CZ365397A3

CZ365397A3 - Způsob úpravy medií a zařízení pro provádění úpravy

Info

Publication number: CZ365397A3
Application number: CZ973653A
Authority: CZ
Inventors: Raymond Gleizes
Original assignee: Raymond Gleizes; Terrils, Société Anonyme
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1998-06-17
Also published as: EP0827421A1; US6015498A; ATE222800T1; EE9700298A; DE69623275D1; AU5903896A; FR2734175A1; PL323522A1; EP0827421B1; CA2221889A1; WO1996036434A1; FR2734175B1

Description

ií a zařízení pro provádění ,· upnayy úpravy

Oblast vynálezu

Vynález se týká úpravy kapalných, polokapalných nebo tuhých medií, zejména pak medií znečištěných těžkými kovy, které se mohou vyskytovat ve formě hydroxidů.

Dosavadní stav techniky

------------------již po řadu let se úpravou domovních a průmyslových odpadů velice_______ intensivně zabývají výzkumné i průmyslové orgány z důvodu nekompromisních požadavků jak sanitárních, tak i z oblasti životního prostředí, které se neustále zvyšují. Mezi jiným se rovněž usilovalo o vytvoření vhodných způsobů úpravy odpadních vod včetně odpovídající úpravy odpadních kalů, které tato zařízení produkují.

Pokud jde o problémy odstranění odpadních kalů, spočívá klasický postup v jejich zahuštění, po němž následuje nezbytná stabilizace a to buď aerobním vyhníváním nebo anaerobní mineralizací, aby se obsažené organické látky zoxidovaly. Během dalších etap dosavadních způsobů úpravy se odpadní kaly ‘ nižně upravují a to buď dehydrují, zpopelňují, ukládají nebo znovu užívají, např. v zemědělství.

Jako příklad odpadních kalů lze uvést kaly z čisticích stanic a průmyslové kaly, t.j. kaly z provozů provádějících úpravu povrchů, zejména z galvanoplastických provozů.

·· ·· ·· · ·· ·· ···« · ♦ ·· · · · * · · · ·· · ···· • ····*· · · · ···· • · · · · · ··

Až do současné doby se etapa vysoušení kalů z čisticích stanic pro úpravu odpadních vod z domácností spolu s vodou dešťovou a eventuelně i s odpadními vodami z průmyslu upravovala převážně pomocí vápna, což umožňuje dosáhnout stupně suchosti od 22 do 25% po průchodu usazovací nádrží a filtrem jako je filtrační lis nebo pásový filtr. Tento způsob však zcela neodpovídá nynějším novým platným normám, které kladou požadavek na stupeň suchosti vyšší než 35% a vyžadují, aby se znečišťující složky, zejména pak těžké kovy, nemohly vyluhovat. Navíc popsaná dosavadní technika neumožňuje účinně potírat zápach z odpadních kalů, který může představovat dosti závažnou újmu pro občany žijící ------------v blízkosti příslušného zařízení. - Analogické problémy se vyskytují také u odpadních kalů, které pocházejí z provozů provádějících fyzikálně-chemickou úpravu kovových povrchů, zejména pak z galvanoplastických provozů. Tyto odpadní kaly vykazují po výstupu z usazovací nádrže stupeň suchosti 5%; po výstupu z filtračního lisu pak nepřesahuje stupeň suchosti 20 až 22 %.

Existuje tedy opravdu naléhavá potřeba vytvořit způsob úpravy odpadních vod a kalů, který umožní odstranění výše uváděných nedostatků stávající techniky.

V evropské patentové přihlášce č. 0 337 047 ( stažena ) bylo navrženo řešení pro detoxikaci kapalných a tuhých medií vyloučením těžkých kovů v nich obsažených. Toto řešení spočívá ve využití aktivní adsorbující látky pocházející z oxidace anamorfozovaných ahimino-silikátových částic z uhelných zbytků. Odixaci je možno provádět např. pražením za přístupu vzduchu ve zvláštní peci s fluidizováným ložem při teplotě, která se dle popisu pohybuje mezi 350 až 800° C. Aktivní adsorbující látka se připravuje granulací létavých popílků, • · • · jejichž počáteční zrnitost je taková, že 34 až 54 % částic má průměr nižší než

100 pm. Granule se poté používají jako filtrační lože v perkolační koloně.

