CZ33225U1 - Equipment for mine water after-treatment - Google Patents

Equipment for mine water after-treatment Download PDF

Info

Publication number
CZ33225U1
CZ33225U1 CZ2019-36450U CZ201936450U CZ33225U1 CZ 33225 U1 CZ33225 U1 CZ 33225U1 CZ 201936450 U CZ201936450 U CZ 201936450U CZ 33225 U1 CZ33225 U1 CZ 33225U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
column
water
sand
biochar
sorption
Prior art date
Application number
CZ2019-36450U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Veronika Veselská
Petr Lacina
Hana Šillerová
Barbora Hudcová
Lukáš Trakal
Original Assignee
Česká zemědělská univerzita v Praze
GEOtest, a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Česká zemědělská univerzita v Praze, GEOtest, a.s. filed Critical Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority to CZ2019-36450U priority Critical patent/CZ33225U1/en
Publication of CZ33225U1 publication Critical patent/CZ33225U1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/74Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

Předkládané technické řešení se týká komplexního systému sestávajícího z účelně navrženého a zkonstruovaného kolonového zařízení na paletové platformě a nově vyvinutého kompozitu na bázi biocharu modifikovaného podvojnými vrstevnatými hydroxidy (layered double hydroxides LDHs) - dále jen LDH-biochar. Samotné zařízení je využitelné pro ověření různých typů pevných sorbentů určených pro efektivní odstraňování kovů a polokovů z bodových vodních zdrojů spojených s důlní činností znečišťujících životní prostředí. Primárním využitím zařízení je v tomto případě ověření účinnosti a reálná aplikace kompozitu LDH-biochar při dočišťování důlních vod, zejména v lokalitách intenzivně postižených těžbou nerostů. Technologické řešení přispěje k možnosti využívat zdroje kontaminovaných důlních vod jako potenciální zdroje pro vodu užitkovou. Využití samotného LDH-biochar v sanační praxi pak může přispět ke snížení dlouhodobé kontaminace povrchových toků a souvisejících hydrogeologických struktur v oblastech rudných dolů a ke zvýšení efektivnosti sanačních metod.The present invention relates to a complex system consisting of a purposefully designed and constructed column device on a pallet platform and a newly developed composite based on biochar modified with double layered hydroxides (LDHs) - hereinafter referred to as LDH-biochar. The equipment itself can be used for verification of various types of solid sorbents intended for effective removal of metals and metalloids from point water sources associated with mining activities polluting the environment. The primary use of the equipment in this case is the verification of the effectiveness and the real application of the LDH-biochar composite in the mine water treatment, especially in locations intensively affected by mineral extraction. The technological solution will contribute to the possibility of using contaminated mine water sources as potential sources for utility water. The use of LDH-biochar itself in remediation practice can contribute to reducing long-term contamination of surface streams and related hydrogeological structures in ore mines and to improving the efficiency of remediation methods.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Sanace důlních prostor se na Slovensku v současnosti realizuje pouze na několika lokalitách. Převažující technologií čištění jsou pasivní geochemické bariéry (s využitím materiálů na bázi Fe jako Fe zeolity, FeCL aNaOH, odpadní Fe materiály) nebo se využívá metoda dočišťování pískovými filtry. V České republice je situace podobná. Ve většině případů nedochází k čištění důlních vod, pokud výrazným způsobem neohrožují vodní zdroje nebo recipienty, do kterých voda vytéká - tyto pak podléhají pravidelnému monitoringu. V opačném případě, např. po těžbě uranu apod., jsou technologie postaveny především na principu srážení a následné sedimentace. Pro tyto účely jsou budovány speciální čistírny důlních vod. V menší míře se rovněž používají sorpční procesy a bioremediace nebo velmi zřídka kořenové čistírny vod. Vesměs se však jedná o procesy, jejichž účelem je důlní vodu zbavit vybraných prvků a látek do takové míry, aby splňovaly emisní limity pro daný druh důlní vody, a které řeší veškeré vody vytékající např. z dědičných štol apod. Takto vyčištěná voda ve většině případů není vhodná jako voda užitková.In Slovakia, mine sites are currently being remediated at only a few locations. Passive geochemical barriers (using Fe-based materials such as Fe zeolites, FeCL and NaOH, waste Fe materials) or the method of post-treatment with sand filters are the predominant cleaning technology. The situation in the Czech Republic is similar. In most cases, mine water is not treated unless it significantly endangers the water resources or recipients into which water flows - which are then subject to regular monitoring. Otherwise, eg after uranium mining, etc., the technologies are built primarily on the principle of precipitation and subsequent sedimentation. Special mine water treatment plants are being built for this purpose. Sorption processes and bioremediation or very rarely root water treatment plants are also used to a lesser extent. However, these are mostly processes whose purpose is to deprive mine water of selected elements and substances to the extent that they meet the emission limits for a given type of mine water, and which solve all water flowing from eg inheritance galleries, etc. it is not suitable as utility water.

V současné době se důlní vody jako potenciální zdroj užitkových vod neberou v úvahu vzhledem k dostatečnému zásobování pitnou vodou všech obydlených oblastí, avšak v důsledku dlouhotrvajících suchých období v posledních letech se stále více začíná přemýšlet o možnostech jak užitkovou vodu, nyní z vodovodních řádů, nahradit jinými zdroji vod (recyklované odpadní vody, srážkové vody apod.). Jedním z těchto potenciálních zdrojů mohou být právě i určité typy důlních vod, které v mnoha případech až na vyšší obsahy kovů a polokovů splňují limity pro užitkovou vodu. Dočištění důlních vod od nadměrných množství kovů a polokovů se tedy jeví jako zásadní pro získání dalších potenciálních zdrojů užitkové vody.At present, mine waters are not considered as a potential source of service water due to the sufficient supply of drinking water to all populated areas, but due to prolonged droughts in recent years, there is increasing concern about how to replace utility water, now from water supply systems, other water sources (recycled waste water, rainwater, etc.). One of these potential sources may be certain types of mine water, which in many cases, except for higher contents of metals and metalloids, meet the limits for service water. The purification of mine water from excessive quantities of metals and metalloids therefore appears to be essential for obtaining other potential sources of service water.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Předkládané technické řešení se týká technologie na bázi sorpce vybraných kovů a polokovů z důlních vod prostřednictvím vyvinutého sorbentů LDH-biochar. Podvojné vrstevnaté Mg- Fe hydroxidy s molámím poměrem 4 : 1 byly syntetizovány pomocí nenáročného zpracování dostupných Fe-odpadních materiálů. V průběhu koprecipitační reakce s MgCLx 6H2O v alkalickém prostředí byla část dvojmocných kationtů Mg2+ izomorfně nahrazena trojmocnými kationty Fe3+. Hydroxidové vrstvy tak získávají pozitivní náboj, který je kompenzován nábojem aniontů nacházejících se v mezivrstevnatém prostoru spolu s molekulami krystalové vody. Výsledky metody energo-disperzní mikroanalýzy (EDX) pro LDH-biochar potvrdily kromě Fe a Mg i přítomnost Si, obsahy stopových prvků jako K, Ca a AI se pohybovaly v hodnotách podThe present technical solution relates to the technology based on sorption of selected metals and semi-metals from mine water through developed sorbents LDH-biochar. Double layered Mg-Fe hydroxides with a molar ratio of 4: 1 were synthesized by the undemanding treatment of available Fe-waste materials. During the coprecipitation reaction with MgCL x 6H 2 O in an alkaline medium, part of the divalent Mg 2+ cations was isomorphically replaced by trivalent Fe 3+ cations. Thus, the hydroxide layers acquire a positive charge, which is compensated by the charge of anions located in the interlayer layer together with the crystal water molecules. Results of the method of energy dispersive microanalysis (EDX) for LDH-biochar confirmed in addition to Fe and Mg also the presence of Si, the contents of trace elements such as K, Ca and AI ranged below

