CZ31819U1

CZ31819U1 - A granular filtering material based on modified natural aluminosilicates

Info

Publication number: CZ31819U1
Application number: CZ2018-34944U
Authority: CZ
Inventors: Pavel Špaček; Jiří Hendrych; Zuzana Honzajková; Jiří Mikeš
Original assignee: TERAMED, s.r.o.
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2018-05-28

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká zrnitého filtračního materiálu na bázi modifikovaných přírodních hlinitokřemičitanů pro odstraňování zejména těžkých kovů ze srážkových smyvů ze zpevněných ploch a povrchů v oblasti sídel, průmyslových areálů a jiných urbanizovaných území s antropogenními vlivy.The technical solution relates to a granular filter material based on modified natural aluminosilicates for removal of heavy metals in particular from rainfall washes from hard surfaces and surfaces in areas of settlements, industrial areas and other urbanized areas with anthropogenic influences.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Decentralizované hospodaření se srážkovými vodami s následnou retencí, využitím či vsakováním do horninového prostředí je jedním z nezbytných nástrojů v oblasti opatření směřujících ke zmírnění negativních dopadů sucha a zvýšení retence vody v krajině. Někdy je však otázkou obsah některých znečišťujících látek ve srážkových vodách odtékajících ze zpevněných ploch.Decentralized rainwater management with subsequent retention, utilization or seepage into the rock environment is one of the necessary tools in the area of measures aimed at mitigating negative impacts of drought and increasing water retention in the landscape. However, sometimes the question is the content of some pollutants in rainwater draining from hard surfaces.

Při srážkové činnosti dochází vlivem mokré a suché depozice a zejména vlivem vnosu kontaminantů způsobeného lidskou činností v podobě úkapů a smyvu korozních produktů z kovových povrchů k tomu, že je ve srážkovém smyvu z takových ploch obsaženo zvýšené množství různých znečišťujících látek.During precipitation, due to wet and dry deposition and especially due to the introduction of contaminants caused by human activity in the form of dripping and shear of corrosive products from metal surfaces, an increased amount of various pollutants is contained in such precipitation.

K tomuto jevu dochází zejména u srážkových smyvů ze zpevněných ploch a povrchů v oblasti sídel, průmyslových areálů a jiných urbanizovaných území s antropogenními vlivy.This phenomenon occurs especially in rainfall from hard surfaces and surfaces in the area of settlements, industrial areas and other urbanized areas with anthropogenic influences.

Nejvyšší zátěž je přirozeně obsažena v tak zvaném prvním smyvu, kdy dochází k mechanickému odplavení a rozpuštění přítomných znečišťujících látek a korozních produktů vlivem přítomné srážkové vody. Je žádoucí tento první smyv separovat v rámci celého objemu srážkové vody pocházející ze srážkové události, neboť jsou v něm kontaminanty relativně zakoncentrovány a zároveň nejsou zrnitý filtrační materiál a zařízení, v němž je uložen, tolik hydraulicky namáhány, jako kdyby byly vystaveny protékajícímu objemu veškeré srážkové vody vzniklé při srážkové události.The highest load is naturally contained in the so-called first shear, when the present pollutants and corrosive products are mechanically washed away and dissolved by the presence of rainwater. It is desirable to separate this first wash over the entire volume of rainwater resulting from a precipitation event, since the contaminants are relatively concentrated therein, and at the same time, the granular filter material and the equipment in which it is stored are not so hydraulically stressed as if exposed water resulting from a precipitation event.

Zrnitý filtrační materiál je s výhodou uložený v zařízení v podobě sorpční komory popsané v CZ 31015U1 a má charakter zrnitého protékaného nehybného lože, skrz které proudí vhodnou rychlostí první smyv srážkové vody. Jeho charakter je daný chemickým složením, procesem zpracování a velikostní frakcí částic.The granular filter material is preferably embedded in the sorption chamber device described in CZ 31015U1 and has the character of a granular flowing stationary bed through which the first rainwater washes flow at a suitable rate. Its character is determined by its chemical composition, processing process and particle size fraction.