Způsob, který je předmětem této starší přihlášky vynálezu, byl prováděn v praksi tak, že se použily popílky ze spalování uhelných zbytků, resp. přesněji uhelných odvalů, jejichž teplota se pohybovala v rozmezí 1100° C - 1200 °C. Jde o popílky, které byly uvedeny na trh pod značkou Béringite a které jsou pro účely úpravy odpadních vod upraveny do granulí o velikosti mezi 0,5 až 3 mm; jestliže je tento produkt určen pro úpravu tuhých látek, pak má formu velice jemného pudru, takže rozložení zrnitosti je v průměru následující ( viz velikost.........

částic a odpovídající hmotnostní procento):

< 100 pm : 30,2 % 500 - 1000 pm : 3,1 %

100 - 200 pm :27,5 % > 1000 pm: 0,2%

200 - 500 pm : 38,9 %

Prostředek Béringite, který působí adsorpcí a/nebo absorpcí, byl užíván pro detoxikaci různých medií zamořených těžkými kovy s dobrými výsledky. Přesto však jeho použití, které zahrnuje perkolaci, vyžaduje použití velkého množství tohoto prostředku, aby se zvýšil stupeň suchosti a / nebo stabilita odpadních kalů, např. z čisticích stanic odpadních vod nebo z provozů pro úpravu kovových povrchů. - --- ... , ,

Ostatně nebylo navrženo použít Béringite pro odstranění znečištění z kapalných medií nebo polokapalných medií obsahujících uhlovodíky, jako jsou protnývací vody z úpravy zemin znečištěných polycyklickými aromatickými uhlovodíky . Až do současné doby se tyto sloučeniny odstraňují klasickými fyzikálně-chemickými postupy jako je např. flokulace a flotace . Nevýhodou • ·

...

těchto známých postupů je však skutečnost, že se při nich používají činidla, která zkreslují výsledky měření celkových uhlovodíků po provedení úpravy ; tyto výsledky je totiž zapotřebí porovnat s normami, které jsou nyní v platnosti a vyhodnotit je. Navíc tyto postupy neumožňují zcela vyloučit z příslušných medií těžké kovy, které mohou být rovněž obsaženy v upravovaných odpadních vodách.

Podstata vynálezu

Bylo shledáno, že popílky uhelného původu, které pocházejí ze spalování v kotli a které - na rozdíl od přípravku Béringitc - se používají v takovém stavu zrnitosti, v jakém létavé popílky vycházejí ze spalovacího procesu, mohou vést k daleko výhodnějším výsledkům a to jak po stránce kvantitativní a / nebo kvalitativní, pokud jde o detoxikaci kapalných, polokapalných nebo tuhých medií ; přitom rovněž umožňují splnit stupeň suchosti vyžadovaný platnými normami a dále stabilizovat různá kapalná i polokapalná prostředí jako jsou kaly z čisticí stanice odpadních vod a z provozů provádějících úpravu kovových povrchů.

„Polokapalným mediem“ se rozumí jakékoli kapalné medium obsahující značné množství látek v suspensi, které by rovněž bylo možno nazvat „polotuhým mediem“. - - - ™-=·™·....

Výraz „létavé popílky“ se vztahuje na popílky, které se rekuperují během odstraňování prachu z kouřových plynů spalovacích kotlů v elektrostatickém lapači prachu nebo jiném podobném zařízení.

Tyto popílky nacházející se v určitém stavu zrnitosti po výstupu ze spalovacího procesu nejsou jen daleko jemnější než granule podle dřívějšího ·» ·· < < · · · · · ···· 9 9 9 9 9 9 99

-> ^ 9 9 9 9 9 9 9 999 j * 9·· 99 9 9 9 99 9 99 „ · · · 9 9 · 9 99 ·· ·· ·· «·· ···· stavu techniky, ale jsou také jemnější než popílky, ze kterých granule pocházejí. Jak je dobře známo mezi odborníky, granulometrie létavých popílků, které je možno rekuperovat při výstupu z kotle, závisí na typu kotle ( s fluidizovaným ložem nebo s prachovým uhlím ), uhlí nebo uhelných zbytků ( více či méně vápenatých ) a na lapači prachu, který se pro rekuperaci použije. S výhodou se tyto parametry volí tak, aby rekuperované létavé popílky vykazovaly - pokud jde o zrnitost - takovou velikost, aby nejméně 80 hmotnostních % prošlo sítem o velikosti ok 80 pm.

