Komplexné informácie o materiáloch a metódach na riešenie ropných látok

Ochrana životného prostredia pred závažnými ropnými haváriami zahŕňa činnosti, ktorými sa predchádza znečisťovaniu alebo poškodzovaniu životného prostredia, alebo sa toto znečisťovanie či poškodzovanie obmedzuje a odstraňuje. Úniky ropných produktov sú viac než bežné a predstavujú vážne riziko.

Pri haváriách unikajú do životného prostredia ropa a ropné látky, ku ktorým dochádza pri výrobe, spracovaní, preprave, skladovaní a používaní ropy a jej produktov. Uniknutá ropa a ropné produkty, ako nafta, benzín, oleje a petrolej, kontaminujú okolité životné prostredie a vodné plochy. Nebezpečenstvo týchto ropných havárií nespočíva len v ich dlhodobých následkoch pre životné prostredie, ale aj v ich častom výskyte. Našťastie existujú špecializované metódy a materiály na minimalizáciu týchto rizík, vrátane odlučovačov ropných látok a sorpčných prostriedkov.

Odlučovače ropných látok (ORL) ako kľúčový prvok ochrany

Odlučovacie zariadenia sa umiestňujú na odvodňovacie systémy, kde je potrebné odlúčiť ľahké kvapaliny z vody a zadržať ich v odlučovači. Odlučovače ropných látok sú určené na zachytenie a odlúčenie neemulgovaných ľahkých kvapalín, predovšetkým ropných látok, zo znečistených vôd stekajúcich z dopravných plôch.

Všetky odlučovače ropných látok sú konštruované ako odlučovače triedy I v zmysle STN EN 858-1 a STN EN 858-2. Odlučovače ropných látok spoločnosti ACO zodpovedajú norme STN EN 858. Sú určené pre inštaláciu a použitie v prevádzkach, ktoré sú zaťažené nebezpečným únikom ropných látok - napríklad čerpacie stanice, parkoviská, umývacie stanice a autodielne.

Stupeň účinnosti týchto zariadení je vyšší ako 99%, alebo výstupné hodnoty sú nižšie ako 1 mg/l NEL pri kontaminácii vody 200 mg/l NEL, prípadne nižšie ako 5 mg/l NEL pri kontaminácii vody 4250 mg/l NEL. Je dôležité poznamenať, že odlučovače nesmú byť umiestnené na odvodňovacích a kanalizačných systémoch obsahujúcich splaškové vody alebo vody z území bez prítomnosti ropných látok.

Konštrukcia a princíp fungovania

Základná konštrukcia ORL je vyhotovená zo železobetónovej jednej alebo viacerých nádrží, obdĺžnikového alebo kruhového pôdorysu. Jednotlivé nádrže pozostávajú zo samotnej nádrže (vane), deliacich stien (priečok) a zákrytovej stropnej dosky. Vnútorný povrch nádrže je ošetrený trojzložkovým polyuretánovým náterom (iba na vyžiadanie) aplikovaným v dvoch vrstvách. Tento náter znižuje priľnavosť ropnej látky na povrchu stien ORL a tým uľahčuje jeho čistenie.

Jednotlivé komory odlučovača sú prístupné na údržbu a kontrolu cez kruhové alebo elipsové vstupné otvory nachádzajúce sa v zákrytových stropných doskách. Pri osadení odlučovača do väčších hĺbok sa vstupné šachty budujú z kanalizačných skruží.

Proces čistenia začína tým, že znečistená kvapalina vteká do kalovej nádoby. Podľa typu ORL môže byť kalová nádrž integrovaná do odlučovača alebo sériovo zaradená pred odlučovač. Jej hlavnou funkciou je zachytávanie pevných látok, napr. kalu, piesku, oteru z pneumatík vozidiel, lístia a podobne. Na princípe využitia rozdielnych objemových hmotností kvapalín prichádza už v kalojeme k odlúčeniu ľahkých minerálnych kvapalín od pevných častíc. Objem kalovej nádrže je v základnom prevedení ORL stanovený prepočtom 100xNS. Kalová nádrž je vybavená koagulačnou bariérou na zvýšenie koagulačného účinku, čiže zhlukovania ropných látok. Tuhé nečistoty sa usádzajú na dne kalovej nádoby a odlučuje jemné voľné ropné látky, ktoré plávajú na povrchu.

