OCZYSZCZANIE ZIEMI Z ZANIECZYSZCZEŃ ROPOPOCHODNYCH

Wprowadzenie
Poprawnie zaprojektowana i wykonana instalacja do napowietrzania lub odciągania par zanieczyszczeń organicznych zalegających pod powierzchnią gruntu może okazać się skuteczną, a przede wszystkim znacznie tańszą i stosunkowo niekłopotliwą metodą oczyszczania gruntu skażonego substancjami ropopochodnymi, rozpuszczalnikami organicznymi i innymi substancjami lotnymi.

Podstawowy system redukcji i neutralizacji zanieczyszczeń zawiera pionowo lub poziomo zainstalowaną rurę ssącą, połączoną z dmuchawą lub pompą próżniową. Poprzez perforowaną część tej rury zasysane są pary substancji zanieczyszczających grunt (ropopochodne, rozpuszczalniki organiczne), dzięki czemu następuje redukcja stopnia skażenia. Ponadto w wentylowanym gruncie tworzą się warunki korzystne dla rozwoju mikroorganizmów dodatkowo neutralizujących zanieczyszczenie.

Bardziej skomplikowany system może zawierać ponadto sieć rurociągów, perforowanych na odcinkach występowania zanieczyszczeń, dodatkowe źródła napowietrzania (studzienki, do których wtłacza się powietrze, lub bierne - nie zasilane powietrzem). Dla monitorowania stopnia skażenia można wykonać wyprowadzone na powierzchnię gruntu studzienki pomiarowe.

Technologia
Pod powierzchniowy system oczyszczania powoduje kondensację i wchłanianie par, lub zwęglenie(spopielenie) zanieczyszczeń występujących w postaci cieczy. Niejednokrotnie jest też możliwa, choć nie wystarczająca, bierna wentylacja zanieczyszczonego gruntu poprzez pionowo wiercone, niekiedy umocnione perforowanymi rurami, ,kanały dyfuzyjne.

Omawiany tu system wentylowania gruntu na miejscu ("in situ") jest szczególnie atrakcyjną technologią redukcji skażeń, ponieważ zanieczyszczona ziemia pozostając na miejscu (co umożliwia równoczesne prowadzenie innych prac inwestycyjnych), nie jest konieczne używanie specjalistycznego sprzętu, nie jest zajmowany dodatkowy teren, wymagający wcześniejszego przygotowania i zabezpieczenia, dzięki czemu koszt tak prowadzonej neutralizacji skażeń jest przeważnie niższy, niż przy zastosowaniu innych metod.

Podstawowe procesy fizykochemiczne i biologiczne zachodzące w zanieczyszczonym gruncie, a związane z pracą systemu wentylowana są następujące: dzięki wytworzeniu próżni (a właściwie podciśnienia) na skutek odsysania powietrza i par substancji zanieczyszczających grunt poprzez perforowane rury i studzienki wentylacyjne, wywoływany jest przepływ par i powietrza z obszarów otaczających miejsca zasysania. Zanieczyszczenia są wyciągane spomiędzy ziaren gruntu i przenoszone do studzienek lub rur ssawnych przez przepływające, powietrze.

Głównymi czynnikami, które pozwalają ocenić przydatność tej technologii są: skład chemiczny substancji zanieczyszczających grunt, zdolność przepływu gazów przez grunt, zdolność przemieszczania się par (przenoszonych przez powietrze) w stosunku do miejsc koncentracji skażeń.

Elementy instalacji są zazwyczaj standardowe (dostępne na rynku), aczkolwiek dla zaprojektowania i wykonania poprawnie pracującej instalacji wymagane są odpowiednie kwalifikacje i doświadczenie. Także decyzja, czy w danym przypadku istniejące zanieczyszczanie może być unieszkodliwione opisana wyżej metodą, powinna być podjęta po przeprowadzeniu wcześniejszych badań. Między innymi należy też odpowiedzieć na pytania co do ilości i rozmieszczenia studzienek ssawnych lub trasy położonej poziomo rury ssącej.

Proces decyzyjny i projekt systemu
Po wykryciu przecieku lub zanieczyszczenia gruntu należy wykonać badania miejsca skażenia. Uzyskamy wówczas informacje o charakterystyce i strukturze gruntu (m.in. przepuszczalności), głębokości lustra wody gruntowej (i ewentualnym jej zanieczyszczeniu), miejscach występowania skażeń gruntu i ich charakterze, rozprzestrzenieniu i składzie zanieczyszczeń, temperaturze gruntu i otocznia, koncentracji i stopniu lotności par zanieczyszczeń.. W następnym etapie należy rozważyć możliwość zastosowania innych technologii neutralizacji lub usunięcia skażeń.

Jeśli technologia wentylacji wydaje się być najkorzystniejszą, należy oszacować oczekiwany wynik końcowy prac (do jakiego stopnia należy oczyścić grunt, jakie zanieczyszczenia przede wszystkim należy usunąć, co i w jakim stężeniu może lub musi pozostać), konieczną dla uzyskania takiego rezultatu wielkość strumienia zasysanych gazów{ i czas trwania procesu odsysania par.