Aniž by byla obhajována nějaká teorie lze uvést, že pozitivní působení popílků na vysoušení a stabilizaci odpadních kalů se uskutečňuje převážnou měrou z toho důvodu, že tyto popílky obsahují důležitý kysličník vápenatý, jak vyplývá z příkladu 1 dále uváděného. V praksi jsme mohli dále konstatovat, že popílky umožňují dosáhnout hodnot stupně suchosti předepsaných normami a že poskytují i další výhody uživatelům těchto popílků. Vzhledem k vyššímu stupni vysoušení je objemové množství, které se má transportovat a podrobovat další úpravě, z velké části redukováno, což přináší odpovídající úspory. Normy upravující parametry mechanické tuhosti směsi odpadních kalů a popílků se při tomto postupu rovněž respektují. Navíc dochází k daleko nižšímu vyluhování tuhé části medií tvořené popílky spolu se znečišťujícími látkami, než předepisují platné normy. Nakonec je nutno konstatovat, že popílky umožňují- rovněž ---,značně redukovat nebo i zcela vyloučit napříjemné zápachy související s výskytem a transportem odpadních kalů.

Způsob úpravy podle vynálezu spočívá v působení výše uvedených popílků na kapalná, polokapalná nebo tuhá media, tedy popílků vzhledem k jejich zrnitosti označovaných jako létavé popílky vycházející ze spalovacího procesu ve formě velice jemného pudní a to i tehdy, když příslušné medium, které má být upravováno způsobem podle vynálezu, je mediem kapalným nebo polokapalným.

Způsob podle vynálezu lze aplikovat při odstraňování znečištění z kapalných medií nebo polokapalných medií znečištěných uhlovodíky, při detoxikaci kapalných, polokapalných nebo tuhých medií jako jsou zeminy znečištěné těžkými kovy a při dehydrataci a / nebo stabilizaci odpadních kalů; rozsah aplikací vynálezu však tím není naprosto omezen.

Když se způsob podle vynálezu aplikuje na detoxikaci nebo na odstranění znečištění z kapalných nebo polokapalných medií nebo při dehydrataci a / nebo stabilizaci polokapalných medií, spočívá příslušná úprava v tom, že se zajistí co nejtěsnější kontakt mezi upravovaným prostředím a popílky ( např. mícháním v nádrži ). S výhodou se upravované medium a popílky uvádějí v kontakt po dobu pohybující se mezi deseti minutami a jednou hodinou, při čemž půlhodinové míchání obvykle stačí k tomu, aby se dosáhlo optimálních výsledků. Užitečné množství použitých popílků pro dosažen takových výsledků se pohybuje mezi 0,2 až 2 % . V praksi to znamená, že je třeba předem vypočítat potřebné množství popílků i dobu míchání a provést analýzy a zkoušky v laboratoři na vzorcích příslušných-medil·, která mají být upravena způsobem podle vynálezu.

Jestliže jde o detoxikaci znečištěných zemin, zejména těžkými kovy, pak se do půdy hlubinným vmícháním vpraví určité procento popílků odpovídající množstvím těžkých kovů přítomných v půdě. Při provádění tohoto způsobu je možno odstranit veškerou znečištěnou zeminu v případě, že se zemina má stejně po úpravě uložit na skládku nebo lze vyhloubit místo, ze kterého se má • · < ·

znečištění odstranit - nejprve je však nutno pomocí karotáže určit rozsah potřebného vyhloubení - v případě, že se upravená zemina má zase znovu uložit na své původní místo. V obou případech nedochází k žádnému vyluhování nežádoucích škodlivých látek.

Vynález se rovněž týká příslušného zařízení pro kontinuální nebo postupnou úpravu kapalného nebo polokapalného media, které je eventuelně znečištěno těžkými kovy a / nebo uhlovodíky, pomocí létavých popílků, jak výše popsáno.