- 1 CZ 33225 U1 % hmotn. Technologie podle předkládaného technického řešení nemá ambice čistit velké objemy vod, zaměřuje se především na oblast úpravy a dočištění malého množství důlních vod pro drobné odběratele, za účelem potenciálního využití upravené vody jako užitkové. Celé zařízení, jak je předkládáno, vč. vyvinuté sorpční náplně LDH-biochar, slouží jako robustní zařízení pro dočišťování důlních vod s obsahem širší škály nežádoucích kovů a polokovů pro účely získání užitkové vody, a to s produkcí max. několika stovek litrů za den. Zařízení je navíc díky paletové platformě snadno transportovatelné i do méně přístupných míst.% Wt. The technology according to the present technical solution has no ambition to purify large volumes of water; it focuses primarily on the area of treatment and purification of small amounts of mine water for small consumers, with the aim of potential use of treated water as utility water. The whole device as presented, incl. developed sorption fillers LDH-biochar, serve as a robust mine water treatment plant containing a wide range of unwanted metals and semi-metals for the purpose of obtaining service water, producing a maximum of several hundred liters per day. Thanks to the pallet platform, the device is also easily transportable to less accessible places.

Předkládané technické řešení se týká mobilního paletového zařízení na bázi dvoukolonového systému s filtrační a následně sorpční kolonou obsahující LDH-biochar, který fúnguje jako efektivní sorbent kovů a primárně polokovů jako As a Sb. Práškový kompozit je syntetizovaný ve dvou krocích: výroba Mg-Fe LDHs využitím roztoku po kyselé extrakci Fe kalu a následná modifikace povrchu dřevného biocharu těmito LDHs. Detailní metodika syntézy kompozitu LDH-biochar je předmětem certifikované metodiky č. M049/M/2019 (Veselská V., Sillerová, H., Hudcová B., Trakal L., Lacina P. Metodika postupu pro přípravu podvojných vrstevnatých hydroxidů z odpadních materiálů a jejich využití v modifikaci biocharu pro účely odstraňování kovů a metaloidů z důlních vod. Certifikovaná metodika, 2019, 16s.). Nejdříve se Fe kaly rozloží působením kyseliny sírové a získaný Fe výluh se použije jako vstupní reaktant do syntézy LDHs. Fe výluh se naředí vodou a následně se v něm rozpustí chlorid hořečnatý v hydratované formě. Poté se k roztoku přidá dřevěný pyrolyžovaný biochar v poměru LDHs : biochar 2:1. pH se upraví roztokem KOH až do hodnoty > 13 a suspenze se míchá po dobu alespoň 24 hod při laboratorní teplotě. Po filtraci a promytí vodou je získán výsledný LDH-biochar, který se ukázal jako účinnější sorbent uvedených prvků než komerčně využívané materiály na bázi uhlíku. Proto byl tento materiál vybrán jako účinný sorbent v procesu dočišťování důlních vod, a to jako koncový stupeň celkového procesu čištění či úpravy vod.The present invention relates to a mobile pallet device based on a two-column system with a filtration and subsequently a sorption column containing LDH-biochar, which functions as an effective sorbent of metals and primarily semi-metals such as As and Sb. The powder composite is synthesized in two steps: production of Mg-Fe LDHs using a solution after acid extraction of Fe sludge and subsequent modification of the wood biochar surface by these LDHs. Detailed methodology of the synthesis of LDH-biochar composite is the subject of the certified methodology No. M049 / M / 2019 (Veselská V., Sillerová, H., Hudcová B., Trakal L., Lacina P. Methodology for the preparation of double layered hydroxides from waste materials and their use in the modification of biochar for the purpose of removing metals and metalloids from mine water. Certified methodology, 2019, 16p.). First, the Fe sludge is decomposed by treatment with sulfuric acid and the obtained Fe leach is used as an input reactant to the synthesis of LDHs. The Fe extract is diluted with water and then the magnesium chloride is dissolved in the hydrated form. Then, a wooden pyrolyzed biochar is added to the solution in a 2: 1 ratio of LDHs: biochar. The pH is adjusted with KOH solution to > 13 and the suspension is stirred for at least 24 hours at room temperature. After filtering and washing with water, the resulting LDH-biochar is obtained, which has proven to be a more effective sorbent of said elements than commercially available carbon-based materials. Therefore, this material has been selected as an effective sorbent in the mine after-treatment process as the final stage of the overall water purification or treatment process.

Předkládané zařízení využívající materiál LDH-biochar je určené pro efektivní dočišťování důlních vod, zejména v lokalitách intenzivně postižených těžbou nerostů. Jeho použitím se zvýší efektivnost dočišťování především u bodových zdrojů kontaminovaných důlních vod, které by mohly být dále využity jiným způsobem (závlaha, užitková voda, využití v domácnosti, v menších provozech apod.). Dojde tak k minimalizaci nákladů, přičemž se sorbent aplikuje na širší spektrum kontaminantů.The present equipment using the LDH-biochar material is designed for efficient mine water treatment, especially in sites intensively affected by mineral extraction. Its use will increase the efficiency of the treatment especially for point sources of contaminated mine water, which could be further used in another way (irrigation, service water, domestic use, in smaller plants, etc.). This minimizes costs while applying the sorbent to a wider range of contaminants.

Zařízení podle předkládaného technického řešení obsahuje následující části:The apparatus according to the present invention comprises the following parts:

• Provzdušňovací nádrž - s výhodou polypropylenová nádrž válcovitého tvaru o objemu cca 50 1 - slouží jako provzdušňovací zásobní nádrž, do které se pomocí jakéhokoliv externího čerpadla čerpá surová důlní voda přímo ze zdroje. Součástí nádrže je aerační element (například D-REX®-disc diffúser, OTT group, Německo) napojený na zdroj vzduchu, například vzduchové dmychadlo (JDK 40, Secoch, ČR), jejichž prostřednictvím dochází neustále k provzdušňování celého objemu nádrže za účelem vysrážení hydrátovaných oxidů železa z důlních vod, které by v následném sorpčním kroku mohly snižovat sorpční kapacitu sorbentu. Aerační element může být realizován různým způsobem, např. diskovým difúsorem, perforovanou trubicí nebo tryskami, a je napojený na zdroj vzduchu (dmychadlo, kompresor). Aerační element může být umístěn po celém dně nebo nade dnem provzdušňovací nádrže nebo pouze v určitých jejích částech.• The aeration tank - preferably a cylindrical polypropylene tank with a volume of approx. 50 liters - serves as an aeration storage tank, to which raw mine water is pumped directly from the source by any external pump. The tank contains an aeration element (eg D-REX®-disc diffuser, OTT group, Germany) connected to an air source, such as an air blower (JDK 40, Secoch, Czech Republic), through which the entire tank volume is continuously aerated to precipitate hydrated iron oxides from mine waters, which could reduce the sorbent capacity of the sorbent in a subsequent sorption step. The aeration element can be implemented in various ways, eg a disc diffuser, a perforated tube or nozzles, and is connected to an air source (blower, compressor). The aeration element may be located all over or above the bottom of the aeration tank or only in certain portions thereof.

