Promývání (nebo praní) zemin náleži k sanačním technologiím, které již byly dotaženy do fáze komerčního použití, ale četnost jejich aplikace není tak velká jako u technologií popsaných výše. V České republice se tato technologie zatím používá minimálně. Princip tohoto postupu spočívá v převedení kontaminantu z tuhé fáze (zeminy, horninového materiálu) do vodné fáze, do které jsou někdy pro zvýšení účinnosti přidávány chemikálie. O "promývání" hovoříme tehdy, je-li tato technika použita v uspořádání in-situ, zatímco v případě ex-situ uspořádání se zpravidla používá termín "praní". Při promývání (praní) zemin se uplatňují zejména dva následující mechanismy:
In-situ promývání
Při in situ uspořádání je extrahující vodná fáze (vsakována) vtlačována přímo do kontaminovaného horninového prostředí prostřednictvím zasakovacího systému nebo vtlačovacích vrtů a následně je odváděna prostřednictvím čerpacích vrtů. Nejčastěji používaným extrakčním činidlem je voda, která může obsahovat chemické látky usnadňující přechod kontaminantu do kapalné fáze. Je zřejmé, že při použití tohoto způsobu na sebe narážejí ne jedné straně tendence maximalizovat účinnost a na druhé straně snaha vyhnout se nežádoucím vedlejším účinkům. Na většině kontaminovaných lokalit samotná voda jako extrakční činidlo použitelná není - pokud by kontaminace byla vodou odstranitelná, potom by tak již pravděpodobně nastalo v důsledku kontaktu s podzemní vodou nebo srážkovými vodami. Za velmi specifických podmínek je ovšem použití samotné vody možné. Častějším případem je potom použití slabých vodných roztoků chemických činidel. Volba těchto činidel musí být prováděna velmi opatrně právě s ohledem na případné vedlejší účinky. Typy používaných chemikálií jsou v zásadě stejné jako u ex-situ uspořádání a budou diskutovány dále. Promývání zemin bývá také někdy prováděno pro zvýšení účinnosti bioremediace.
Ex-situ praní
Proces ex-situ praní zahrnuje následující hlavní kroky:
Účinnost celého procesu zásadním způsobem ovlivňuje předúprava zeminy a podmínky praní, přičemž je možné vycházet z dostupných zkušeností z oblasti extrakčního zpracování rud a chemického průmyslu. Při aplikaci ex-situ praní zeminy lze v zásadě dosáhnout velmi vysokých výsledných účinností procesu, ovšem zpravidla s vynaložením značných nákladů a málokdy pouze v jednom stupni praní.
Obr. 8.4.1: Promývání zemin
Obr. 8.4.2: Zjednodušené schema praní zeminy
Předúprava zeminy
Před vlastním praním je zapotřebí zajistit maximální možnou homogenitu čištěného materiálu, jednak kvůli zvýšení účinnosti praní a dále pro eliminaci případných škod na extrakčním zařízení. Předúprava spočívá zpravidla v mechanické separaci, při které se provádí odstranění složek větších než přibližně 5 - 6 cm. Obecně platí, že čím menší je velikost částic materiálu po předúpravě, tím rychlejší je kinetika přechodu do kapalné fáze při následném praní.
Praní a extrakce
Vlastní extrakce spočívá v promíchávání kontaminovaného materiálu s vodnou fází přičemž energie míchání může činit až 10 kWh/t. Vodná fáze je zpravidla představována relativně slabým vodným roztokem vhodného chemického činidla. Výběr tohoto chemického činidla musí být velmi pečlivě zvažován, neboť při nesprávně volbě může jednak docházet k další (a často závažnější kontaminaci) a dále ke zhoršení některých důležitých parametrů zeminy (například úbytku organického uhlíku). Nejvíce používanými extrakčními činidly jsou:
V tomto případě dochází k odstraňování pouze těch kontaminantů (nebo té části kontaminantů), které jsou rozpustné ve vodě. Jedná se například o sírany, chloridy nebo dusičnany kovů. Jak bylo ovšem výše zdůrazněno tento typ kontaminantů není vzhledem ke své značné mobilitě v zeminách příliš stabilní a v praxi lze tedy samotnou vodu jako extrakční činidlo použít jen velmi zřídka.
Povrchově aktivní látky snižují povrchové napětí na rozhraní uhlovodík/voda nebo na rozhraní zemina/podzemní voda, čímž výrazně usnadňují přechod zejména organických kontaminantů do kapalné fáze. Míra zvýšení účinnosti praní závisí v tomto případě na typu a koncentraci použitého povrchově aktivního činidla, charakteru kontaminantu a zeminy a na přítomnosti doprovodných látek. V praxi se výběr vhodného povrchově aktivního činidla (a jeho optimální koncentrace) provádí na základě experimentálního posouzení.
Kyselé vodné roztoky (obecně HCl, HNO3, H2SO4) mohou být efektivně použity při odstraňování kovů z kontaminovaných zemin. Určitou výhodou je možnost použití odpadních kyselin, například odpadní kyseliny sírové. U běžných typů zemin je ovšem v důsledku přednostního rozpouštění vápníku a hořčíku zpravidla zjištěna nepřijatelná spotřeba kyseliny.
Alkalické roztoky (například hydroxidů nebo uhličitanů) mohou být použity pro rozpouštění některých specifických kontaminantů - například při čištění zemin kontaminovaných kyanidy.
Roztoky komplexních činidel (kyselina citronová, EDTA, amonné soli) jsou použitelné pro relativně selektivní rozpouštění kontaminujících kovů. Jejich aplikaci ovšem zpravidla komplikuje vysoká cena těchto látek.
Organická rozpouštědla mohou být použita k extrakci ve vodě nerozpustných kontaminantů, například při odstraňování polyaromatických uhlovodíků.
Separace fází
V této fázi procesu jsou vyčištěné (přesněji částečně vyčištěné) částice zeminy - zpravidla frakce větší nežli přibližně 0,03 - 0,06 mm - odděleny od extrakčního roztoku, přičemž toto oddělení je zpravidla provedeno s pomocí usazovacího zařízení. Takto oddělený extrakční roztok je (spolu se zbytkovou jemnou frakcí zeminy, která nese nejvyšší koncentraci kontaminantu) podroben následnému dočištění, které je prováděno například v hydrocyklonech. Výsledkem této separace fází je tedy získání:
- částečně vyčištěné frakce zeminy, která je obecně představována štěrkem a písčitou frakcí a která může být buď podrobena druhému stupni čištění nebo (je-li stupeň vyčištění dostatečný) libovolným způsobem využita
- směsi extrakčního činidla, jemné frakce zeminy a vylouženého kontaminantu, která je dále zpracovávána běžně známými postupy - koagulací, srážením, atd., přičemž vzniklé kaly zpravidla končí na skládce.