CZ2017167A3 - Způsob dekontaminace zemin znečištěných ropnými látkami a linka k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Kontaminovaná zemina (3) silně znečištěná ropnými látkami, mimo jiné makroskopickými ropnými konglomeráty s frakcí > 1 mm se nejprve upravuje tříděním (A). Jemnozrnná frakce se dekontaminuje biodegradací (G). Hrubozrnná frakce se těžkosuspenzní separací (C) rozděluje na těžký produkt (8) a lehký produkt (9). Lehký produkt (9) tvoří velké a lehké ropné konglomeráty, které se zpracují spalováním (D) nebo jiným zpracováním. Těžký produkt (8) tvořený zeminou s ostatními ropnými látkami se zpracovává drcením (E) a biodegradací (G) společně s jemnozmnou frakcí. Součást procesuje recyklace (H) technologické vody a těžké suspenze, kde technologická voda se využívá i pro vlhčení materiálu při biodegradací (G).

Description

Oblast techniky \/ynález se týká oblasti ochrany životního prostředí, konkrétně způsobu dekontaminace zemin znečištěných ropnými látkami ve formě makroskopických ropných konglomerátů. Vynález se také týká provozní linky k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Dekontaminace velkých objemů zeminy znečištěné uhlovodíky se nejčastěji provádí vytěžením zeminy a její následnou biodegradaci ex-situ. Ex-situ biodegradace je technologie dlouhodobě používaná pro odstraňování organického znečištění z kontaminovaných zemin. Její princip vychází ze schopnosti některých aerobních mikroorganismů využívat kontaminující látky jako zdroj uhlíku a energie a rozkládat je na neškodné produkty, tj. oxid uhličitý a vodu. Obecně jsou nejlépe odbouratelné uhlovodíkové řetězce obsahující 6 až 18 atomů uhlíku. Delší řetězce jsou hůře degradovatelné z důvodu jejich nízké rozpustnosti ve vodě. Většina mikroorganismů odbourává alkany na odpovídající alkoholy oxidací terminálního methylu. Tato reakce je katalyzována hydroxylázovým systémem. Ojediněle se vyskytuje i subterminální oxidace n-alkanů na sekundární alkoholy. Následující metabolismus může být různý, ale většinou pokračuje oxidací alkoholu na příslušný aldehyd a mastnou kyselinu, která poté podléhá β-oxidaci. Alkeny jsou odbourávány stejným způsobem jako alkany s tím rozdílem, že může dojít k reakci na dvojné vazbě za vzniku primárního či sekundárního alkoholu či epoxidu. Každý z těchto produktů je následně oxidován opět na příslušnou mastnou kyselinu.

Jako každá technologie má i biodegradace svá omezení. Zejména pokud jsou koncentrace kontaminujících látek vysoké, mohou působit inhibičně na přítomné mikroorganismy a k biodegradaci nedochází. Při těžbě, příp. zpracování ropy dochází k jejím únikům do životního prostředí - zejména pak do půdy. Obvyklým řešením takové situace je odtěžení zeminy kontaminované ropou a její odvoz na deponii s předpokladem následného vyčištění. Úroveň kontaminace takto znečištěných zemin je obvykle velmi vysoká, typicky se pohybuje v řádu vyšších jednotek až prvních desítek procent. V případě ropy s vyšším podílem těžkých uhlovodíkových frakcí vzniká navíc značně heterogenní směs kontaminované zeminy a kusů zvětralé, zatuhlé ropy o průměru od 1 mm až do desítek centimetrů, které jsou tvořené samotnou ropou nebo směsí zeminy s ropou, avšak s velmi vysokým podílem « · · « i · ropných látek, dále pro účely tohoto popisu označované jako tzv. ropné konglomeráty. Obzvláště častý je výskyt těchto makroskopických ropných konglomerátů na lokalitách tvořených písčitými zeminami, které jsou typické pro ropná pole nacházející se v aridních oblastech, jako např. Arabský poloostrov, Střední Asie, Zakavkazsko apod. Takto znečištěnou zeminu není možné efektivně dekontaminovat s využitím biotechnologických metod, protože v prostředí s velmi vysokou koncentrací ropných látek biodegradační procesy neprobíhají. K dekontaminaci těchto zemin jsou dnes používány zejména termické metody, jako je spalování či termická desorpce, které jsou však velmi nákladné a ve srovnání s biotechnologiemi i nešetrné vůči životnímu prostředí.

Aby bylo možné aplikovat účinně technologii biodegradace na zeminu silně znečištěnou ropnými látkami, je nutné nejdříve z ní makroskopické ropné konglomeráty odseparovat, aby proces biodegradace mohl probíhat v celém objemu zpracovávané zeminy. K vyřešení tohoto problému lze využít např. některé známé technologie sloužící k oddělování užitkových nerostů od hlušiny - tzv. rozdružování. Vzhledem k charakteru zpracovávaného materiálu, kterým je heterogenní směs zeminy s ropnými látkami různého stupně zvětrání, a k vysokým nárokům na účinnost separace, je vhodné aplikovat rozdružování, které se provádí v suspenzích, příp. kapalinách s vhodně zvolenou hustotou, jako tzv. separační médium. Někdy se také toto rozdružování označuje jako praní, např. praní uhlí. Před rozdružováním se nerosty obvykle upravují drcením a tříděním např. na vibračních sítech. Vlastní rozdružování probíhá gravitačně, a to na základě rozdílů ve specifické hmotnosti separovaných podílů.