• Písková (filtrační) kolona - s výhodou sklolaminátová tlaková kolona válcovitého tvaru o celkovém objemu 22 L (například RT 8x35 HW, Aquaterm, s.r.o., ČR), průměr 20 cm, výška 89 cm - která je naplněna filtračním křemenným pískem (s výhodou frakce 0,7 až 1,2 mm). Na hlavu kolony je pomocí čerpadla (například čerpadlo posilovači 200G, Aquaterm, s.r.o., ČR) přiváděna voda s vysráženými hydratovanými oxidy Fe z provzdušňovací nádrže. Účelem tohoto kroku je separace vysrážených hydratovaných oxidů Fe z důlní vody. Na nátoku do kolony může být umístěn barometr (například PSD-30, WIKA, Německo), kterým se hlídá případné zanášení kolony. Hlava kolony je s výhodou vybavena třícestným ventilem, kterým je možno rovněž• Sand (filtration) column - preferably fiberglass pressure column of cylindrical shape with a total volume of 22 L (eg RT 8x35 HW, Aquaterm, sro, Czech Republic), diameter 20 cm, height 89 cm - which is filled with filter quartz sand (preferably fraction) 0.7 to 1.2 mm). Water with precipitated hydrated Fe oxides from the aeration tank is fed to the column head by means of a pump (for example a 200G booster pump, Aquaterm, s.r.o., CR). The purpose of this step is to separate the precipitated hydrated Fe oxides from the mine water. A barometer (for example PSD-30, WIKA, Germany) can be placed on the inlet to monitor the column for possible fouling. The column head is preferably provided with a three-way valve which is also possible

-2CZ 33225 U1 provádět průplach kolony v opačném směru, v případě jejího zanešení železitým kalem.-2GB 33225 U1 to flush the column in the opposite direction if it is clogged with iron sludge.

• Vyrovnávací nádrž - druhá, s výhodou polypropylenová, nádrž, s výhodou válcovitého tvaru o objemu cca 50 1, která je umístěna mezi pískovou (filtrační) a sorpční kolonou. Do této nádrže je přiváděna voda z pískové filtrace (z pískové kolony) a slouží jako vyrovnávací retenční nádrž před nátokem na kolonou se sorbentem.• Equalization tank - a second, preferably polypropylene, preferably cylindrical tank having a volume of about 50 liters, which is located between the sand (filtration) and sorption column. This tank is supplied with water from the sand filtration (sand column) and serves as a buffer retention tank before the inlet to the sorbent column.

• Sorpční kolona - s výhodou sklolaminátová tlaková kolona válcovitého tvaru o objemu 22 L (například RT 8x35 HW, Aquaterm, s.r.o., ČR), průměr 20 cm, výška 89 cm - která je naplněna směsí filtračního písku (s výhodou frakce 0,7 až 1,2 mm) a LDH-biochar v hmotnostních poměrech od 4 : 1 do 20 : 1, s výhodou 15:1. Zde dochází k sorpci sledovaných anorganických kontaminantů. Pomocí čerpadla (například čerpadlo posilovači 200G, Aquaterm, s.r.o., ČR) se na dno sorpční kolony přivádí voda z vyrovnávací nádrže, která prochází sorpčním materiálem a vystupuje na hlavě sorpční kolony. Na vstupu do kolony může být umístěn barometr (například PSD-30, WIKA, Německo), kterým je kontrolováno případné zanášení kolony, a průtokoměr (například SM4000 magneticko-induktivní senzor proudění), který podává informace o množství upravené vody.• Sorption column - preferably a 22 L cylindrical fiberglass pressure column (eg RT 8x35 HW, Aquaterm, sro, Czech Republic), diameter 20 cm, height 89 cm - which is filled with a mixture of filter sand (preferably fractions 0.7 to 1.2 mm) and LDH-biochar in weight ratios from 4: 1 to 20: 1, preferably 15: 1. Here, the inorganic contaminants monitored are absorbed. By means of a pump (for example, booster pump 200G, Aquaterm, s.r.o., CR), water from the buffer tank is passed to the bottom of the sorption column, which passes through the sorption material and exits at the top of the sorption column. A barometer (eg PSD-30, WIKA, Germany) can be placed at the column inlet to check for possible fouling of the column, and a flow meter (eg SM4000 magnetic-inductive flow sensor) that provides information on the amount of water treated.

Výše uvedené části jsou propojeny spojovacím potrubím (trubkami), s výhodou polypropylenovými trubkami. Všechny komponenty jsou připevněny k hliníkovému rámu a celé zařízení je umístěno na paletě, s výhodou plastové, která umožňuje snadnou manipulaci celého zařízení i do méně přístupných prostor. Celkové rozměry zařízení jsou s výhodou 120 x 80 x 120 (š x h x v). Zařízení lze tedy snadno transportovat pomocí automobilu např. pickupu, dodávky apod. Všechny elektrické spotřebiče (čerpadla, dmychadlo, měřící prvky atp.) jsou napojeny na elektrický zdroj, například nástěnnou rozvodnici (230/16A) s přívodním kabelem na 230 V, která je rovněž součástí celého zařízení - připevněna na hliníkový rám. V případě, že nebude k dispozici zdroj elektrické energie ze sítě, může jako zdroj sloužit elektrocentrála. Celé technologické řešení systému kolon je tedy navrženo tak, aby se jednalo o zcela samostatný komplex, jehož prostřednictvím bude možné ověřit různé druhy práškových sorpčních materiálů i v hůře dostupných místech bez možnosti připojení k elektrické síti.The aforementioned parts are interconnected by a connecting pipe (s), preferably polypropylene pipes. All components are attached to an aluminum frame and the whole device is placed on a pallet, preferably plastic, which allows easy handling of the whole device even in less accessible areas. The overall dimensions of the device are preferably 120 x 80 x 120 (wxdxh). The device can be easily transported by car, eg pickup, delivery, etc. All electrical appliances (pumps, blower, measuring elements, etc.) are connected to an electric source, for example wall switchboard (230 / 16A) with 230 V power cable also part of the entire device - mounted on an aluminum frame. In the event that the mains power supply is not available, the generator can serve as the source. The whole technological solution of the column system is thus designed to be a completely independent complex, through which it will be possible to verify various types of powder sorption materials even in hard-to-reach places without the possibility of connection to the power network.