Podle prvního způsobu provedení jde o fixní zařízení, které je vybaveno prostředky pro regulaci příslušného množství dodávaných popílků, dále prostředky pro regulaci dodávaného kapalného nebo polokapalného media, které se má upravovat, při čemž uvedené prostředky napájejí míchací nádrž spolu s usazovací nádrží opatřenou výtokem kapaliny pocházející z upravovaného media a separovaným výtokem popílků, na které jsou v tomto případě vázány těžké kovy a / nebo uhlovodíky, jež příslušné medium obsahovalo; uvedené popílky mohou být také smíchány s tuhými látkami obsaženými v daném mediu v suspensi; zařízení je dále vybaveno prostředky pro recirkulaci s uzavřeným obvodem, aby bylo možno dosáhnout nepřetržité cirkulace v míchací nádrži v případě, když je instalace ve stálé provozní pohotovosti. . ... .

Podle první varianty tohoto provedení vynálezu je usazovací nádrž nahoře opatřena vývodem pro odvod supematantu z upravovaného media a dole dalším vývodem odvádějícím popílky nasycené znečišťujícími látkami a suspensními materiály.

Podle druhé, komplikovanější varianty umožňující celkovou automatizaci postupu, je dekantační zařízení vytvořeno jako odstředivka. Přístroj tohoto typu je dobře znám, na trhu existuje a používá se pro oddělení tuhých a kapalných látek. V případě, že upravované medium tvoří odpadní kaly, dává se přednost použití tohoto typu dekantéru před gravitačním dekantérem tehdy, když umožní dosáhnout vyššího stupně suchosti, tedy alespoň 60%.

Přesto je samozřejmé, že je možno za výše uvedeným účelem použít i jiné, odlišné typy prostředků pro oddělování tuhých a kapalných látek z různých medií.

Podle druhého způsobu provedení vynálezu je zařízení pro úpravu kapalného, polokapalného nebo tuhého media za použití létavých popílků vytvořeno jako mobilní , což je výhodné zejména pro úpravu odpadních kalů. Tato instalace v kombinaci obsahuje :

prostředky pro uložení popílků jako je např. silo a prostředky pro zásobování popílky i kapalným nebo polokapalným mediem, které se má upravovat;

míchací zařízení, které je napájeno výše uvedenými zásobovacími prostředky;

- dekantační odstředivku napáj enou uvedeným > - mí chacím zařízením - a — = opatřenou vývodem kapaliny z upravovaného media a dalším vývodem pro odvod popílků nasycených těžkými kovy a uhlovodíky, které upravované medium eventuelně obsahuje, při čemž uvedené popílky jsou smíchány s tuhými látkami obsaženými v suspensi upravovaného media;

prostředky pro automatické ovládání zásobovacích, míchacích, odstřeďovacích mechanismů a odvodů kapalin a popílků v suspensi;

• · generátorovou skupinu zajištující přívod elektrické energie do instalace.

S výhodou zahrnuje tato mobilní instalace také integrované prostředky pro analýzu popílků a kapaliny vycházející z dekantační odstředivky. Instalace může být rovněž opatřena zařízením pro mletí bloků popílků, které je zásobováno odvodem popílků z dekantační odstředivky, aby se ulehčila manipulace a následný transport upotřebených popílků.

Když je při úpravě odpadních kalů použita mobilní instalace, je možno upravovat relativně malá množství odpadních kalů, která se např. shromažďují v provozech úpravy kovových povrchů ; takováto malá množství totiž nemohou zdůvodnit náklady na pořízení stabilního zařízení pro úpravu odpadních kalů. Jediné mobilní zařízení tedy může upravovat kaly z několika provozů úpravy kovových povrchů na základě požadavků jejich provozovatele. U aplikací jiného druhu, např. při úpravě promývacích vod použitých pro úpravu zemin znečištěných uhlovodíky, umožňuje takové mobilní zařízení pohotové přemístění celé instalace z jednoho místa na druhé.

Dále uváděné příklady mají vysvětlit možnosti použití úpravy a zařízení podle vynálezu a popsat vlastnosti popílků a zejména poukázat na kvantitativní a kvalitativní rozdíly⁼mezi dosaženými výsledky detoxikace medií znečištěných těžkými kovy pomocí popílků podle vynálezu a prostředku Beringite.