Nejčastěji používaným separačním médiem jsou tzv. těžké suspenze, které se připravují řízeným přimícháváním tzv. zatěžkávadla do vody. Jako zatěžkávadlo se používají různé typy jemně mletých nerozpustných anorganických látek např. magnetit, bentonit apod. Zrnitost zatěžkávadla musí být taková, aby v separační nádobě nedocházelo k sedimentaci jednotlivých částic zatěžkávadla a hustota suspenze tak byla homogenní v celém pracovním objemu separátoru. Zatěžkávadlo v separačním systému obvykle recirkuluje, tedy po průchodu separátorem se vhodným technologickým postupem oddělí od podílů separace, zachytí a znovu použije k přípravě suspenze. V případě, že zpracovávaný materiál přirozeně obsahuje dostatek jemnozrnných částic, např. jílovité příměsi ve zpracovávané zemině, lze suspenzi potřebné hustoty připravit suspendováním těchto jemnozrnných částic ve vodě. V takovém případě není zapotřebí přidávat zatěžkávadlo z externích zdrojů.

-> 4

9 9 ·

Nejčastěji se těžkosuspenzní gravitační separace používá při úpravě uhlí. Za tímto účelem byly vyvinuty např. bubnové těžkosuspenzní separátory, kolové těžkosuspenzní separátory, spirálové separátory či těžkosuspenzní hydrocyklony. Nevýhoda zařízení určených k úpravě uhlí spočívá vtom, že jsou konstruovány pro separaci relativně malého podílu hlušiny jako specificky těžšího podílu, od uhlí, které je specificky lehčím podílem. V případě dekontaminace zemin silně znečištěných ropnými látkami je však nutné řešit opačný problém, a to oddělení relativně malého podílu ropných konglomerátů jako specificky lehčího podílu, od hlavního proudu zpracovávaného materiálu, tj. specificky těžší zeminy s nižším podílem ropných látek. Tento problém není možné vyřešit standardními separátory používanými k úpravě uhlí.

Oba podíly separace, jak těžký podíl tzv. „sink“ tak lehký podíl tzv. „floať vystupující ze separátoru jsou zbaveny zbytků zatěžkávadla, a to obvykle sprchováním na vibračním sítě a přebytečné vlhkosti, a to obvykle na odvodňovacím sítě. Těžkosuspenzní separace tak generuje relativně velké objemy pracích vod, které sice mohou být recirkulovány, ale až po úpravě zaměřené na odstranění kalových podílů a dalších nežádoucích látek, které se v nich posupně koncentrují. Potřebné kalové hospodářství obvykle zahrnuje zásobní a zahušťovací nádrže, odstředivky, kalolisy, usazovací nádrže, odkaliště apod. V případě, že se prací voda postupně nasytí rozpustnými znečisťujícími látkami (např. chloridy, které se v písčitých zeminách ropných polí obvykle vyskytují ve zvýšených koncentracích), musí být po určité době odstraněna a nahrazena čerstvou vodou. Investiční a provozní náklady související s kalovým a vodním hospodářstvím tak často představují hlavní složku celkových nákladů na těžkosuspenzní separaci. Navíc zvýšené obsahy chloridů a dalších solí v recirkulující prací vodě způsobují zvýšenou korozi technologického zařízení.

Kombinaci metody těžkosuspenzní separace s jinými fyzikálními, chemickými anebo biologickými postupy dekontaminace v obecné rovině popisuje dokument US 200^)71557, který se zabývá způsobem a systémem pro odstraňování znečišťujících látek z půdy, a to zejména z půdy ze střelnic. Tato přihláška vynálezu popisuje metodu, kde se nejprve podíly zeminy s únosnou mírou kontaminace oddělují na základě rozdílné specifické hmotnosti od podílů zeminy s nadlimitní mírou kontaminace, která je následně odstraňována anebo snižována s využitím dalších dekontaminačních postupů, a to fyzikálních, chemických anebo biologických. Řešení podle US 200^)71557 však zahrnuje komplikované a rozsáhlé kalové a vodní hospodářství se všemi nevýhodami popsanými výše.