Zařízení je tedy schopné kombinovat 3 technologické stupně:The device is therefore able to combine 3 technological stages:

1) Provzdušňování - oxidace rozpuštěných forem Fe a vy srážení Fe v podobě hydratovaných oxidů fe111 (rezavý kal)1) Aeration - oxidation of dissolved forms of Fe and precipitation of Fe in the form of hydrated oxides fe 111 (rust sludge)

2) Filtrace - zachycení vysrážených hydratovaných oxidů fe111, které sorbují určité množství kovů a polokovů; rovněž dochází k odstranění suspendovaných částic a vyčeření vody2) Filtration - capture of precipitated hydrated oxides fe 111 which absorb a certain amount of metals and semi-metals; it also removes suspended particles and clarifies the water

3) Sorpce - zachycení kovů a polokovů, které nebyly odstraněny předchozí filtrací, na pevných práškových sorbentech.3) Sorption - trapping of metals and metalloids that were not removed by previous filtration on solid powder sorbents.

Důlní vody ve většině případů obsahují vysoké zastoupení Fe, které se při výtoku vody na povrch a jejím provzdušněním vysráží v podobě hydratovaných oxidů fe111 (rezavý kal). Tento kal může ucpávat sorpční kolonu, snižovat jej účinnost a zvyšovat tlakové ztráty. Z důvodu prevence proti uvedeným jevům je do celkového procesu zařazen krok provzdušňování a filtrace. Zachycené hydratované oxidy v pískovém filtru navíc vytváří filtrační koláč, který také napomáhá sorpci některých kovů a polokovů a přispívá tak k celkové účinnosti provozovaného zařízení. V případě, že důlní voda je čirá a neobsahuje vysoké koncentrace železa, může být zapojena pouze sorpční kolona bez předchozího provzdušňování a filtrace. Zřízení jako celek navíc umožňuje případné zapojení dvou sorpčních kolon v sériovém módu pro dosažení vyšší účinnosti.In most cases, mine waters contain a high proportion of Fe, which precipitates in the form of hydrated oxides Fe 111 (rusty sludge) when water flows to the surface and is aerated. This sludge can clog the sorption column, reduce its efficiency and increase pressure losses. In order to prevent these effects, the aeration and filtration step is included in the overall process. In addition, the trapped hydrated oxides in the sand filter form a filter cake which also assists in the sorption of some metals and metalloids and thus contributes to the overall efficiency of the equipment being operated. If the mine water is clear and does not contain high iron concentrations, only a sorption column can be connected without prior aeration and filtration. In addition, the installation as a whole allows two sorption columns to be connected in series mode for higher efficiency.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1. Schematický popis zařízení pro dočišťování důlních vod: 1 - provzdušňovací nádrž, 2 - externí čerpadlo pro přívod vody do provzdušňovací nádrže, 3 - aerační element, 4 - vzduchové dmychadlo, 5 - písková (filtrační) kolona, 6,11 - čerpadlo pro přívod vody na kolonu, 7,14 - barometr, 8 - třícestný ventil, 9 - vyrovnávací nádrž, 10 - sorpční kolona, 12 - dno kolony, kam je přiváděna voda, 13 - výstup ze sorpční kolony odkud vytéká voda, 15 průtokoměr, 16 - přenosná paleta, 17 - elektrický zdroj.Giant. 1. Schematic description of mine after-treatment equipment: 1 - aeration tank, 2 - external pump for water supply to aeration tank, 3 - aeration element, 4 - air blower, 5 - sand (filter) column, 6,11 - pump for water supply to the column, 7.14 - barometer, 8 - three-way valve, 9 - buffer tank, 10 - sorption column, 12 - column bottom where water is supplied, 13 - outlet of sorption column from where water flows, 15 flowmeter, 16 - portable pallet, 17 - power supply.

Obr. 2. Schéma terénního experimentu, umístění automobilu se zařízením v terénních podmínkách.Giant. 2. Scheme of field experiment, location of car with equipment in field conditions.

Obr. 3. Podíl zachyceného (světle šedá plocha) a nezachyceného (tmavě šedá plocha) As a Sb na celkové vstupní koncentraci As, Sb pro pískovou filtraci (a, d), pro kolonu s kompozitem LDH-biochar (b, e) a pro celé zařízení (c, f).Giant. 3. Proportion of captured (light gray area) and non-captured (dark gray area) As and Sb in total input concentration As, Sb for sand filtration (a, d), for LDH-biochar composite column (b, e) and for whole device (c, f).

Obr. 4. Průrazové křivky provedeného terénního experimentu pro sorpční kolonu (a) a pro celé zařízení (b). Rozdíly mezi filtrovanými (černé symboly) a nefiltrovanými (šedé symboly) vzorky jsou v případě sorpční kolony zanedbatelné, což potvrzuje účinnost aeračního a filtračního kroku v rámci celého kolonového zařízení pro účely odstranění kontaminantů vázaných na nerozpustné formy a následnou dočišťovací schopnost sorpční kolony pro nerozpustné formy As a Sb v důlních vodách.Giant. 4. Breakdown curves of the field experiment performed for the sorption column (a) and for the whole device (b). The differences between filtered (black symbols) and unfiltered (gray symbols) samples are negligible in the case of a sorption column, confirming the efficiency of the aeration and filtration steps throughout the column equipment for removing contaminants bound to insoluble forms and the subsequent purification capability of the sorption column for insoluble forms. As and Sb in mine waters.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Příprava materiálu LDH-biocharPreparation of material LDH-biochar