Z kalojemu preteká voda do odlučovacieho priestoru, kde je umiestnený koalescenčný filter. V póroch filtračnej hmoty dochádza k zhlukovaniu najjemnejších olejových častíc a k zachytávaniu jemných kalových nečistôt. Olejové kvapky vyplávajú na hladinu, kde časom vytvoria olejovú vrstvu. Samočinný bezpečnostný plavákový uzáver je umiestnený vo vnútri koalescenčného filtra a zabezpečuje, aby sa už zachytené ropné látky nedostali späť do kanalizácie v prípade havarijných stavov.

Inštalácia a dodávka

Odlučovač sa montuje za pomoci autožeriavu príslušnej nosnosti na vopred pripravený vodorovný podkladový betón s pieskovým lôžkom v zmysle návodu na zabudovanie. Výšku pieskového lôžka, podkladného betónu a štrkového násypu uvádzame vo výkresoch v cm iba všeobecne. Pre každé osadenie nádrže je potrebné zistiť aktuálne základové pomery stavby, na základe čoho je potrebné statikom navrhnúť založenie nádrže pre každý objekt individuálne. Jednonádržový odlučovač sa dodáva ako prefabrikát bez montáže. Odlučovač zostavený z viacerých nádrží sa montuje priamo do výkopu postupným spájaním jednotlivých nádrží. Dodacia lehota závisí od rozsahu dodávky (3 až 30 dní).

Sorpčné prostriedky: Moderné riešenia pre úniky ropných látok

Pre zachytávanie uniknutých olejových látok sa používajú sorpčné prostriedky na vyčistenie zvyšných stôp ropných škvŕn, ako záloha pre iné prostriedky, ako prvok norných stien alebo ako primárny prostriedok obnovy pre veľmi malé úniky, prípadne ako pasívny prostriedok čistenia.

V minulosti sa pri likvidácii havárií používali rôzne prírodné sorbenty, ktoré mali spravidla nízku sorpčnú schopnosť, ako napríklad drevené piliny, piesok, uhoľný prach alebo rašelina. V súčasnej dobe sa využívajú moderné sorpčné prostriedky, ktoré sú charakteristické svojou vysokou sorpčnou kapacitou. Sorpčné prostriedky delíme podľa pôvodu na syntetické a prírodné. Prírodné sorpčné prostriedky ako piesok, rašelina a drevené piliny sú vhodné na použitie len pri malých zásahoch, nakoľko je ich sorpčná kapacita nízka. Pri zásahoch, kde je potrebná väčšia sorpčná kapacita, sa používajú moderné, syntetické sorbenty.

Všeobecne môžeme rozdeliť sorbenty podľa ich formy na sypké, textilné a ich kombináciu v podobe „sorpčných hadov“. Pre praktické použitie sorpčných materiálov je dôležité, aby aj po nasýtení sorbent dobre plával na vodnej hladine. Rovnako dôležité je aj to, aby sorbent neuvoľňoval zachytené znečistenie späť do vodného toku. Je neprípustné, aby sorbent, ktorý nasiakol unikajúcimi látkami, sa usadzoval na dne toku.

Sypané sorbenty v tuhom skupenstve slúžia na zachytávanie nebezpečnej látky. Sorbent, ktorý nasiakol nebezpečnú látku, neuvoľňuje ďalej viazanú tekutinu. Ich chemické zloženie je rôzne, no sú upravené tak, aby bol ich povrch čo najväčší. Časť týchto materiálov sa vyrába z recyklovanej celulózy, časť z perlitov.