Ve své podstatě tak dochází k naplňování požadavků ČSN 759010 Vsakovací zařízení srážkových vod a TNV 759011 Hospodaření se srážkovými vodami.In essence, the requirements of ČSN 759010 Rainwater Infiltration Device and TNV 759011 Rainwater Management are fulfilled.

V dané oblasti se k využití nabízí řada filtračních materiálů a sorpčních přípravků, avšak mnohdy je cena relativně vysoká nebo je sorpční kapacita a tím i životnost relativně dost omezená, což reflektuje uvedené technické řešení.Many filtration materials and sorption preparations are available for use in this field, but often the price is relatively high or the sorption capacity and thus the service life is relatively limited, which reflects the mentioned technical solution.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstatou technického řešení je zrnitý filtrační materiál na bázi modifikovaných přírodních hlinitokřemičitanů podle navrženého technického řešení vhodný pro odstraňování těžkých kovů z prvního smyvu srážkových vod pocházejících ze zpevněných ploch urbanizovaného území. Materiál obsahuje částice o velikosti 0,5 až 20 mm. Je nadrcený a podroben síto vání naThe essence of the technical solution is a granular filter material based on modified natural aluminosilicates according to the proposed technical solution suitable for removing heavy metals from the first shear of rainwater coming from the hardened areas of the urbanized area. The material contains particles of 0.5 to 20 mm in size. It is crushed and subjected to sieving on

- 1 CZ 31819 U1 požadovanou frakci velikosti částic a promytý vodou.The desired particle size fraction and washed with water.

Materiál je navrstvený v nehybném filtračním loži, které je protékáno zpracovávaným prvním smyvem srážkových vod.The material is superimposed in a stationary filter bed which flows through the first rainwater wash to be processed.

Materiál je dobře soudržný a pevný a při používání nedochází k jeho mechanické degradaci.The material is well cohesive and strong and does not degrade mechanically during use.

Materiál obsahuje alespoň 40 % hmotn. přírodních hlinitokřemičitanů a až 60 % hmotn. tvoří přídavná pojivá, která mohou být s výhodou typu hydraulických nebo latentně hydraulických pojiv. Vlivem přídavku pojiv vykazuje materiál vyšší pevnost a mechanickou odolnost.The material comprises at least 40 wt. % of natural aluminosilicates and up to 60 wt. they comprise additional binders, which may preferably be of the hydraulic or latent-hydraulic type. Due to the addition of binders, the material shows higher strength and mechanical resistance.

Přírodní hlinitokřemičitany zastoupené v materiálu obsahují alespoň jeden minerál ze skupiny zahrnující albit, heulandit, klinoptilolit, natrolit, celadonit, mullit, chrysotil, muscovit, kalcit, hatrurit, orthoklas, montmorillonit, illit, kaolinit, halloysit, přičemž obsah celkového množství uvedených minerálů je alespoň 25 % hmotn. vztaženo k přírodním hlinitokřemičitanům.The natural aluminosilicates present in the material comprise at least one mineral of the group consisting of albite, heulandite, clinoptilolite, natrolite, celadonite, mullite, chrysotile, muscovite, calcite, hatrurite, orthoclase, montmorillonite, illite, kaolinite, halloysite. 25 wt. based on natural aluminosilicates.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Příklad 1Example 1

Zrnitý filtrační materiál pro úpravu prvního smyvu srážkových vod byl získán tak, že přírodní dobře soudržný hlinitokřemičitan na bázi zeolitu byl podrcen a byla vysítována frakce o velikosti částic 4 až 6 mm, která byla promyta vodou a materiál připraven k použití.The particulate filter material for the first rainwater shear was obtained by crushing the natural well-cohesive zeolite-based aluminosilicate and sieving a 4-6 mm particle size fraction which was washed with water and the material ready for use.

Rentgenovou analýzou byl zjištěn obsah následujících složek: heulandit 40 % hmotn., klinoptilolit 35 % hmotn., muscovit 5 % hmotn.X-ray analysis revealed the content of the following components: heulandite 40 wt%, clinoptilolite 35 wt%, muscovit 5 wt%.