Syntéza kompozitu LDH-biochar byla provedena dle certifikované metodiky č. M049/M/2019 (Veselská V., Šillerová, H., Hudcová B., Trakal L., Lacina P. Metodika postupu pro přípravu podvojných vrstevnatých hydroxidů z odpadních materiálů a jejich využití v modifikaci biocharu pro účely odstraňování kovů ametaloidů z důlních vod. Certifikovaná metodika, 2019, 16s.). Nejdříve byly Fe kaly rozloženy působením 2M H2SO4, v poměru pevná-kapalná fáze 1 : 5 při teplotě 20 až 25 °C po dobu 24 hod. Získaný Fe výluh byl po odstředění a filtraci dále použit jako vstupní reaktant do syntézy LDHs. Dle podmínek syntézy pro LDHs o molámím poměru 4 : 1 byl Fe výluh naředěn ve 200 ml deionizované vody v poměru 100 ml Fe výluhu a 100 ml deionizované vody. V celkovém objemu bylo následně rozpuštěno 30,49 g MgCL χ 6H2O. Pro účely syntézy kompozitu LDH-biochar byl přidán dřevěný pyrolyzovaný biochar ve frakci < 0,5 mm s velkostí povrchu 257 m2/g v poměru LDH : biochar 2:1. Suspenze byla intenzivně míchána a pH bylo upraveno 2,5M roztokem KOH až do hodnoty 13,3. Následně byla suspenze míchána po dobu 24 hod při teplotě 20 až 25 °C. Po uplynutí uvedeného času byla suspenze zfiltrována pomocí vakuové filtrace a pevná fáze byla opakovaně promytá demineralizovanou H2O s cílem odstranit zbytkové stopy chemikálií, např. Cl. Celkový výtěžek z jedné syntézy kompozitu LDH-biochar činil 35 g (23 g LDHs + 12,5 g biochar), což odpovídá požadovanému poměru 2:1.Synthesis of LDH-biochar composite was performed according to the certified methodology No. M049 / M / 2019 (Veselská V., Šillerová, H., Hudcová B., Trakal L., Lacina P. Methodology of preparation for double layered hydroxides from waste materials and their use in biochar modification for the removal of ametaloid metals from mine water. Certified methodology, 2019, 16p.). First, the Fe sludge was decomposed by treatment with 2M H2SO4, in a solid-liquid phase ratio of 1: 5 at 20-25 ° C for 24 hours. The obtained Fe leach was further used as a starting reactant for LDHs synthesis after centrifugation and filtration. According to the synthesis conditions for LDHs having a molar ratio of 4: 1, the Fe extract was diluted in 200 ml of deionized water in a ratio of 100 ml of Fe extract and 100 ml of deionized water. Subsequently, 30.49 g MgCL χ 6H 2 O was dissolved in the total volume. For the purpose of synthesizing the LDH-biochar composite, wooden pyrolyzed biochar was added in a fraction <0.5 mm with a surface area of 257 m 2 / g in a 2: 1 LDH: biochar ratio. The suspension was stirred vigorously and the pH was adjusted with 2.5M KOH solution up to 13.3. Subsequently, the suspension was stirred for 24 hours at 20-25 ° C. After this time, the suspension was filtered by vacuum filtration and the solid phase was repeatedly washed with demineralized H 2 O to remove residual traces of chemicals such as Cl. The total yield from one synthesis of the LDH-biochar composite was 35 g (23 g LDHs + 12.5 g biochar), corresponding to the desired 2: 1 ratio.

Aplikace zařízení pro dočišťování důlních vod na lokalitě Pezinok; Slovenská republikaApplication of mine water treatment equipment at Pezinok site; Slovak Republic

1. Charakteristika oblasti1. Characteristics of the area

Zařízení s předmětným kompozitem LDH-biochar bylo testované on-site v oblasti Pezinok rudné baně v jihozápadní časti Slovenska. Jedná se o lokalitu, kde se v minulosti těžila antimonová ruda (Pezinok - Kolársky vrch). Tato lokalita je v rámci slovenského Státného programu sanácie environmentálnych záťaží zařazená mezi lokality doporučené k monitorování. Těžba byla na ložisku ukončena v 90. letech 20. století a od tohoto období nebyla na danéThe device with the present composite LDH-biochar was tested on-site in the Pezinok Ore Mine in the southwestern part of Slovakia. It is a locality where antimony ore (Pezinok - Kolársky vrch) was mined in the past. Within the Slovak State Program for the Remediation of Environmental Burdens, this site is included among the sites recommended for monitoring. Mining in the deposit was terminated in the 1990s and has not been given since

-4CZ 33225 U1 lokalitě vykonána žádná sanační opatření, kromě zavezení povrchu odkališť inertním stavebným odpadem. V důsledku oxidického rozkladu sulfidických minerálů, jako např. arzenopyrit (FeAsS) a antimonit (SbzSs), dochází v oblasti ke kontaminaci životního prostředí potenciálně toxickými prvky, zejména As a Sb. Hlavním zdrojem kontaminace jsou rozlehlé nedostatečně izolované odkaliště a výtoky důlních vod ze štol. Pro účely testování kolonového zařízení on-site byla vybrána kontaminovaná voda z odvodňovacího kanálu odvádějícího vody ze sběrné nádrže, ve které se stékají vody z několika štol a průsakové vody z odkališť. Průměrná koncentrace As v čase terénního ověření dosahovala 1420 pg l1 a průměrná koncentrace Sb byla 410 pg l1. Teplota vody v čase odběrů byla v průměru 12 °C a hodnota pH vod byla 7,5. Na základě dlouhodobého monitoringu daného území je možné konstatovat, že vybrané odběrné místo představuje reprezentativní zdroj kontaminované vody a zároveň je lehko dostupné z místní pozemní komunikace (Obr. 2). Specifikace vybrané oblasti je přirozené společné srážení As s Fe a tvorba oxyhydroxidů Fe, které jsou schopné přirozeně sorbovat určité procento As. S cílem rozlišit tuto přirozenou atenuaci kontaminantů a samotnou sorpční schopnost kompozitu LDHbiochar pro As byla v testovaném systému samotné sorpci předřazena písková filtrace.No remediation measures have been taken at the site, except for the introduction of the sludge surface by inert construction waste. Due to the oxidative decomposition of sulphide minerals such as arsenopyrite (FeAsS) and antimonite (SbzSs), potentially toxic elements, especially As and Sb. The main sources of contamination are large insufficiently insulated tailings ponds and mine water discharges from galleries. For on-site column testing, contaminated water was selected from a drainage channel draining water from a collecting tank in which water from several galleries and sewage sludge flows down. The mean As concentration at the time of field verification was 1420 pg l 1 and the average Sb concentration was 410 pg l 1 . The water temperature at the time of sampling was on average 12 ° C and the pH of the water was 7.5. Based on long-term monitoring of the given area, it can be stated that the selected offtake point represents a representative source of contaminated water and at the same time it is easily accessible from the local road (Fig. 2). The specification of the selected area is the natural co-precipitation of As with Fe and the formation of Fe oxyhydroxides, which are capable of naturally absorbing a certain percentage of As. In order to distinguish this natural attenuation of contaminants and the sorptive capacity of the LDHbiochar for As composite itself, sand filtration was pre-sorbed in the tested system.

2. Terénní ověření kolonového systému2. Field verification of the column system

Sorpční kolona 10 systému schematicky popsaného na Obr. 1 byla naplněna kompozitem LDH- biochar, který byl smíchán s pískem o velikosti zrna 0,7 až 1,2 mm z důvodu minimalizace tlakových ztrát s ohledem na výkon čerpadla (viz Tab.l). Celkový objem materiálu v sorpční koloně 10 byl cca 20,5 1. V předřazené pískové (filtrační) koloně 5 byl použit stejný objem čistého filtračního písku o velikosti zrna 0,7 až 1,2 mm. Provzdušňovací nádrž 1 byla během experimentu v pravidelných intervalech prostřednictvím čerpadla 2 plněna kontaminovanou vodou z odvodňovacího kanálu. Z provzdušňovací nádrže 1. byla voda odváděna na hlavu pískové kolony 5. Voda se po průtoku filtrační pískovou kolonou 5 kumulovala ve vyrovnávací (retenční) nádrži 9. Samotný krok dočištění důlní vody probíhal na sorpční koloně 10, přes kterou voda protékala odspodu nahoru. Průtok byl během celého experimentu cíleně řízený a kontrolovaný (Tab. 1). Vzorky na výstupu ze sorpční kolony 10 byly odebírány pravidelně vždy po cca 100 až 2001 protečených systémem.The sorption column 10 of the system schematically described in FIG. 1 was filled with an LDH-biochar composite which was mixed with sand of a grain size of 0.7 to 1.2 mm to minimize pressure losses with respect to pump performance (see Table 1). The total volume of material in the sorption column 10 was about 20.5 L. An equal volume of pure filter sand of 0.7 to 1.2 mm grain size was used in the pre-sand (filter) column 5. The aeration tank 1 was filled with contaminated water from the drainage channel at regular intervals through the pump 2 during the experiment. From the aeration tank 1, the water was discharged to the head of the sand column 5. The water, after flowing through the filter sand column 5, accumulated in the buffer (retention) tank 9. The mine water purification step itself took place on the sorption column 10 through which water flowed from bottom to top. The flow rate was purposefully controlled and controlled throughout the experiment (Table 1). Samples at the outlet of the sorption column 10 were taken regularly after approximately 100 to 2001 through the system.

