CZ305438B6

CZ305438B6 - Způsob odstraňování šestimocného chromu ze znečištěných podzemních vod

Info

Publication number: CZ305438B6
Application number: CZ2014-699A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Tylčer; Zdenka Szurmanová; Marcel Cron; Michael Komárek; Hana Šillerová; Martin Novák; Vladislav Chrastný; Eva Přechová; Jan Čuřík
Original assignee: Aqd- Envitest, S.R.O.; Česká zemědělská univerzita v Praze; Česká Geologická Služba
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2015-09-16
Also published as: CZ2014699A3

Abstract

Řešení popisuje využití levných činidel pro odstraňování šestimocného chromu při ex situ sanacích podzemních vod, znečištěných tímto kontaminantem. Šestimocný chrom je redukován na podstatně méně toxický a méně rozpustný trojmocný chrom při vzestupném průtoku dekontaminační kolonou, naplněnou směsí odpadního pivovarského mláta a odpadu z měkkého železa, vzniklého jako odpad při třískovém obrábění.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu odstraňování šestimocného chrómu z čerpané podzemní vody při ex sítu sanacích podzemních vod, znečištěných tímto kontaminantem.

Dosavadní stav techniky

Důsledkem využívání sloučenin šestimocného chrómu v některých průmyslových odvětvích je mnoho lokalit s historickým znečištěním podzemních vod tímto kontaminantem, který je velmi toxický a v horninovém prostředí také vysoce mobilní.

Běžným způsobem sanace takových podzemních vod je jejich čerpání z vrtů, přečišťování vhodnou technologií a zapouštění zpět do podzemí. Sanační systémy dosud využívají pro odstraňování šestimocného chrómu z čerpaných podzemních vod v zásadě technologie, které se jinak používají při čištění odpadních vod z výrobních procesů.

Nejběžněji se využívají vhodné chemikálie pro redukci šestimocného chrómu na trojmocný s jeho následným vysrážením. Redukce vyžaduje kyselé prostředí a proto je nutno vodu nejdříve okyselovat. Při redukci vzniká velké množství kalu, který je nutno následně likvidovat. Odpadovou vodu je třeba před zpětným zapouštěním fdtrovat a provzdušňovat. Alternativně se k využití nabízejí také modernější avšak nákladnější metody, mezi které patří například elektrochemické a membránové procesy, iontová výměna a jiné.

V poslední době se jeví pro sanaci lokalit s šestimocným chromém jako velmi nadějná aplikace nanoželeza přímo do podzemních vod (sanace in šitu). Problémem však zůstává dočišťování periférií takto sanovaného kontaminačního mraku, kde jsou již koncentrace šestimocného chrómu nízké, avšak stále nad úrovní akceptovatelnosti z hlediska ochrany životního prostředí.

Podstata vynálezu

Předmětný vynález se týká způsobu odstraňování šestimocného chrómu z kontaminované podzemní vody s využitím vysušeného pivovarského mláta a odpadu z měkkého železa, získaného z třískového obrábění.

Kontaminovaná podzemní voda je vrtem čerpána z vrtu a vedena do dekontaminační kolony, naplněné směsí vysušeného pivovarského mláta a pilin. Voda prochází vzestupně kolonou, kde dochází k redukci šestimocného chrómu na chrom trojmocný, který je podstatně méně toxický, podstatně méně ve vodě rozpustný a méně mobilní. Část trojmocného chromuje v koloně sorpcí vázána na mláto.

Voda vystupující z dekontaminační kolony je při sanacích zpravidla zapouštěna přes zasakovací vrty nebo rýhy zpět do podzemí, případně může být vypouštěna do povrchového recipientu.

Pokud by byla koncentrace zbylého trojmocného chrómu na výstupu z kolony vyšší, než jsou úředně stanovené sanační limity pro podzemní vodu předmětné lokality, popřípadě než limity pro vypouštění do povrchového recipientu, bylo by zapotřebí vodu dále dočišťovat. Toto dočištění by bylo možno realizovat klasickými postupy - nejsnáze například vysrážením trojmocného chrómu v alkalickém prostředí na hydroxid chromitý sjeho následnou sedimentací. Za výstup vody

- 1 CZ 305438 B6 z dekontaminační kolony se musela pro tento účel zařadit dekantační nádrž s dávkovačem vhodného hydroxidu, např. louhu, popřípadě ještě usazovák a pískový kontinuální filtr.

Samotná dekontaminačn! kolona pro šestimocný chrom sestává z jednoduché nádoby vhodného rozměru (nejlépe o objemu kolem 1 m³), která je naplněna směsí pivovarského mláta a pilin z měkkého železa v hmotnostním poměru cca 6:1 až 10:1. V obou případech jde o levné a snadno dostupné odpadní materiály z výroby piva, resp. třískového obrábění, které byly vytipovány na základě laboratorních výzkumů. Pro zvýšení sorpční kapacity náplně kolony (a také pro snazší manipulaci při její přípravě) se použije vysušené mláto, které mívá obsah sušiny kolem 40 %. Mláto má v tomto stavu sypnou konzistenci. Koeficient filtrace ručně upěchované směsi pro vodu je řádu EXP-5 m.s“¹, což při výšce náplně 1 m odpovídá řádově jedné hodině doby zdržení vody při jejím průchodu kolonou. Odpovídající denní průtok vody na 1 m² plochy horizontálního průřezu náplně kolony (tj. jednotkový výkon zařízení) činí kolem 3 až 4 m³/den.