Zjištěná imobilizační kapacita pro vybrané těžké kovy byla pro měď 12 mg/g a pro zinek 7 mg/g.The detected immobilization capacity for selected heavy metals was 12 mg / g for copper and 7 mg / g for zinc.

Příklad 2Example 2

Zrnitý filtrační materiál pro úpravu prvního smyvu srážkových vod byl získán tak, že 5 hmotnostních dílů vstupního jemnozmného přírodního hlinitokřemičitanů typu fylosilikátu bylo smícháno se 3 hmotnostními díly Portlandského cementu a se 2 hmotnostními díly elektrárenského popílku. Ke směsi sypkých hmot bylo přidáno potřebné množství vody pro vytvoření homogenní dobře míchatelné pasty. Pasta byla ponechána 15 dnů na vzduchu tuhnout, tvrdnout a sušit. Následně byla ztuhlá vytvrzená pasta podrcena a vysítována frakce o velikosti částic 5 až 8 mm, která byla promyta vodou a připravena k použití.The granular filter material for first rainwater shear treatment was obtained by mixing 5 parts by weight of the fine-grained phyllosilicate-type natural aluminosilicate with 3 parts by weight of Portland cement and 2 parts by weight of fly ash. The necessary amount of water was added to the bulk material mixture to form a homogeneous well-miscible paste. The paste was allowed to air, set and dry for 15 days. Subsequently, the solidified cured paste was crushed and sieved a 5 to 8 mm particle size fraction, which was washed with water and ready for use.

Rentgenovou analýzou byl zjištěn obsah následujících složek: mullit 20 % hmotn., hatrurit 10 % hmotn., muscovit 10 % hmotn.X-ray analysis showed the following components: mullite 20 wt%, hatrurite 10 wt%, muscovit 10 wt%.

Zjištěná imobilizační kapacita pro vybrané těžké kovy byla pro měď 48 mg/g a pro zinek 22 mg/g.The immobilization capacity found for selected heavy metals was 48 mg / g for copper and 22 mg / g for zinc.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zrnitý filtrační materiál pro úpravu smyvů srážkových vod ze zpevněných ploch na bázi přírodních hlinitokřemičitanů je snadno manipulovatelný a upotřebitelný, princip jeho fůnkce je založený na imobilizaci znečišťujících látek ve smyvu obsažených, zejména těžkých kovů. Materiál je cenově dostupný, proces jeho zpracování a úpravy je dobře technologicky proveditelný, výchozí suroviny jsou dostupné, imobilizační kapacita pro těžké kovy je vysoká a životnost dlouhá. Po uplynutí doby životnosti se vzhledem k nízké pořizovací ceně a chemickéThe granular filter material for the treatment of rainwater washes from hard surfaces based on natural aluminosilicates is easy to handle and use, the principle of its function is based on the immobilization of pollutants in the shear contained, especially heavy metals. The material is affordable, its processing and treatment is technologically feasible, the raw materials are available, the immobilization capacity for heavy metals is high and the service life is long. After the expiry of the service life is due to low purchase price and chemical

-2CZ 31819 U1 podstatě neregeneruje.-2GB 31819 U1 does not regenerate.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

A granular filter material based on modified natural aluminosilicates suitable for removing heavy metals from the first rainwater shear, characterized in that it comprises particles of 0.5 to 20 mm in size.

A granular filter material according to claim 1, characterized in that it is crushed and subjected to sieving to the desired particle size fraction and washed with water.

The granular filter material according to claims 1 and 2, characterized in that it is part of a stationary filter bed which flows through the first rainwater wash to be treated.

Granular filter material according to claims 1 to 3, characterized in that it is well cohesive and strong and does not degrade mechanically in use.

The granular filter material of claims 1 to 4, further comprising natural aluminosilicates and additional binders, which may preferably be of the hydraulic or latent hydraulic binder type.

6. The granular filter material of claim 5, wherein the natural aluminosilicates present in the material comprise at least one mineral selected from the group consisting of albite, heulandite, clinoptilolite, natrolite, celadonite, mullite, Chrysotil, muscovit, calcite, hatrurite, Orthoklas, montmorillonite, illite, kaolinite, halloysite, wherein the total amount of said minerals is at least 25 wt. based on natural aluminosilicates.