PCB, Pest., Diox/Fur. üTermické desorpční systémy (in nebo ex)VOC, SVOC, PAU, PCB, Pest., Diox/Fur. üPyrolýza (ex) X- (VOC, SVOC), PAU, PCB, Pest., Diox/Fur. üSystémy s plazmovým obloukem (ex) PCB, Pest., Diox/Fur. üVitrifikace (in nebo ex) X- (VOC, SVOC), PAU, těžké kovy, PCB, Pest., Diox/Fur., anorg. • 44 TEPELNÉ TECHNOLOGIE Technologie Náklady (US$/tuna) Čas čištění* − üSpalovací systémy (ex) 220 – 6000 < 6 měsíců üTermické desorpční systémy 40-3006 až 12 měsíců − (in nebo ex) üPyrolýza (ex) 300 < 6 měsíců üSystémy s plazmovým obloukem 750 - 19006 až 12 měsíců − (ex) üVitrifikace (in nebo ex) 300-400 < 6 měsíců ü −(*) Čas pro standardní množství cca. 20 000 tun • 45 TEPELNÁ SANACE LOKALITY S NEBEZPEČNÝM ODPADEM 46 HLAVNÍ LIMITY U DOSTUPNÝCH TEPELNÝCH TECHNOLOGIÍ 47 HLAVNÍ LIMITY U DOSTUPNÝCH TEPELNÝCH TECHNOLOGIÍ 48 OBSAH ÄKontaminace zeminy ÄSanační technologie ÄBiologické procesy ÄFyzikální a chemické procesy ÄTepelné procesy ÄProces extrakce pomocí rozpouštědel • 49 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Cílové kontaminanty • ÄVOC ÄSVOC ÄX- VOC ÄX- SVOC ÄPAU ÄTěžké kovy ÄPCB ÄPesticidy ÄDioxiny/furany • 50 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Ä ÄKombinace nebo samostatná technologie ÄOdděluje kontaminanty z odpadů, půdy, sedimentů, kalů nebo vody 51 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Ä ÄKontaminovaný materiál se odtěží a přivede do vstupního přípravného systému ÄMateriál se přesune do extrakčních zásobníků a smíchá se s rozpouštědly ÄDůležitá charakteristika rozpouštědla 52 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Ä ÄMateriál a rozpouštědlo lze přivádět nepřetržitě v kontaktu souběžně nebo v protitoku ÄDekontaminované pevné látky jsou odděleny od extrakčních rozpouštědel ÄExtrakční rozpouštědlo se přivádí zpět do systému, kde regeneruje • 53 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL 54 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL 55 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Využití technologie • ÄZpracování médií: sedimenty, kaly a půdy ÄZpracování kontaminantů ÄÚprava odpadů z rafinace ÄZpravidla se NEPOUŽÍVÁ k úpravě půd s anorganickými složkami • 56 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Následná úprava • ÄProdukty procesu ÄObsah toku kontaminantu ÄVzniká směs vody a rozpouštědla • 57 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Výhody ÄZmenšuje se objem nebezpečných odpadů, které se musí upravovat ÄÚčinné zpracování: •Odpady ze zpracování dřeva •Pevné zbytky z emulze použitého oleje •Odlučovač kalu •Spodní nádrže − ÄPokud média splňují požadavky, lze je vrátit na lokalitu • 58 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Omezení ÄManipulaci omezují organicky vázané kovy ÄPřítomnost detergentů může mít nepříznivý vliv ÄV pevných látkách mohou zůstat stopová množství rozpouštědel ÄMálo účinné u organických látek s vysokou molekulární hmotností ÄNa funkčnost má vliv obsah vlhkosti 59 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Náklady ÄNáklady se pohybují mezi $ 105 až $ 770 na tunu Ä ÄNáklady jsou srovnatelné s náklady na alternativní sanační technologie 60 PROCES EXTRAKCE POMOCÍ ROZPOUŠTĚDEL Funkčnost ÄÚčinnost extrakce 90-98% u sedimentů PCB ÄÚčinnost extrakce v případě VOC a SVOC v laboratoři byla 99.9% ÄProblémem zůstává usazování pevných látek v nádržích 61