Sorpčné procesy: Teória a prax

Sorbent, sorbát, sústava a rýchlosť

Sorbenty sú materiály, v ktorých prebieha pohlcovanie škodlivín. Sorbovaná látka sa označuje ako sorbát. Podľa princípu, na ktorom je založené pohlcovanie molekúl uniknutej látky, rozlišujeme sorpčné procesy na absorpciu, adsorpciu, kapilárnu kondenzáciu a sorpciu spojenú s katalýzou. Sorpcia všeobecne môže prebiehať v statických alebo dynamických podmienkach.

Pri sústave so statickými podmienkami sorpcie sa uvažuje o sústave sorbent - sorbát. Takáto sústava je charakterizovaná koncentráciou sorbátu, teplotou, pri ktorej prebieha sorpcia, rýchlosťou (v1), s akou sú molekuly zachytené v sorbente, a rýchlosťou (v2), s ktorou sa molekuly sorbátu z medzifázy uvoľňujú a vracajú do pozorovaného priestoru. Na začiatku procesu je rýchlosť v1 > v2. V systéme prebieha sorpcia a klesá koncentrácia sorbátu. V momente, keď sa vyrovnajú rýchlosti sorpcie a desorpcie, nastáva rovnovážny stav, ktorý charakterizuje koncentráciu sorbátu, jeho množstvo pohltené na jednotku sorbentu a teplotu, pri ktorej prebiehala reakcia. Ak nastane zmena rovnovážnych podmienok, napríklad zmena teploty alebo koncentrácie látky, dôjde k zmene v1 a v2 a tým aj k zmene rovnováhy, ktorá sa prejaví zmenou sorpcie alebo desorpcie.

Absorpcia

Absorpcia je fyzikálny dej, patriaci do kategórie difúznych procesov, pri ktorom nastáva rozpúšťanie (pohlcovanie) plynu v kvapaline. Nazýva sa takto aj separačný proces, ktorý sa využíva v chemickej technológii na oddeľovanie zložiek plynnej zmesi ich pohltením v kvapaline.

Jej rýchlosť, meraná množstvom látky pohltenej v absorbente za jednotku času, závisí totiž od veľkosti koncentračného spádu pohlcovanej zložky vo fázach, lebo od neho závisí rýchlosť transportu tejto látky v plynnej fáze smerom k fázovému rozhraniu a v kvapalnej fáze smerom od fázového rozhrania. Za absorpciou nasleduje spravidla desorpcia, t.j. opačný proces, pri ktorom sa zložka, ktorá bola absorbovaná, uvoľňuje a oddeľuje od rozpúšťadla.

Adsorpcia

Vlastnosť tuhých látok koncentrovať na svojom povrchu plyny a kvapaliny sa nazýva adsorpcia. Najpodstatnejší prípad adsorpcie je adsorpcia substancie na povrchu tuhej fázy, ktorá vzniká ako dôsledok rozdielu v intenzite síl pôsobiacich na rozhraní dvoch fáz. Spravidla nie je možné v konkrétnom prípade určiť, o aké sily ide, nakoľko sú rôznorodé. Adsorbujúca sa látka sa nazýva adsorbát a materiál, ktorý adsorbuje, sa nazýva adsorbent. Podľa charakteru pôsobiacich síl rozlišujeme fyzikálnu a chemickú adsorpciu.

Adsorbované množstvo závisí od vlastností adsorbentu, jeho voľných povrchových síl, veľkosti dostupného sorbentu, štruktúry molekúl, koncentrácie adsorbátu a na teplote. Množstvo adsorbátu pri fyzikálnej adsorpcii s nízkou teplotou je veľké a s rastúcou teplotou klesá. Adsorpcia sa využíva pri sušení plynov, čistení kvapalných a plynných zmesí od nežiadúcich látok. Mnoho pevných látok má adsorpčné schopnosti, no len niektoré je možné technicky využiť.

Ak nastáva samovoľné upútanie adsorbovanej molekuly, má to za následok zníženie celkovej energie sústavy, a teda hovoríme o exotermickom deji. Vzájomné vzťahy veličín, popisujúce sorpciu, vyjadrujú krivky statickej sorpcie. Ide o koncentráciu sledovanej vzorky, adsorbované množstvo na jednotku sorbentu a teplotu.