Použitá náplň dekontaminačn! kolony je nebezpečným odpadem, který se musí zneškodňovat způsoby, které budou kompatibilní s odpadovou legislativou. Nejvhodnějším běžným řešením je spalovna.

Vynález reprezentuje environmentálně šetrnější a na kontrolu provozních podmínek podstatně jednodušší alternativu ve srovnání s klasickými metodami chemického čištění vod s kontaminací šestimocným chromém. Oba tyto faktory mají specifickou důležitost právě v terénních podmínkách, v jakých probíhají sanace podzemních vod.

Objasněni výkresů

Obr. 1 Schéma uspořádání celého zařízení pro odstraňování šestimocného chrómu z vody v dekontaminační koloně podle tohoto vynálezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Technologie, která je předmětem patentu, byla s úspěchem odzkoušena v několikaměsíčním provozu v reálných podmínkách na lokalitě ve Zlatých Horách. Jde o lokalitu s kontaminací podzemních vod šestimocným chromém, která vznikla v minulosti jako důsledek dlouhodobých úniků kapalných lázní se škodlivinami z provozu pokovování.

Zkušební provoz byl realizován ve dnech 5. 6. 2014 až 25. 8. 2014 a navazoval na předběžné terénní pokusy a pilotní zkoušky, realizované na téže lokalitě v roce 2013. Celý pokus byl monitorován z hlediska kvantity a kvality vody, tj. kontrolou průtoku vody a koncentrace chrómu na vstupu a výstupu z dekontaminační kolony.

Podzemní voda byla čerpána pomocí ponorného čerpadla ze sanačního vrtu nejprve do vyrovnávací nádrže, jejímž účelem bylo zajistit stabilizovaný nátok kontaminované vody do dekontaminační kolony.

Pro utrácení vyčištěné vody po vzestupném průtoku dekontaminační kolonou byla v daném případě s výhodou využita čistírna odpadních vod podniku VELOBEL s.r.o., v jehož areálu byla sanace prováděna. Vyčištěnou vodu tak již nebyla třeba v sanačním systému samostatně zbavovat zbytkového trojmocného chrómu. Čistička odpadních vod společně s neutralizační stanicí zpracovává odpadní vody ze současné výroby společnosti VELOBEL, s.r.o., které jsou podobného charakteru jako znečištěné podzemní vody, tj. s vysokým obsahem kovů.

Celá dekontaminační sestava byla propojena PVC hadicemi průměru 3/8 a doplňovaly ji vodoměry ke sledování průtoku a celkového množství podzemní vody protékající dekontaminační jednotkou a vzorkovací ventily sloužící k odběru vzorků podzemní vody v průběhu pokusu.

Hlavní částí celé sestavy je dekontaminační kolona. Tu prezentoval komerčně vyráběný víceúčelový plastový kontejner IBC o objemu 1 m³, dodávaný již s vyztužovacím košem, do kterého je vložen. Kontejner byl v horní a spodní části opatřen průchodkami a armaturami pro napojení nátokové resp. výtokové hadice. Do spodní části kontejneru je na podpůrné segmenty vložen kovový rošt, sloužící jako dnová základna pro náplň dekontaminační kolony. Náplň kolony byla původně vkládána do síťoviny, avšak jako vhodnější řešení se ukázalo použití netkané mulčovací textilie (Slunotex 50). Celá náplň byla shora přiryta dalším vymezovacím kovovým roštem. Ke spodnímu roštu byl připevněn rozvaděč pro vstup vody do dekontaminační kolony. Rozvaděč byl proveden jako spirálovitě stočená PVC hadice průměru 3/8, opatřená v rozestupech provrtanými dírkami průměru 1 mm.

Popisované sestavení dekontaminační kolony ilustrují připojené obrázky 1 až 10.

Provoz zařízení v reálných podmínkách probíhal nepřetržitě po celkovou dobu 82,8 dnů (1989 hodin) při průměrném průtoku vody dekontaminační kolonou 3,33 m³/den.

Průměrná koncentrace šestimocného chrómu na vstupu do dekontaminační kolony podle výsledků periodického vzorkování v týdenních intervalech byla 0,762 mg/1 (krajní hodnoty 0,206 až 1,06 mg/1). Paralelně byly prováděny analýzy na obsah chrómu celkového. Ty potvrdily, že veškerý ve vstupní vodě přítomný chrom je reprezentován chromém šestimocným. Koncentrace šestimocného chrómu na výstupu z dekontaminační kolony byla trvale na nízké úrovni - vesměs pod mezí detekce - a ještě poslední vzorek těsně před ukončením pokusu vykazoval hodnotu 0,059 mg/1, což odpovídá účinnosti 92,6 %. To potvrzuje, že kapacita dekontaminační kolony pro odstraňování šestimocného chrómu ještě nebyla zdaleka vyčerpána ani po oněch 82,8 dnech provozu.

Náplň dekontaminační kolony byla po ukončení pokusu předána k zneškodnění ve spalovně nebezpečného odpadu.

Claims

1. Způsob odstraňování šestimocného chrómu při sanaci podzemních vod, vyznačující se tím, že z vrtu čerpaná kontaminovaná voda prochází dekontaminační kolonou s náplní směsi odpadního pivovarského mláta a odpadu z měkkého železa.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr směsi odpadního pivovarského mláta a odpad z měkkého železa je 6 : 10 až 10 : 1.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že odpadem z měkkého železa je odpad z třískového obrábění ve formě pilin, třísek nebo špon.

4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že pro směs se použije vysušené mláto s obsahem sušiny okolo 40 % hmotn.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že voda proudí přes náplň dekontaminační kolony vzestupně.

1 výkres