>»-*<·

4« « ···· ·· • ·· ··*-»»· · · • tli ··

J í ♦ » 4» 9« · »···

Úkolem vynálezu je vytvořeni způsobu a provozní linky pro účinnou dekontaminaci zemin znečištěných ropnými látkami, které by odstraňovaly výše uvedené nedostatky známých způsobů a provozních linek, které by účinně separovaly ropné makroskopické konglomeráty od zeminy určené k následné biodegradaci, a to tak, aby do procesu biodegradace vstupoval homogenní, důkladně zvlhčený materiál s nižší koncentrací ropného znečištění, a který by byl ekonomicky výhodný a snadno realizovatelný.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob dekontaminace zemin znečištěných ropnými látkami ve formě ropných konglomerátů podle tohoto vynálezu. Při způsobu podle tohoto vynálezu se nejprve těží kontaminovaná zemina, dále se provádí její předúprava tříděním frakcí, následně se kontaminovaná zemina separuje těžkosuspenzní separací, a nakonec se předupravená zemina biodegraduje. Podstata vynálezu spočívá v tom, že při těžkosuspenzní separaci se jako lehký podíl oddělí makroskopické ropné konglomeráty s velikostí alespoň 1 mm, resp. v řádu jednotek milimetrů a více, v tuhém, případně polotuhém stavu nebo agregáty zeminy s ropnými konglomeráty, se specifickou hmotností v rozmezí od 900 do 1500 kg/m³, plovoucí na hladině. Současně se oddělí těžký podíl tvořený homogenní směsí zeminy, zbytkových ropných látek a technologické vody z těžkosuspenzní separace, se specifickou hmotností vyšší než 2000 kg/m³. Na základě rozdílné specifické hmotnosti organických polutantů na bázi ropy lze částice ropných konglomerátů oddělit od částic zeminy s využitím těchto separačních metod. Těžký podíl se po odděleni od lehkého podílu zbaví zbytků zatěžkávadla a odvodní na vibračním sítě nebo gravitačně na obsah vlhkosti v rozmezí 10 až 50 % hmotn., a následně se odvodněný těžký podíl biodegraduje, kde pro jeho vlhčení se použije technologická voda z těžkosuspenzní separace. Ponecháním technologické vody v těžkém podílu je zajištěn dostatečný přísun vody pro mikroorganismy, která je nezbytná pro jejich růst a správnou biodegradabilní funkci.

Ve výhodném provedení se při těžkosuspenzní separaci oddělí 0,1 až 40 % lehkého podílu a 60 až 99,9 % těžkého podílu.

Lehký podíl z těžkosuspenzní separace obsahuje vysoký podíl organických látek na bázi ropných látek, který je možné energeticky, příp. materiálově využít. Ve výhodném provedení se lehký podíl následně použije jako alternativní palivo v topném zařízení nahrazující běžná fosilní paliva v energeticky náročných provozech, např. v elektrárnách či teplárnách. V jiném výhodném provedení se lehký podíl následně spálí ve spalovně odpadů, případně jiným i ·» ·

« »

» » S »

9 >9 v hodným způsobem odstraní. V jiném dalším výhodném provedení se lehký podíl následně rafinuje, tedy materiálově využije, kupříkladu k získání ropy vhodné k dalšímu zpracování.

S· výhodou se zatěžkávadlo po těžkosuspenzní separaci zachytí a recirkuluje k přípravě nové těžké suspenze. Tím se sníží ekonomické náklady na přípravu nové těžké suspenze při novém procesu těžkosuspenzní separace. Jako zatěžkávadlo se s výhodou použije jemnozrnný materiál nerozpustný ve vodě, jehož specifická hmotnost je minimálně 1300 kg/m³. Jedná se zejména o bentonit, magnetit, nanoželezo, jemnozmný písek, jíl apod. D íky využití těchto zatěžkávadel nedochází k sedimentaci částic zatěžkávadla s hustota suspenze je homogenní v celém pracovním objemu těžkosuspenzní separace.

Pro biodegradaci těžkého podílu z těžkosuspenzní separace se s výhodou použije bakteriální kmen Shewanella haliotis F1 uložený v CCM - České sbírce mikroorganismů Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, Tvrdého 14, 602 00 Brno pod depozitním číslem vzorku CCM 8486: Shewanella haliotis F1. Tento kmen vykazuje vysokou biodegradační aktivitu k ropným látkám, vykazuje významnou osmotoleranci, je tedy odolný vůči zvýšené koncentraci chloridů v zemině. Jedná se tedy o bakteriální kmen vhodný k dekontaminačním aplikacím v zeminách.

Těžký podíl se po těžkosuspenzní separaci třídí dle zrnitosti, přičemž hrubozrnné frakce se před následnou biodegradaci drtí nebo melou na jemnozrnnější frakce v řádu jednotek mm, až jednotek centimetrů.

Předmětem vynálezu je rovněž linka k provádění dekontaminace zeminy znečištěné ropnými látkami ve formě makroskopických ropných konglomerátů způsobem popsaným výše. Linka zahrnuje zařízení pro těžbu kontaminované zeminy v lokalitě těžby, alespoň jeden zásobník pro skladování kontaminované zeminy, alespoň jeden třídič pro předúpravu kontaminované zeminy tříděním jemnozrnné a hrubozrnné frakce, alespoň jeden těžkosuspenzní separátor pro oddělení těžkého podílu a lehkého podílu kontaminované zeminy, a biodegradační zařízení pro dekontaminaci jemnozrnné frakce kontaminované zeminy v lokalitě pomocí biodegradačního prostředku.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že linka dále zahrnuje oplachový třídič uspořádaný za třídičem, kde výstup kontaminované zeminy z oplachového třídiče je připojen na vstup těžkosuspenzního separátoru a výstup oplachu s kalem z oplachového třídiče je veden do usazovací nádrže. Dále zahrnuje první oplachové vibrační síto uspořádané za těžkosuspenzním separátorem, na které je přiveden výstup těžkého podílu