Pri fyzikálnej adsorpcii sa látka zachycuje na povrchu adsorbentu vplyvom van der Waalsových síl. Ich účinkom sa molekuly oddeľovanej zložky koncentrujú na povrchu adsorbentu a tým je zložka oddelená od zmesi. Pri fyzikálnej adsorpcii sa dosahuje rovnovážneho stavu aj pri nízkych teplotách veľmi rýchlo. Dej je vratný a tak desorpciou môžeme získať látku späť v nezmenenom stave.

Chemisorpcia

Zachytávanie škodlivín chemickou reakciou so sorbentom za vzniku izolovaných produktov sa nazýva chemisorpcia alebo aj aktivovaná sorpcia. Je to proces, pri ktorom sa výrazne odlišuje stav adsorbovanej látky od predchádzajúceho stavu pred sorpciou. Pri chemisorpcii pôsobia niekoľkonásobne vyššie sily, ako pri fyzikálnej sorpcii, čoho dôsledkom je mnohonásobne pevnejšia väzba medzi adsorbovanou látkou a sorbentom. Povaha väzieb nemusí byť vždy absolútne chemická, no molekula naviazaná chemisoropciou je v rozhodne inom stave, než bola pred reakciou, nakoľko je výrazne aktivovaná.

Dej chemisorpcie býva zvyčajne nevratný, preto desorpcia látky takto viazanej je veľmi náročná. Z toho vyplýva, že pri desorpcii sa uvoľňuje iná látka, než bola viazaná. Pri nízkych teplotách prebieha chemisorpcia len pomaly, skutočný rovnovážny stav sa dá dosiahnuť len pri vyšších teplotách. Množstvo tepla uvoľneného pri reakcii nám pomáha určiť, o aký typ adsorpcie ide. Pri chemisorpcii sa uvoľňuje výrazne väčšie množstvo tepla než pri fyzikálnej adsorpcii. Toto množstvo sa zhoduje s množstvom tepla uvoľňovaným pri chemickej reakcii a tvorí ho 80 až 420 KJ/mol.

Kapilárna kondenzácia

Kapilárna kondenzácia je proces, pri ktorom nastáva zaplňovanie pórov porézneho materiálu zkondenzovaným sorbátom. Tento proces prebieha na povrchu pevných, pórovitých materiálov. Podľa Kelvinovho zákona o tlaku pár kvapaliny nad zakrivenou hladinou možno povedať, že pary látky kondenzujú pri tlaku nižšom, ako rovnovážny parciálny tlak nad rovnou hladinou pri teplote T, v póroch adsorbentu.

Vybrané sorpčné prostriedky a ich charakteristiky

Medzi často používané sorpčné prostriedky patria napríklad expandovaný perlit a Vapex.

Expandovaný perlit

Expandovaný perlit je anorganický, vulkanický materiál, obsahujúci interne viazanú vodu. Zahrievaním v peciach na vysoké teploty, pri ktorom nenastáva zmena chemického zloženia, sa vnútorne viazaná voda mení na paru a jej tlak spôsobuje objemovú expandáciu zŕn. Tieto zrná následne viacnásobne zväčšujú svoj objem.

Takto upravený materiál nazývame expandovaný perlit. Je ľahký, porézny, šedej farby, má malú hmotnosť, je chemicky neutrálny a bez zápachu. Je tepelne stály v rozpätí -200 až +850 °C a rezistentný proti mikroorganizmom a plesniam. Je nízko hygroskopický.

Pre svoju nízku hmotnosť, tepelno- a zvukoizolačné vlastnosti sa využíva v stavebníctve ako prísada do mált, odľahčených a tepelnoizolačných betónov a na výrobu tvárnic. Používa sa aj na zásyp energetických kanálov, izolačný zásyp a kryogénnu izoláciu. Je dobrý na likvidáciu ropných produktov v suchom prostredí, kde nedochádza k nasávaniu vody. Ide o elementárny sorpčný prostriedok, jeho použitie spočíva v nasypaní na uniknutú látku a následnom odstránení. Nesmie sa používať na vodných hladinách, nakoľko je hydrofilný. Zrná po nasiaknutí ropnou látkou sú viditeľné na obrázku.

