Metod a principů odstraňování těkavých organických látek z půdního vzduchu/odpadních plynů dnes existuje několik desítek. DEKONTA a.s. pro tyto účely využívá sorpční filtry, biofiltry a katalytické spalovny. V rámci dekontaminace lokalit se jedná o čištění půdního vzduchu ventingovým (příp. bioventingovým) systémem, v průmyslu se tyto metody uplatňují při eliminaci polutantů obsažených v odpadních plynech z výrobních procesů.
Čištění vzdušniny na sorpčních filtrech
Principem metody je sorpce organických látek za pomocí náplňových filtrů. Jako náplně se používá aktivního uhlí nejrůznějších typů. Také tvary filtrů a jejich uspořádání bývají různorodé. Obecně existují dva druhy: ložové a patronové.
První variantou jsou filtry s relativně dlouhou životností náplně (životností je zde míněno dosažení sorpční kapacity náplně), ale vyšší tlakovou ztrátou. Patronové filtry zase mají minimální tlakovou ztrátu, ale životnost jejich náplně je např. několik hodin (využívány především průmyslově). Nejdříve bývá vzduch zbavován vody a mechanických nečistot v tzv. separátorech či odlučovacích demistrech. Poté je přiváděn z odsávacího dmychadla či vývěvy do nádoby se sorbentem. Při průchodu vzduchu náplní filtru dochází k sorpci těkavých ropných uhlovodíků včetně BTEX, ClU, PAU, fenolů a částečně i PCB (s použitím speciálních sorbentů ještě ketony, ethanol a methanol; neúčinné pro odstraňování ostatních polárních organických látek, anorganických oxidů apod.). Po dosažení sorpční kapacity (např. 25% hm.) je nutno náplň obměnit nebo regenerovat.
Rozšířené ventingové sorpčně-regenerační stanice bývají pro účely provozu technicky upraveny tak, aby mohlo docházet k sorpci těkavých ropných látek současně v několika paralelně řazených filtrech (zvýšení kapacity) nebo sériově řazených filtrech (zvýšení účinnosti). Jednotky tedy mívají více filtrů, zpravidla s aktivním uhlím o objemu á 200 l. Filtry mohou pracovat střídavě v cyklech sorpce-regenerace. Regenerace je prováděna vodní parou. Páry jsou kondenzovány v chladiči, kapalná fáze je oddělována v rozdělovači. Stupeň automatizace může být různý - od plně automatizovaných jednotek, kde analyzátory na výstupu ze zařízení řídí cyklus sorpce-regenerace, po ručně obsluhované jednotky. Stanice bývají umístěné v přepravních kontejnerech a mohou být dodány i v nevýbušném provedení.
Čištění vzdušniny na biofiltrech
Filtrování čištěného vzduchu přes biologicky aktivní náplň, na které se nejprve páry organických látek sorbují a následně jsou tyto nasorbované látky biologicky odbourány působením specifických mikroorganismů. Těkavé polutanty se společně s kyslíkem rozpouštějí ve vlhčeném biofilmu, který pokrývá částice materiálu použitého jako náplň zařízení, a jsou dále metabolizovány mikroorganismy za aerobních podmínek. Těkavé metabolity (CO2) difundují biologickou vrstvou, přecházejí do plynné fáze a jsou odváděny ze zařízení.
Základním principem biofiltrace je tedy kombinace adsorpce kontaminantu na vhodném nosiči a biochemického rozkladu vhodnými bakteriálními kulturami. Dalším důležitým aspektem je aplikace uvedené technologie ve vhodném zařízení zajišťujícím potřebné technologické parametry procesu. Sorpcí a následnou biochemickou oxidací v prostředí biofilmu s vysokou koncentrací biomasy za téměř optimálních podmínek (pH, nutrienty, kyslík, vlhkost) dochází k odstraňování těkavých organických látek a některých anorganických látek z procházejícího vzduchu (neúčinné pro PAU, PCB, více ClU ).
Konstrukce biofiltrů bývá plastová (tvrzený PP), zpravidla hranolová s několika sekcemi nebo kruhová. Jako náplň (nosič), která je uložena na speciálním roštu, se používají v případě kontinuálně skrápěných biofiltrů vhodné anorganické nosiče, tj. porézní materiály s vysokou průchodností a velkým specifickým povrchem (perlit, aktivní uhlí, keramzit, zeolit, plastové drtě apod.), v případě filtračního lože zase přírodní organické materiály (rašelina, půda, dřevní kůra, piliny apod.). Uvnitř biofiltru je třeba neustále udržovat optimální podmínky, mezi které patří především vlhkost, pH, teplota a koncentrace nutrientů. Náplň biofiltru je před jeho spuštěním inokulována vhodnými mikrobními kulturami a zároveň jsou dodány potřebné anorganické živiny.