Λ

Λ 4

4 4 · · · · »* • »♦»»»)»♦ 4· • 4 · 44 · • »4 444 · 4 4 9 4 44 z těžkosuspenzního separátoru, který tvoří kontaminovaná zemina se specifickou hmotností vzyšší než 2000 kg/m³. Dále zahrnuje druhé oplachové vibrační síto uspořádané za těžkosuspenzním separátorem, na které je přiveden výstup lehkého podílu z těžkosuspenzního separátoru, který tvoří makroskopické ropné konglomeráty se specifickou hmotností od 900 do 1500 kg/m³. Těžkosuspenzní separátor napomáhá odstranění ropných konglomerátů s nadměrným množstvím koncentrované ropy neschopných rozložení v procesu biodegradace z kontaminované zeminy určené k biodegradaci, neboť dochází k oddělení částic s extrémně vysokým obsahem ropných látek z kontaminované zeminy určené k biodegradaci. Výstupy oplachu s kalem a těžkou suspenzí z prvního oplachového vibračního síta a z druhého oplachového vibračního síta jsou svedeny do usazovací nádrže. Dále linka zahrnuje drtič těžkého podílu z těžkosuspenzního separátoru, na jehož vstup je napojen výstup prvního oplachového vibračního síta, přičemž výstup drtiče s nadrceným těžkým podílem je veden zpět do lokality těžby k biodegradačnímu zařízení. Takto upravený těžký podíl je již možno postoupit do procesu biodegradace, čímž je dosaženo efektivnějšího finálního zpracování kontaminované zeminy procesem biodegradace. Dále linka zahrnuje alespoň jedno zařízení ze skupiny sklad, spalovna, topné zařízení, rafinérie, pro zpracování lehkého podílu, napojené na výstup lehkého podílu z druhého oplachového vibračního síta. Lehký podíl s vysokým obsahem ropných látek lze tedy využít materiálově, tedy rafinací ropy vhodné k dalšímu zpracování, energeticky jako alternativní fosilní palivo v topných zařízeních nebo může být vhodným způsobem odstraněn kupříkladu ve spalovnách odpadu. Linka dále zahrnuje rozvod technologické vody z usazovací nádrže, na který jsou napojeny oplachový třídič, oplachová vibrační síta a těžkosuspenzní separátor a rozvod technologické vody je dále napojen na usazovací nádrž a na zásobník technologické vody. Rozvod technologické vody zajišťuje dostatečný přísun technologické vody do všech součástí linky, kde je technologická voda nezbytná pro správný chod linky. A nakonec linka zahrnuje recyklační zařízení pro recyklaci technologické vody z usazovací nádrže napojené na výstup kalu z usazovací nádrže a na vedení recyklované vody z recyklačního zařízení do lokality těžby k biodegradačnímu zařízení. Využití neupravené technologické vody představuje největší výhodu této linky, neboť technologická voda není upravována a obsahuje kaly z těžkosuspenzní separace a je následně použita k vlhčení lokality těžby kontaminované zeminy, kde je přítomen biodegradabilní prostředek vyžadující vlhké prostředí.

Ve výhodném provedení recyklační zařízení zahrnuje těžkosuspenzní hydrocyklon opatřený výstupem kalu a magnetický separátor opatřený vstupem kalu z těžkosuspenzního hydrocyklonu. Magnetický separátor je opatřen výstupem vody z magnetického separátoru, který je veden do čerpadla, a výstupem magnetitu z magnetického separátoru, který je veden ·

4» 9 4 4 4 4 4 do zásobníku magnetitu. Čerpadlo je dále napojeno na vedení recyklované vody. Recyklační zařízení zajišťuje odlučování sedimentu od těžké suspenze pro vznik nové těžké suspenze a pro vedení sedimentu do lokality těžby, kde probíhá biodegradace kontaminované zeminy.

S výhodou linka dále zahrnuje zásobník těžké suspenze a zásobník magnetitu. Výstup zásobníku magnetitu a výstup magnetitu z magnetického separátoru je veden do zásobníku těžké suspenze a výstup těžké suspenze ze zásobníku těžké suspenze je veden do těžkosuspenzního separátoru. Takto připravená těžká suspenze je následně kontinuálně vedena do těžkosuspenzního separátoru pro oddělení lehkého a těžkého podílu z kontaminované zeminy a zajišťuje přípravu nové těžké suspenze pro optimální chod procesu dekontaminace podle tohoto vynálezu.

Linka dále ve výhodném provedeni zahrnuje zásobník hrubozrnné frakce kontaminované zeminy uspořádaný mezi výstupem kontaminované zeminy třídiče a vstupem kontaminované zeminy oplachového třídiče. Zásobník kontaminované zeminy zajišťuje optimální přívod kontaminované zeminy do oplachového třídiče a kontinualitu procesu.