Kromě vzorkování na výstupu ze sorpční kolony 10 byly vzorky vody odebírány v pravidelných intervalech rovněž na samotném vstupu do zařízení, po aeraci z provzdušňovací nádrže 1 a na výstupu z pískové kolony 5. Celkový objem důlní vody, který protekl systémem po dobu realizace experimentu, činil 3 9361. Koncentrace As a Sb ve vzorcích důlních vod byly stanovené metodou atomové emisní spektrometrie s optickou detekcí (ICP-OES, Agilent Technologies 730 Series, USA, FŽP ČZU v Praze).In addition to sampling at the outlet of the sorption column 10, water samples were also taken at regular intervals at the plant entrance itself, after aeration from the aeration tank 1, and at the exit of the sand column 5. The total volume of mine water flowing through the system during the experiment was The concentrations of As and Sb in mine water samples were determined by atomic emission spectrometry with optical detection (ICP-OES, Agilent Technologies 730 Series, USA, FZP CULS Prague).

Tab. 1. Parametry terénního kolonového experimentu.Tab. 1. Field column experiment parameters.

LDH-biochar (kg) LDH biochar (kg) 2 2 Písek (kg) Sand (kg) 30 30 Poměr sorbent/písek Sorbent / sand ratio 1 : 15 1: 15 Průtok (1 hod1)Flow (1 hour 1 ) 85 - 138±2 85-138 ± 2 Výška sorpčního lože (cm) Sorption bed height (cm) 75 75 Průměr sorpčního lože (cm) Sorption bed diameter (cm) 19 19 Dec

3. Výsledky - potvrzení funkčnosti zařízení a sorpční schopnosti testovaného kompozitu LDH-biochar3. Results - confirmation of device functionality and sorption ability of the tested composite LDH-biochar

-5 CZ 33225 U1-5 CZ 33225 U1

Pro potvrzení komplexní účinnosti kolonového systému a schopnosti kompozitu zachycovat cílové kontaminanty byly porovnány vstupní a výstupní koncentrace As a Sb pro pískovou filtraci, pro sorpční kolonu s kompozitem LDH-biochar a také pro celé zařízení (Obr. 3.). Celé zařízení účinně odstraňuje z důlní vody As i Sb, a to na pískové (přibližně 42 % As, 9 % Sb) i sorpční koloně (přibližně 66% As, 19% Sb) (viz. Obr. 1.). Z celkového pohledu je zařízení v popsaném uspořádání efektivnější pro odstraňování As, což je reprezentováno výrazně větším podílem světle šedé plochy k tmavě šedé v uvedených grafech (Obr. 3c, f). K vyšší účinnosti odstranění As přispívá zejména krok pískové filtrace (Obr. 3a), kde je podíl zachyceného As výrazně větší než v případě Sb (Obr. 3d). Důvodem je již zmiňovaný fakt, že vysrážcné hydratované oxidy le odseparované v tomto kroku dokáží do jisté míry přirozeně vázat část rozpuštěného As, který má podstatně větší afinitu právě k těmto oxidům než Sb. Samotný práškový kompozit LDH-biochar je schopen zachytit většinu zbytkového As (Obr. 3b) a také menší množství Sb (Obr. 3e). LDH-biochar tak hraje v obou případech (As i Sb) dominantní roli pro jejich odstraňování z důlní vody. Z výsledků je rovněž patrné, že kolonové zařízení v tomto uspořádání s konkrétními parametry uvedenými vTab. 1. by bylo schopno ještě dále z vody odstraňovat As, ale další množství zachyceného Sb by již bylo zanedbatelné.In order to confirm the complex efficiency of the column system and the ability of the composite to capture target contaminants, the input and output concentrations of As and Sb for sand filtration, for the sorption column with the LDH-biochar composite and also for the whole plant were compared (Fig. 3). The whole device effectively removes As and Sb from mine water, both on sand (approximately 42% As, 9% Sb) and sorption column (approximately 66% As, 19% Sb) (see Fig. 1.). Overall, the device in the described arrangement is more efficient for removing As, which is represented by a significantly larger proportion of light gray area to dark gray in the graphs (Fig. 3c, f). In particular, the sand filtration step (Fig. 3a), where the proportion of As trapped is significantly higher than in the case of Sb (Fig. 3d), contributes to the higher efficiency of As removal. The reason is the already mentioned fact that the precipitated hydrated oxides 1e separated in this step can to some extent naturally bind part of the dissolved As, which has a significantly higher affinity for these oxides than Sb. The LDH-biochar powder composite alone is capable of capturing most of the residual As (Fig. 3b) as well as smaller amounts of Sb (Fig. 3e). In both cases (As and Sb), LDH-biochar plays a dominant role in their removal from mine water. It is also apparent from the results that the column device in this arrangement with the specific parameters given in Tab. 1. would be able to remove As even further from the water, but the additional amount of trapped Sb would be negligible.

Relativní množství As a Sb (%), které je vázané na nerozpuštěné částice v každém odběrovém místě, tj. na vstupu do zařízení, po aeraci z provzdušňovací nádrže 1, na výstupu z pískové kolony 5 a na výstupu z celého zařízení, bylo stanovené analýzou vzorků filtrovaných pomocí stříkačkového filtru 0,45 pm, který zajišťuje odstranění suspendovaných částic. Z výsledků vyplývá, že As, na rozdíl od Sb, je v důlní vodě již na začátku přítomen ve formě vázané na nerozpuštěné částice, a to v poměrně významném množství (Tab. 2.). Aerační krok zvyšuje nárůst koncentrace As v těchto nerozpuštěných částicích, čímž je opět potvrzena vazba na le precipitáty vznikající právě v důsledku provzdušňování. Oproti vstupu jsou koncentrace obou kontaminantů v nerozpuštěné formě značně nižší na výstupu ze zařízení, což odráží celkovou účinnost zařízení při odstraňování jak rozpustných, tak i nerozpustných forem As a Sb.The relative amount of As and Sb (%) bound to the undissolved particles at each sampling point, ie at the inlet of the plant, after aeration from the aeration tank 1, at the outlet of the sand column 5 and at the outlet of the entire plant was determined by analysis samples filtered using a 0.45 µm syringe filter to remove suspended particles. The results show that As, unlike Sb, As is already present in the mine water in the form bound to undissolved particles in a relatively significant amount (Table 2). The aeration step increases the increase of the As concentration in these undissolved particles, which again confirms the binding to 1e precipitates due to aeration. Compared to the inlet, the concentrations of both contaminants in undissolved form are considerably lower at the outlet of the apparatus, reflecting the overall efficiency of the apparatus in removing both soluble and insoluble forms of As and Sb.