Během provozu je periodicky prováděno skrápění aktivní náplně vodou, živinami, bakteriálním preparátem či pufračními činidly, což bývá včetně kontinuálního analyzování automatizováno. Kontaminovaný vzduch přiváděný do biofiltru může být v případě potřeby vlhčen a předehříván resp. ochlazován. Hodnoty tlakových ztrát těchto zařízení jsou v reálných podmínkách velmi rozdílné, obecně však vyšší než u sorpčních filtrů. Ještě častěji než v případě zmiňovaných sorpčních filtrů jsou v praxi běžné paralelní či sériové sestavy biofiltrů. Někdy je využíváno i kombinace obou principiálně odlišných zařízení, tj. sériového zapojení biofiltru a sorpčního filtru.
Čištění vzdušniny v katalyticko-oxidačních spalovnách
Katalyticko-oxidační spalovna slouží k čištění půdního vzduchu s obsahem ropných látek, které jsou bezplamenně spalovány na katalyzátoru. Součástí technologie je tepelný výměník, který zajišťuje udržování optimální katalytické teploty využíváním vznikající tepelné energie. Základní výkonové řady spaloven jsou od 250 do 5 000 m3 vzduchu za hodinu. Minimální vstupní koncentrace mohou být nulové, ale autotermní resp. ekonomický provoz spalovny nastává při koncentracích mezi 500 - 1 000 mg/m3 organických látek.
Maximální vstupní koncentrace se pohybuje opět podle druhu spalované látky v rozmezí 8 000 — 15 000 mg/m3. V případě vyšších koncentrací je možné vstupní vzduch ředit. Použitý katalyzátor může být např. Pt/Pd typu na korundovém nosiči, dále se používají katalyzátory Pt, z oxidů železa či mědi apod. Přesný typ katalyzátoru dodává výrobce dle druhu kontaminantu. Pracovní teploty se pohybují od cca 300 °C, kdy katalyzátor začíná pracovat s dostatečnou účinností, do 650 °C. Při překročení této horní hranice dochází k jeho zničení.
Znečištěný vzduch proudící do spalovny je přiveden do tepelného výměníku, kde se předehřívá teplem produkovaným spalováním škodlivin na katalyzátoru spalovny. Z tepelného výměníku je dále veden do spalovací komory s katalyzátorem, kde dochází k bezplamennému spálení obsažených organických látek. Vyčištěný vzduch je přes výše zmiňovaný tepelný výměník odváděn ven ze zařízení. Technologii doplňují pomocná obtoková potrubí s klapkami, která optimalizují rozložení teplot a proudění ve spalovací komoře. Celý proces spalování je řízen vestavěným počítačem, k němuž bývají připojeny kontinuální analyzátory stupně kontaminace vstupního a výstupního vzduchu, aparatura pro ředění vstupního vzduchu a další zařízení. Spalovna může pracovat v libovolných podmínkách, neboť je dodávána jako komplexní uzavřený technologický celek.
Součástí zařízení určeného pro sanace půdního vzduchu je ventovací stanice (vývěvy pro odsávání vzduchu, průtokoměry) a odlučovače (předstupeň sloužící k odstranění mechanických nečistot v odsávaném vzduchu příp. ke kondenzaci vlhkosti nebo kontaminantu). Účinnost spalovny je taková, že čistota spalin bezpečně vyhovuje soudobým i očekávaným emisním limitům. V současné době se jedná o nejmodernější dostupnou technologii čištění vzduchu. Vhodně navržená katalytická spalovna nevyžaduje zvláštní obsluhu, v mnoha případech poskytuje dále využitelnou tepelnou energii ve formě horkého vzduchu. Koncentrátor ke katalytické spalovně je zařízení, sloužící ke zvýšení koncentrace organických látek v čištěném vzduchu tak, aby byla katalytická spalovna napojená na toto zařízení schopna pracovat v ekonomickém režimu. Základním modulem je vždy katalytická spalovna, které jsou předřazeny symetrické dvojice koncentrátorů. Systém je doplněn pomocnými prvky vzduchotechniky, měřícími a ovládacími obvody. Tím se dosahuje nižších provozních nákladů a vysoké spolehlivosti.