Výhody způsobu dekontaminace zeminy znečištěné ropnými látkami a linky k provádění způsobu podle tohoto vynálezu spočívají zejména vtom, že využitím těžkosuspenzní separace jsou účinně eliminovány makroskopické ropné konglomeráty z hlavního proudu zeminy před zahájením její biodegradace, v rámci procesu těžkosuspenzní předúpravy je celý objem zeminy důkladně zhomogenizován a ideálně zvlhčen, což je důležité zejména v aridních oblastech, protože dostatečná vlhkost je jedním ze základních předpokladů úspěšné biodegradace. Vynález umožňuje aplikovat těžkosuspenzní separaci bez nároků na nákladný provoz vodního a kalového hospodářství, protože prací technologická voda je využita k vlhčení zeminy v rámci procesu biodegradace. Vynález je ve srovnání se známými postupy dekontaminace zemin výhodný a snadno realizovatelný, konkrétně významně eliminuje náklady na investičně a provozně nákladné kalové a vodní hospodářství těžkosuspenzní separace.

Objasnění výkresů

Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:

obr. 1 znázorňuje funkční schéma linky, obr. 2 znázorňuje blokové schéma provádění způsobu podle vynálezu.

• »

Rříklac/uskutečnění vynálezu

R.ozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.

Linka 1. pro dekontaminaci zeminy 3 znečištěné ropnými látkami ve formě makroskopických ropných konglomerátů je znázorněna na obr. 1. Způsob dekontaminace zeminy 3 znečištěné makroskopickými ropnými konglomeráty začíná při těžbě kontaminované zeminy 3 v určené lokalitě 4 těžby, která je výrazně znečištěna ropnými látkami. Zařízení 2 pro těžbu kontaminované zeminy 3 je zpravidla rypadlo či obdobný stroj, který je schopný vytěžit požadovanou kontaminovanou zeminu 3 a následně ji dovézt do zásobníku 5 pro skladování kontaminované zeminy 3. Následně je kontaminovaná zemina 3 přepravena do třídiče 6 pro předúpravu kontaminované zeminy 3 opatřeného ochranným roštem, kde dochází k oddělení hrubozrnných frakcí s velikostí nad 5 mm. Jemnozrnná frakce je následně přepravena zpět do lokality 4 těžby, kde probíhá samotná biodegradace, tedy odstraňování ropných látek pomocí mikroorganismů schopných degradovat ropné látky. Třídič 6 je opatřen výstupem 44, kterým je hrubozrnná frakce vedena do zásobníku 43 hrubozrnné frakce, odkud je hrubozrnná frakce výstupem 45 vedena do oplachového třídiče 12. Oplachový třídič 12 je vibračního typu a je opatřen rozvodem 27 technologické vody, na hrubozrnnou frakci je tedy přiváděna technologická voda pro její oplach. Oplachový třídič 12 je připojen na vstup 14 těžkosuspenzního separátoru 7, kam je vedena opláchnutá hrubozrnná frakce kontaminované zeminy 3, kde dochází k oddělení těžkého podílu 8 a lehkého podílu 9 z hrubozrnné frakce. Oplachový třídič 12 je dále opatřen výstupem 15 oplachu s kalem, který vede do usazovací nádrže 16.

Konstrukce těžkosuspenzního separátoru 7 určeného k separaci makroskopických ropných konglomerátů ze zeminy 3 musí být modifikována taj<, aby umožnila vynášení velkých objemů specificky těžší zeminy, tedy těžkého podílu á z těžkosuspenzního separátoru 7, např. vyšší otáčky vynášecího šneku apod. V těžkosuspenzním separátoru 7 se z kontaminované zeminy 3 oddělí lehký podíl 9 ve formě makroskopických ropných konglomerátů v tuhém i polotuhém stavu se specifickou hmotností v rozmezí od 900 do 1500 kg/m³. Lehký podíl 9 je veden výstupem 20 z těžkosuspenzního separátoru 7 na druhé oplachové síto 19, kde dochází k oplachu lehkého podílu 9 technologickou vodou, přiváděnou rozvodem 27 technologické vody. Dále je opláchnutý lehký podíl výstupem 26 » > > i lehkého podílu 9 z druhého oplachového vibračního síta 19 veden do topného zařízení 25, kde dochází k likvidaci tohoto lehkého podílu 9. Druhé oplachové vibrační síto 19 je dále opatřeno výstupem 47 oplachu s kalem, pro odvod oplachu a kalu z druhého oplachového vibračního síta 19 do usazovací nádrže 16.

Současně se v těžkosuspenzním separátoru 7 oddělí těžký podíl 8 tvořený homogenní směsí kontaminované zeminy 3, zbytkových ropných látek a technologické vody zbavených ropných konglomerátů se specifickou hmotností vyšší než 2000 kg/m³. Těžký podíl 8 je dále veden výstupem 18 těžkého podílu z těžkosuspenzního separátoru 7 na první oplachové vibrační síto 17, kde dochází k oplachu těžkého podílu 8 technologickou vodou přiváděnou rozvodem 27 technologické vody. Z prvního oplachového vibračního síta 17 je těžký podíl 8 veden výstupem 23 těžkého podílu 8 do drtiče 21 těžkého podílu 8, odkud je nadrcený těžký podíl 8 veden výstupem 24 nadrceného těžkého podílu 8 zpět do lokality 4 těžby do biodegradačního zařízeni 10, kde prostřednictvím biodegradačního prostředku 11 dochází k biodegradaci. Biodegradační zařízení 10 je vytvořeno jako zpevněná plocha, která je zabezpečená proti úniku kontaminantů do životního prostředí, kam je pravidelně přiváděn biodegradační prostředek 11 v podobě vhodné mikrobiální kultury schopné degradovat kontaminující ropné látky. První oplachové vibrační síto 17 je dále opatřeno výstupem 46 oplachu s kalem, pro odvod oplachu a kalu z prvního oplachového vibračního síta 17 do usazovací nádrže 16.