Tab. 2. Relativní množství As a Sb odstraněné pomocí filtru 0,45 μηι v každém odběrovém místě v rámci kolonového zařízení.Tab. 2. The relative amount of As and Sb removed by means of a 0,45 μηι filter at each sampling point within the column apparatus.

As (%) As (%) Sb (%) Sb (%) vstupní důlní voda input mine water 28,1 28.1 7,93 7.93 voda po aeraci aeration water 40,5 40.5 8,18 8.18 voda po pískové koloně water after sand column 2,20 2.20 0,50 0.50 výstupní důlní voda output mine water 3,47 3.47 0,77 0.77

Obsah As a Sb ve vodě v nerozpuštěné formě po průchodu provzdušňovací kolonou (Tab. 2) odpovídá hodnotám odstraněného množstvím As a Sb během pískové filtrace v rámci kolonového zařízení (odstraněno 42 % As a 9 % Sb). Lze tedy říci, že na pískové koloně dochází k odstranění všech nerozpuštěných látek z vody, stejně jako v případě filtru o velikosti pórů 0,45 μιη. Obsah nerozpuštěných látek v dalších krocích je zanedbatelný, a tudíž je samotná sorpční kolona 10 pískovým filtrem „chráněna“ před zanášením, čímž se prodlužuje její životnost.The content of As and Sb in the undissolved form after passing through the aeration column (Table 2) corresponds to the values removed by the amounts of As and Sb during sand filtration within the column apparatus (42% As and 9% Sb removed). It can therefore be said that the sand column removes all suspended solids from the water, as in the case of a 0.45 μιη pore size filter. The content of suspended solids in the subsequent steps is negligible, and therefore the sorption column 10 itself is "protected" from clogging by the sand filter, thereby extending its service life.

Poměr výstupní a vstupní koncentrace As a Sb (c Co1) v závislosti na celkovém objemu důlní vody protečené systémem po dobu terénního experimentu znázorňují průrazové křivky (Obr. 4.). Poměr c Co1 = 0 odpovídá 100% odstranění As a Sb, zatímco c Co1 = 1 odpovídá 0% odstranění As a Sb. Tvar průrazové křivky je závislý na průtoku vody kolonou, množství sorbentu, rozměru kolony, koncentrace As a Sb ve vstupní vodě. V ideálním případě je koncentrace adsorbátu na výstupu nulová po co nejdelší dobu, (c co1 = 0), poté dojde do bodu průrazu (c co1 = 0,05), kdy cThe ratio of output and input concentrations As and Sb (c Co 1 ) in dependence on the total volume of mine water flowing through the system during the field experiment is shown by breakdown curves (Fig. 4.). The ratio of c Co 1 = 0 corresponds to 100% removal of As and Sb, while c Co 1 = 1 corresponds to 0% removal of As and Sb. The shape of the breakdown curve depends on the water flow through the column, the amount of sorbent, the size of the column, the concentration of As and Sb in the input water. Ideally, the adsorbate concentration at the outlet is zero for as long as possible (c co 1 = 0), then it reaches the breakdown point (c co 1 = 0.05) where c

-6CZ 33225 U1 co1 roste až do bodu saturace (c Co1 = 0,95). Tvar křivky mezi bodem průrazu a bodem saturace závisí na kinetice adsorpce a adsorpční izotermě procesu. Průběh průrazové křivky získané během terénního experimentu na lokalitě Pezinok byl ovlivněný některými změnami jako nastavení průtoku, proměnnými koncentracemi As a Sb v důsledku srážek, přerušováním experimentu v důsledku různých technologických úkonů (průplach filtrační kolony, odstavení na noc apod.) Výsledkem jsou poklesy a výkyvy c co1 (Obr. 4., obdélníky). Průrazové křivky potvrdily vyšší účinnost kompozitu LDH-biochar pro odstraňování As z důlních vod - poměr c Cn se po většinu experimentu pohyboval v rozmezí 0,2 až 0,5. Nárůst hodnoty je pozvolný a na konci experimentu dokonce opět mírně klesá, což však může souviset se snižujícím se průtokem. Kompozit LDH-biochar je schopný zadržet 50 % As z důlních vod po 5 dnech trvání experimentu. Průrazová křivka Sb má podobně pozvolný nárůst jako v případě As, ovšem poměr c co1 je mnohem vyšší a pohybuje se v rozmezí 0,7 až 0,95. Na konci experimentu je sorpční kolonou zachycováno pouze 5 % Sb.-625 33225 U1 co 1 increases to saturation point (c Co 1 = 0.95). The shape of the curve between the breakdown point and the saturation point depends on the adsorption kinetics and adsorption isotherm of the process. The course of the breakdown curve obtained during the field experiment at the Pezinok site was influenced by some changes such as flow settings, variable As and Sb concentrations due to precipitation, interruption of the experiment due to various technological operations (filter column flushing, overnight shutdown, etc.). c co 1 (Fig. 4., rectangles). The breakdown curves confirmed the higher efficiency of the LDH-biochar composite for the removal of As from mine water - the ccn ratio ranged from 0.2 to 0.5 for most of the experiment. The value increase is gradual and even decreases slightly again at the end of the experiment, which may be related to the decreasing flow rate. The LDH-biochar composite is capable of retaining 50% As of mine water after 5 days of the experiment. The breakdown curve Sb has a similar gradual increase as in the case of As, but the c- 1 ratio is much higher and ranges from 0.7 to 0.95. At the end of the experiment, only 5% Sb.

5. Vyhodnocení technického řešení5. Evaluation of technical solution

V rámci on-site experimentu na lokalitě Pezinok byla přímo v terénních podmínkách ověřena komplexní funkčnost navrženého a následně sestaveného kolonového zařízení a jeho prostřednictvím také účinnost vyvinutého materiálu LDH-biochar při odstraňování kovů a polokovů z důlních vod. Sorpce na kompozit byla určena jako dočišťovací stupeň, proto byla samotné sorpci předřazena aerace a filtrace za účelem odstranění hrubého znečištění a částečně i sledované kontaminace. Zařízení fungovalo jako komplexní technologie, pomocí které bylo z proteklé důlní vody (necelých 4000 1) odstraněno zhruba 80 % As a 26 % Sb. Z výše uvedeného popisuje zřejmé, že zařízení může sloužit i k testování či využití široké škály i jiných pevných sorbentů, avšak v práci této studie se jednalo výhradně o nově vyvinutý kompozit LDH-biochar. Jedná se tedy o zařízení jak pro konkrétní aplikace a čištění bodových zdrojů důlních vod za účelem získání užitkové vody, tak i pro testování různých materiálů pro účely jejich up-scalingu a zavedení do sanační praxe.Within the on-site experiment at the Pezinok locality, the complex functionality of the designed and subsequently assembled column equipment was verified directly in the field, and also the efficiency of the developed LDH-biochar material in the removal of metals and metalloids from mine water was verified. Sorption to the composite was determined as a post-purification stage, therefore the sorption itself was preceded by aeration and filtration in order to remove coarse contamination and partly also the contamination monitored. The equipment acted as a complex technology, by which approximately 80% As and 26% Coll. Were removed from the mine water (less than 4000 l). It is clear from the above that the device can also be used to test or utilize a wide range of other solid sorbents, but the work of this study was solely a newly developed LDH-biochar composite. It is therefore a device for specific applications and purification of point sources of mine water for the purpose of obtaining service water, as well as for testing various materials for the purpose of their up-scaling and introduction into remediation practice.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims (9)