Kolejnym etapem prac powinny być badania przepuszczalności gruntu dla gazów (powietrza) i parametrów wody gruntowej. Uzyskane rezultaty powinny przynieść informację o przepuszczalności dla powietrza poszczególnych warstw i miejsc gruntu, kierunku oddziaływania studzienek i rur odsysających pary. początkowych stężeniach par zanieczyszczeń. Co do wody gruntowej, należy wiedzieć, czy skażenie gruntu do niej przenika, jaki jest jej kierunek przepływu i poznać miejsca ewentualnego gromadzenia się zanieczyszczeń. Jeśli okazałoby się, że woda gruntowa jest także zanieczyszczona i można wskazać miejsca jej podziemnego gromadzenia się, należy rozważyć zastosowanie metody, polegającej na wtłaczaniu do wody gruntowej (poniżej poziomu zwierciadła) sprężonego powietrza.

Zebrane w wyniku opisanych wyżej prac informacje pozwolą na wykonanie projektu systemu redukcji zanieczyszczeń metodą odsysania par, w którym m.in. zostaną przedstawione:
* ilość i lokalizacja studzienek (lub trasa poziomych rur perforowanych) dla odsysania par;
* konstrukcja studzienek lub przewodów zasysających;
* odległości między studzienkami lub rurami;
* oprzyrządowanie instalacji;
* system oczyszczania (neutralizacji) odsysanych par;
* wyliczenie pożądanego strumienia zasysanych gazów;
* okreś1enie średnic rur i parametrów dmuchawy (pompy próżniowej);
* sposób ochrony (lub oczyszczenia) wód gruntowych;
* zabezpieczenie instalacji odsysającej pary przed przedostaniem się do niej wody.

Pracujący system powinien być okresowo kontrolowany, przedmiotem monitorowania powinno być stężenie par zanieczyszczeń w odsysanym strumieniu gazów oraz zmiany stężenia zanieczyszczeń w gruncie (lub też w wodach gruntowych). Analiza uzyskiwanych wyników wskaże na moment wyłączenia i likwidacji systemu.

Opis przykładowej realizacji
Na przełomie lat 1996/97 na terenie Zakładów Wytwórczych Urządzeń Telefonicznych (ZWUT SA) w Warszawie wstała wykonana i uruchomiona instalacja do odsysania par zanieczyszczeń spod budynku nr 1. Wcześniej w budynku tym znajdowała się galwanizernia (wraz z m.in. myjką TRI), lakiernia, magazyn farb i rozpuszczalników. Obiekty te były wybudowane przed ok. 30-40 laty i do początku lat 90-tych były użytkowane. Nowy właściciel Zakładów (SIEMENS AG) postanowił zlikwidować galwanizernię i lakiernię oraz zmodernizować istniejący budynek nr 1 tak, aby na miejscu likwidowanych obiektów technologicznych wybudować pomieszczenia biurowe i magazyny. Projekt ten musiał uwzględniać możliwość emisji spod posadzki i gromadzenia śladowych ilości oparów TRI i benzyn wewnątrz nowopowstałych pomieszczeń biurowych. Stałe przebywanie pracowników w tych pomieszczeniach niosło ryzyko wystąpienia po jakim czasie schorzeń lub pogorszenia zdrowia.

Spod posadzki modernizowanego budynku zostało pobranych kilkanaście próbek gleby, w których stwierdzono zanieczyszczenia metalami ciężkimi, cyjankami, substancjami ropopochodnymi i rozpuszczalnikami. Analizując miejsca występowania największych koncentracji lotnych zanieczyszczeń (benzyny, TRI) zaproponowany został przebieg poziomych rurociągów ssących z rur perforowanych i sposób ich połączenia z dmuchawą, pracującą jako pompa próżniowa.

Odpowiednio do wyników przeprowadzonych badań jako pompę próżniową zastosowano dmuchawę firmy GAST Mfg. o mocy 5,5 kW i wydajności nominalnej 10 m3/min, rury ssawne miały średnicę 80 mm, rury połączeniowe - 100 i 75 mm. Po uruchomieniu instalacji zostały wykonane badania gazów wylotowych. Wybrane wyniki przedstawiały się następująco:

* Nadciśnienie w przewodzie wylotowym: 40 mbar
* Podciśnienie w przewodzie wlotowym: 20 mbar
* TemperatUragaZ6w wylotowych: 44,6°C
* Wilgotność gazów wylotowych: 10%
* Średnie natężenie przepływu gazów: 495,9 m3/godz
* Średnia liniowa prędkość gazów: 31,18 m/s
* Średnie stężenie TRI w gazach wylotowych: 52,07 mg/m3
* Średnie stężenie benzyny ekstrakcyjnej w gazach wylotowych 1,27 mg/m3
* Przeliczone wyniki emisji TRI: 0,0258 kg/godz
* Przeliczone wyniki emisji benzyn: 0,0006 kg/godz