Do těžkosuspenzního separátoru 7 je přiváděna těžká suspenze, která je uchovávána v zásobníku 38 těžké suspenze. Ze zásobníku 39 magnetitu je výstupem 40 magnetitu dávkován do zásobníku 38 těžké suspenze čerstvý magnetit, který se v zásobníku 38 těžké suspenze smísí s magnetitovým koncentrátem vzniklým v magnetickém separátoru 34 z dříve použité těžké suspenze přiváděným výstupem 41 magnetitu z magnetického separátoru 34. Takto dochází k recyklaci těžké suspenze a jejímu maximálnímu využití. Výstupem 42 těžké suspenze ze zásobníku 38 je těžká suspenze vedena to těžkosuspenzního separátoru 7. Magnetický separátor 34 je dále opatřen vstupem kalu z těžkosuspenzního hydrocyklonu 31, který je z těžkosuspenzního hydrocyklonu 31 odváděn výstupem 33 kalu z těžkosuspenzního hydrocyklonu 31. Těžkosuspenzní hydrocyklon 31 je dále opatřen výstupem 48 technologické vody, tzv. slivem hydrocyklonu, pro odvod technologické vody do usazovací nádrže 16.

Usazovací nádrž 16, do které jsou svedeny výstupy (46, 47, 48, 15) oplachu s kalem je dále opatřena výstupem 32 kalu z usazovací nádrže 16, který vede kal do těžkosuspenzního hydrocyklonu 31 a je napojena na rozvod 27 technologické vody zajišťující oplachy v celé » > >

li nce 1. Rozvod 27 technologické vody je dále napojen na zásobník 30 čisté technologické vody pro její kontinuální doplnění v případě potřeby.

Funkce linky 1 podle vynálezu je schematicky znázorněna na obr. 2, s využitím obr. 1. Linkou 1 podle vynálezu bylo dekontaminováno 150 t kontaminované písčité zeminy 3 obsahující 25 % hmotn. ropných látek ve formě zvětralé ropy a makroskopických ropných konglomerátů. Dekontaminace začala těžbou A kontaminované zeminy 3 v lokalitě 4 těžby. Zemina 3 se přepravila k lince 1., kde se provedlo třídění B kontaminované zeminy 3 na hrubozrnnou frakci > 5 mm a na jemnozrnnou frakci s 5 mm. U jemnozrnné frakce následovala její přeprava F zpět do lokality 4 těžby, kde proběhla její biodegradace G v biodegradačním zařízení 10 za aplikace biodegradabilního prostředku 11 tvořeného bakteriálním kmenem Shewanella haliotis F1 uloženého v CCM - České sbírce mikroorganismů Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, Tvrdého 14, 602 00 Brno pod depozitním číslem vzorku CCM 8486: Shewanella haliotis F1. V jiných příkladech uskutečnění může být využit jakýkoli jiný vhodný bakteriální kmen. U hrubozrnné frakce proběhla těžkosuspenzní separace C v těžké suspenzi, která byla tvořena suspenzí magnetitu ve vodě. V jiném příkladu uskutečnění může být těžká suspenze tvořena suspenzí jílovitých látek ve vodě s obsahem vodního skla. Hustota použité těžké suspenze byla 1500 kg/m³. Lehký podíl 9 z těžkosuspenzní separace C se zpracoval spalováním D v topném zařízení 25, případně může být využit i jinými výše popsanými způsoby. Těžký podíl 8 těžkosuspenzní separace C se zpracoval drcením E a následovala jeho přeprava F zpět do lokality 4 těžby, kde se podrobil biodegradaci společně s jemnozrnnou frakcí z třídění B. U těžkosuspenzní separace C se prováděla recyklace H technologické vody a těžké suspenze, kde těžká suspenze se vracela do procesu těžkosuspenzní separace C a technologická voda se částečně vracela do těžkosuspenzní separace C a částečně byla použita pro vlhčení při biodegradaci G.