Technické údaje perlitu

Chemické zloženie expandovaného perlitu

Vapex - Hydrofobizovaný expandovaný perlit

VAPEX je hydrofobizovaný expandovaný perlit. Jeho povrch je obalený jemnou vrstvou hydrofóbneho, vodou nezmáčaného materiálu. Vapex adsorbuje naftu, benzín, oleje, tuky, mazadlá, terpentín a iné mastné tekutiny na zemi, na vode a rozptýlené vo vode.

Je to sypký, zrnitý, pórovitý materiál, ľahký a pláva na vode. Jeho maximálna sypaná hmotnosť je 250 kg/m3. Zrná dosahujú priemer okolo 0,5 mm, čo má za dôsledok minimálnu prašnosť.

V objeme 1m3 je Vapex schopný adsorbovať značné množstvo rôznych látok, ako ukazuje nasledujúca tabuľka:

Sorpčná schopnosť VAPEX-u

Vapex je schopný rýchlo a efektívne likvidovať rozliaty olej po komunikáciách. Využíva sa tiež na očisťovanie priemyselných odpadových vôd pred vypustením do vodných tokov a na čistenie pracovného prostredia v mechanických dielňach, kde sa využívajú olejové a iné ropné produkty.

VAPEX sa používa pri filtrácii znečistených vôd, kde je predpoklad výmeny filtra v dlhých časových intervaloch. Pri filtrácii vody cez 1 m-ovú vrstvu, pri prietoku 10 m3/hod na 1m2 filtračnej vrstvy, zníži koncentráciu ropných produktov z 300 mg na 0,5 až 1 mg/l. V počiatočných fázach adsorpcie dosahuje VAPEX 98 až 100 %-nú úspešnosť. Táto úspešnosť s postupným zanášaním aktívneho povrchu klesá. V tečúcich vodách môže prísť k zníženiu sorpčnej schopnosti VAPEX-u kvôli narušovaniu hydrofóbneho povlaku rozličnými chemickými látkami. Roztoky kyseliny soľnej, dusičnej a hydroxidov znižujú sorpčnú schopnosť VAPEX-u.

Znečistené spodné vody môžu byť vyčistené tlakovým filtrom s náplňou VAPEX-u. Pri tomto type čistenia sa lepšie uplatňujú hrubozrnnejšie typy VAPEX-u. Filter tvorí tlaková nádoba, kde preteká voda cez vrstvu VAPEX-u. V prípade, že voda obsahuje väčšie množstvo kalov, odporúča sa zaradiť pred VAPEX-ový filter mechanický odlučovač alebo odkalovač. Nasiaknuté zrná VAPEX-u po použití sú tiež zachytené na obrázku.

Postupy aplikácie Vapexu

• Čistenie znečistených podláh ropnými látkami: Spočívá v posypaní dostatočným množstvom sorpčného materiálu, ktorý ropné látky adsorbuje. Nasýtený Vapex sa zametie.
• Čistenie stojatých vôd od ropných produktov: Vykonáva sa posypaním Vapexu na vodnú hladinu a po nasýtení sa sorbent zbiera sieťami.
• Čistenie vodných tokov, do ktorých unikli ropné látky: Vykonáva sa pomocou norných stien, ktorými sa prehrádí vodný tok po celej šírke a Vapex sa nasype pred stenu. Nasýtený sorbent pláva na hladine a odstraňuje sa sieťami.
• Likvidácia rozptýlených ropných látok vo vode: Používa sa filter plnený Vapexovou náplňou.
• Hasenie ropných látok: Vapex môže byť použitý aj na hasenie ropných látok, a to tak, že sa nasype v silnej vrstve na horiaci materiál.

tags: #nater #na #ropne #latky