1. Zařízení pro dočišťování důlních vod, vyznačené tím, že obsahuje čerpadlo (2) pro přívod důlní vody do provzdušňovací nádrže (1), provzdušňovací nádrž (1) opatřenou aeračním elementem (3), uzpůsobeným pro připojení ke zdroji vzduchu (4), přičemž provzdušňovací nádrž (1) je přes spojovací potrubí a čerpadlo (6) napojena na pískovou kolonu (5), která je přes spojovací potrubí napojena na vyrovnávací nádrž (9), která je dále přes spojovací potrubí a čerpadlo (11) napojena na sorpční kolonu (10).Mine treatment plant, characterized in that it comprises a pump (2) for supplying mine water to an aeration tank (1), an aeration tank (1) provided with an aeration element (3), adapted to be connected to an air source (4), wherein the aeration tank (1) is connected via a connecting line and a pump (6) to a sand column (5) which is connected via a connecting line to a buffer tank (9) which is further connected to a sorption tank via a connecting line and a pump (11) column (10). 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že aerační element (3) je vybraný ze skupiny zahrnující diskový difusor, perforovanou trubici, trysky.Device according to claim 1, characterized in that the aeration element (3) is selected from the group comprising a disc diffuser, a perforated tube, a nozzle. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že na vstupu do pískové kolony (5) a/nebo na vstupu do sorpční kolony (10) je dále umístěn barometr (7, 14).Device according to claim 1 or 2, characterized in that a barometer (7, 14) is further provided at the inlet of the sand column (5) and / or at the inlet of the sorption column (10). 4. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že hlava pískové kolony (5) je dále opatřena třícestným ventilem (8).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the head of the sand column (5) is further provided with a three-way valve (8). 5. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že před vstupem do sorpční kolony (10) je umístěn průtokoměr (15).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a flowmeter (15) is arranged before entering the sorption column (10). 6. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že je opatřeno elektrickým zdrojem (17) pro připojení elektřinou poháněných částí zařízení.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is provided with an electrical source (17) for connecting the electrically driven parts of the device. -7 CZ 33225 U1-7 GB 33225 U1 7. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že je umístěno na paletě (16), s výhodou je paleta (16) plastová.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged on the pallet (16), preferably the pallet (16) is plastic. 8. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že písková kolona (5)Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the sand column (5) 5 obsahuje křemenný písek, s výhodou o velikosti zrn od 0,7 do 1,2 mm.5 contains quartz sand, preferably having a grain size of 0.7 to 1.2 mm. 9. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že sorpční kolona (10) obsahuje směs křemenného písku, s výhodou o velikosti zrn od 0,7 do 1,2 mm, a biocharu, modifikovaného podvojnými vrstevnatými Fe, Mg - hydroxidy v hmotnostním poměru 1 díl ίο biocharu ku 2 dílům podvojných vrstevnatých Fe, Mg - hydroxidů, přičemž hmotnostní poměr křemenného písku ku modifikovanému biocharu je v rozmezí od 4 : 1 do 20 : 1, s výhodou je tento poměr 15:1.Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the sorption column (10) comprises a mixture of quartz sand, preferably having a grain size of 0.7 to 1.2 mm, and a biochar modified with double-layered Fe, Mg-hydroxides in the sand. a weight ratio of 1 part by weight of biochar to 2 parts of double layered Fe, Mg-hydroxides, the weight ratio of quartz sand to modified biochar being in the range of 4: 1 to 20: 1, preferably the ratio is 15: 1. 15 10. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačené tím, že vyrovnávací nádrž (9) a/nebo spojovací potrubí jsou vyrobené z polypropylenu.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the buffer tank (9) and / or the connecting pipe are made of polypropylene.
CZ2019-36450U 2019-07-29 2019-07-29 Equipment for mine water after-treatment CZ33225U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36450U CZ33225U1 (en) 2019-07-29 2019-07-29 Equipment for mine water after-treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-36450U CZ33225U1 (en) 2019-07-29 2019-07-29 Equipment for mine water after-treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ33225U1 true CZ33225U1 (en) 2019-09-17

Family

ID=67986020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-36450U CZ33225U1 (en) 2019-07-29 2019-07-29 Equipment for mine water after-treatment

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ33225U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tagliabue et al. Boron removal from water: needs, challenges and perspectives
Gibert et al. Municipal compost-based mixture for acid mine drainage bioremediation: Metal retention mechanisms
US8758607B2 (en) Water treatment
Hill Review of available technologies for the removal of selenium from water
CN202766374U (en) Double-membrane treatment system for coal mine water
KR101249741B1 (en) Non-point source contaminant purification system and method for an early stage rain water
Pal Granular ferric hydroxide for elimination of arsenic from drinking water
Nasir et al. Design and experimental testing of small-scale acid mine drainage treatment plant
CN100447094C (en) Multistage gradient adsorption channel adsorption technology
RU2297389C2 (en) Method of the drinking water purification and the installation for its implementation
CN102583698A (en) Oxidation-adsorption integral arsenic removal device and method for drinking water
CZ33225U1 (en) Equipment for mine water after-treatment
CN105417763A (en) Initial rainwater purifying and receiving device
CN103787444B (en) Spathic iron ore active sand phosphorus removing method
Cortina et al. Latin American experiences in arsenic removal from drinking water and mining effluents
Directo et al. Pilot plant study of physical-chemical treatment
CN213924265U (en) Device for treating mine ammonia nitrogen wastewater by series parallel graded adsorption and reverse osmosis
CN102603052A (en) Oxidation-adsorption integration waste water arsenic removal device and method
CN209468264U (en) A kind of pretreatment unit for Drain contamination for river channel mouth
KR100923234B1 (en) Non-point source contaminant purification system and method thereof for an early stage rain water by multi-stage treatment
CN112239282A (en) Device and process for treating mine ammonia nitrogen wastewater by series parallel graded adsorption and reverse osmosis
CN102557289A (en) Movable coalbed methane-produced wastewater treatment method
CN109368935A (en) A kind of pretreatment unit for Drain contamination for river channel mouth
Armienta Advances in the development of adequate, affordable, and sustainable treatment alternatives to drinking water contamination by arsenic, heavy metals, and nitrates in Mexico
US20230084295A1 (en) Method and Apparatus for Treating Contaminated Fluid Medium

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20190917

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20230719