» i ·

V následující tabulce jsou uvedeny koncentrace ropného znečištění kontaminované zeminy 3 v produktech jednotlivých fází dekontaminace:

Produkt	Hmotnostní výnos (% hmotn.)	Obsah ropných látek (% hmotn.)
kontaminovaná zemina	100,0	24,9
jemnozrnná frakce á 5 mm	38,2	23,1
lehký podíl z těžkosuspenzní separace	7,1	87,5
těžký podíl z těžkosuspenzní separace	54,7	18,0
směs jemnozrnné frakce a těžkého podílu před biodegradací	92,9	20,1
dekontaminovaná zemina po biodegradací	92,9	1,9

Průmyslová využitelnost

Způsob a linku pro dekontaminaci zeminy znečištěné ropnými látkami lze využít zejména v oblastech, kde dochází k silné kontaminaci přirozeného prostředí, zejména zeminy, ropnými konglomeráty.

vztahových značek linka zařízení pro těžbu kontaminované zeminy kontaminovaná zemina lokalita těžby zásobník kontaminované zeminy třídič těžkosuspenzní separátor těžký podíl z těžkosuspenzního separátoru lehký podíl z těžkosuspenzního separátoru biodegradační zařízení biodegradační prostředek oplachový třídič výstup hrubozrnné frakce kontaminované zeminy vstup hrubozrnné frakce kontaminované zeminy do těžkosuspenzního separátoru výstup oplachu s kalem z oplachového třídiče usazovací nádrž první oplachové vibrační síto výstup těžkého podílu z těžkosuspenzního separátoru druhé oplachové vibrační síto výstup lehkého podílu z těžkosuspenzního separátoru drtič těžkého podílu z těžkosuspenzního separátoru vstup těžkého podílu do drtiče výstup těžkého podílu z prvního oplachového vibračního síta výstup nadrceného těžkého podílu z drtiče topné zařízení výstup lehkého podílu z druhého oplachového vibračního síta rozvod technologické vody recyklační zařízení pro recyklaci technologické vody vedení recyklované vody zásobník technologické vody těžkosuspezní hydrocyklon výstup kalu z usazovací nádrže výstup kalu z těžkosuspenzního hydrocyklonu magnetický separátor ♦

9 vstup kalu do magnetického separátoru čerpadlo výstup vody z magnetického separátoru zásobník těžké suspenze zásobník magnetitu výstup magnetitu ze zásobníku magnetitu výstup magnetitu z magnetického separátoru výstup těžké suspenze ze zásobníku těžké suspenze zásobník hrubozrnné frakce kontaminované zeminy výstup hrubozrnné frakce vy^tup hrubozrnné frakce výstup oplachu s kalem z prvního oplachového vibračního síta výstup oplachu s kalem z druhého oplachového vibračního síta výstup technologické vody z těžkosuspenzního hydrocyklonu těžba kontaminované zeminy v lokalitě těžby třídění na hrubozrnnou a jemnozrnnou frakci těžkosuspenzní separace na lehký podíl a těžký podíl spalování nebo jiné zpracování lehkého podílu drcení těžkého podílu přeprava biodegradace recyklace technologické vody a těžké suspenze

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob dekontaminace zemin znečištěných ropnými látkami ve formě ropných konglomerátů, při kterém se nejprve těží kontaminovaná zemina, dále se provádí předúprava kontaminované zeminy tříděním frakcí, následně se kontaminovaná zemina separuje těžkosuspenzní separací, a nakonec se předupravená zemina biodegraduje, vyznačující se t í m, že při těžkosuspenzní separaci se jako lehký podíl oddělí makroskopické ropné konglomeráty v tuhém a/nebo polotuhém stavu a/nebo agregáty zeminy s ropnými konglomeráty, se specifickou hmotností v rozmezí od 900 do 1500 kg/m³ s velikostí alespoň 1 mm a současně se oddělí těžký podíl tvořený homogenní směsí zeminy, zbytkových ropných látek a technologické vody z těžkosuspenzní separace, se specifickou hmotností vyšší než 2000 kg/m³, který se po oddělení zbaví zbytků zatěžkávadla a odvodní na vibračním sítě nebo gravitačně na obsah vlhkosti v rozmezí 10 až 50 % hmotn., a následně se odvodněný těžký podíl biodegraduje, přičemž pro jeho dodatečné vlhčení během biodegradace se použije technologická voda z těžkosuspenzní separace.
2. 2. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j i c i se t í m, že při těžkosuspenzní separaci se oddělí 0,1 až 40 % hmotn. lehkého podílu a 60 až 99,9 % hmotn. těžkého podílu.
3. 3. Způsob podle některého z nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že lehký podíl se následně použije jako alternativní palivo v topném zařízení.
4. 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že lehký podíl se následně spálí ve spalovně odpadů.
5. 5. Způsob podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že lehký podíl se následně rafinuje.
6. 6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zatěžkávadlo se po těžkosuspenzní separaci zachytí a recirkuluje k přípravě nové těžké suspenze.
7. 7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že jako zatěžkávadlo se použije jemnozrnný materiál nerozpustný ve vodě, jehož specifická hmotnost je minimálně 1300 kg/m³.

   Λ

   9 9

   9 3 9

   9*9 * » · » 3 9 • 3 · · ·3

   9 9 9 · ·9

   393**9 · 9*

   3 9 9 99

   Jití 9 39♦ 9
8. 8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že pro biodegradaci těžkého podílu z těžkosuspenzní separace se použije bakteriální kmen Shewanella haliotis F1 uloženým

   PřiróďoWěckě=Takutty“~MaWytovy^pod depozitním číslem vzorku CCM SASGPShěwaněffa^fíalibfi^FA.^
9. 9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že těžký podíl se po těžkosuspenzní separaci třídí dle zrnitosti, přičemž hrubozrnné frakce se před následnou biodegradaci drtí nebo melou na jemnozrnnější frakce v řádu jednotek mm až jednotek cm.
10. 10. Linka (1) k provádění dekontaminace zeminy znečištěné ropnými látkami ve formě makroskopických ropných konglomerátů způsobem podle některého z nároků 1 až 9, zahrnující zařízení (2) pro těžbu kontaminované zeminy (3) v lokalitě (4) těžby, alespoň jeden zásobník (5) pro skladování kontaminované zeminy (3), alespoň jeden třídič (6) pro předúpravu kontaminované zeminy (3) tříděním jemnozrnné a hrubozrnné frakce, alespoň jeden těžkosuspenzní separátor (7) pro oddělení těžkého podílu (8) a lehkého podílu (9) hrubozrnné frakce kontaminované zeminy (3), a biodegradační zařízení (10) pro dekontaminaci jemnozrnné frakce kontaminované zeminy (3) v lokalitě (4) pomocí , biodegradačního prostředku (11), vyznačující se tím, že dále=zahmtije^‘f ......

    ”7-0ptachovy třídič (12) uspořádaný za třídičem (6), kde výstup (13) hrubozrnné frakce kontaminované zeminy (3) z oplachového třídiče (12) je připojen na vstup (14) těžkosuspenzního separátoru (7) a výstup (15) oplachu s kalem z oplachového třídiče (12) je veden do usazovací nádrže (16)ý

    - dáte zahmuje první oplachové vibrační síto (17) uspořádané za těžkosuspenzním separátorem (7), na které je přiveden výstup (18) těžkého podílu (8) z těžkosuspenzního separátoru (7), který tvoří hrubozrnná frakce kontaminované zeminy (3) se specifickou hmotností vyšší než 2000 kg/m³;. «...

    - dále: zahrnuje druhé oplachové vibrační síto (19) uspořádané za těžkosuspenzním separátorem (7), na které je přiveden výstup (20) lehkého podílu (9) z těžkosuspenzního separátoru (7), který tvoří makroskopické ropné konglomeráty se specifickou hmotností od 900 do 1500 kg/m³ a velikostí alespoň 1 mm, • · /- přičemž výstupy (46, 47) oplachu s kalem a těžkou suspenzí z prvního oplachového vibračního síta (17) a z druhého oplachového vibračního síta (19) jsou svedeny do usazovací nádrže (16) ‘ /L—-x ^dále zahrnuje drtič (21) těžkého podílu (8) z těžkosuspenzního separátoru (7), na jehož vstup (22) je napojen výstup (23) prvního oplachového vibračního síta (17), přičemž výstup (24) drtiče (21) s nadrceným těžkým podílem (8) je veden zpět do lokality (4) těžby k biodegradačnímu zařízení (10)/

    --- dáte^zahmej» alespoň jedno zařízení ze skupiny sklad, spalovna, topné zařízeni (25), rafinérie, pro zpracování lehkého podílu (9), napojené na výstup (26) lehkého podílu (9) z druhého oplachového vibračního síta (19)/ — dáfe^žářffRujS’rozvod (27) technologické vody z usazovací nádrže (16), na který jsou napojeny oplachový třídič (12), oplachová vibrační síta (17, 19) a těžkosuspenzní separátor (7), přičemž rozvod (27) technologické vody je napojen na usazovací nádrž (16) a na zásobník (30) technologické vody,’ J asJtakoirec=3ai5mp}eF recyklační zařízení (28) pro recyklaci technologické vody z usazovací nádrže (16) napojené na výstup (32) kalu z usazovací nádrže (16) a na vedení (29) recyklované vody z recyklačního zařízení (28) do lokality (4) těžby k biodegradačnímu zařízení (10).
11. 11. Linka podle nároku 10, vyznačující se tím, že recyklační zařízení (28) zahrnuje těžkosuspenzní hydrocyklon (31) opatřený výstupem (33) kalu a magnetický separátor (34) opatřený vstupem (35) kalu z těžkosuspenzního hydrocyklonu (31), kde magnetický separátor (34) je opatřen výstupem (37) vody z magnetického separátoru (34), který je veden do čerpadla (36), a výstupem (41) magnetitu z magnetického separátoru (34), který je veden do zásobníku (38) magnetitu, přičemž čerpadlo (36) je napojeno na vedení (29) recyklované vody.
12. 12. Linka podle nároku 11,vyznačující se tím, že dále zahrnuje zásobník (38) těžké suspenze a zásobník (39) magnetitu, přičemž výstup (40) zásobníku (39) magnetitu a výstup (41) magnetitu z magnetického separátoru (34) je veden do zásobníku (38) těžké suspenze a výstup (42) těžké suspenze ze zásobníku (38) těžké suspenze je veden do těžkosuspenzního separátoru (7).

    i i » f »4
13. 13. Linka podle některého z nároků 10 až 12, vyznačující se tím, že dále zahrnuje zásobník (43) hrubozrnné frakce kontaminované zeminy (3) uspořádaný mezi výstupem (44) hrubozrnné frakce třídiče (6) a vstupem (45) hrubozrnné frakce oplachového třídiče (12).