Příklad 1 (obecný provozní postup)

Spalovalo se uhlí z dolů v Provenci ( Francie ), t.j. uhlí dosti nekvalitní v koth s fluidizovaným ložem , který pracuje při průměrné teplotě 830 - 850° C. Získané popílky vykazují průměrnou zrnitost jak výše uvedeno, tedy takovou, že většina částic je menší než 80 μιη. Popílky získané v tomto příkladu mají obsah « · · · · 4 · · · · ·· « · · · 9 9 « v ··· · ·»· · · · ♦ · ·· · ··

A A A. A m Μ ΛΛ

SiO_£ 22,00 %, obsah Al.^9,35 %, obsah CaO 36,50 %, obsah Fe₂0^6,90 %, obsah MgO 1,85 %. Popílky rovněž obsahují 9,80 % volného vápna. Uvedené obsahy představují průměrné hodnoty.

Popílky se transportují k místu detoxikace a aplikovaná úprava je dále popsána s odvoláním na připojené výkresy .

Přehled obrázků na výkresech obr. 1 zobrazuje první formu provedení zařízení podle vynálezu a to jeho první variantu;

obr. 2 znázorňuje druhou variantu první formy provedení zařízení podle vynálezu a obr. 3 zobrazuje druhou formu provedení zařízení podle vynálezu.

V rámci popisu s odvoláním na výkresy jsou uvedeny pouze příklady aplikace popílků podle vynálezu za účelem detoxikace kapalných nebo polokapalných medií znečištěných těžkými kovy. Je však zcela jasné, že popsaná zařízení mohou být v jiných variantách použita pro úpravu medií obsahujících jiné znečišťující látky jako jsou např. uhlovodíky a rovněž za účelem dehydratace a / nebo stabilizace odpadních kalů

Zařízení schematicky znázorněné na obr. 1 zahrnuje silo _1, které dole ústí do rotační komory 2, jež je spodní částí 3_napojena na zásobovací šnek 4. Silo j_ je opatřeno sekvenčními vibrátory a úrovňovými sondami, které nejsou zobrazeny. Horní část 5. zásobovacího šneku 4_zásobuje vstřikovač popílků 6. který ústí napájecím potrubím 7_do kapalného nebo potokapalného media, jež má být upravováno. Na potrubí 2 je uspořádáno čerpadlo a to proti vstřikovači 6. Po směru vstřikovače 6 se potrubí 7 ponoří do míchací nádrže 9 opatřené míchadlem

10. Míchací nádrž 9 je v horní části opatřena přepadem, ze kterého se odvádí upravované medium potrubím 11 do střední části oddělené válcovitou stěnou 12 od dekantační nádrže 13. Stěna 12, která zde působí jako sifonová stěna, v určité vzdálenosti od dna nádrže 13 končí, takže dno není přehrazeno.

Objem obou nádrží 9 a 13 je propočítán tak, že umožňuje

1) kontakt mezi popílky a upravovaným kapalným nebo polokapalným mediem v míchací nádrži 9 a

2) usazování v nádrži 13 po potřebnou dobu, která se pohybuje v průměru okolo 1/2 hodiny.

Usazovací nádrž 13 je vybavena takto :

v horní části přepadem, jenž ústí do potrubí 14, kterým se vede upravované medium do odtoku E_nebo se recirkuluje, dále filtrem ljý který je upraven na potrubí 14 a v dolní části výstupním potrubím 16 popílků obsažených v suspensi z frakce kapalného nebo polokapalného prostředí.

By-pass 15^ vylučuje, aby filtr 15 přestal podávat nedostatečný výkon v důsledku ucpání. Potrubí 16, na kterém je upraveno čerpadlo 17, vede do odpadního potrubí 18. . .

Zařízení znázorněné na obr. 1 je navíc vybaveno tak, aby mohlo pracovat v plné pohotovosti nepřetržitě. Na jedné straně je zařízení opatřeno párem ventilů VI a V2, z nichž ventil VI je uspořádán na potrubí 19 spojujícím výpustní potrubí popílků 16 se spodní částí usazovací nádrže 9 a druhý ventil V2 je upraven mezi potrubím 16 a odpadním potrubím 18; dále je zařízení opatřeno ♦

Φ¹

φ · φ.φ φ · « · ·· ····*· · * « ·« φ φ φ

«)« · · » · φ φ · * φ φ φ * · · ·' · · φ · ♦ nezobrazeným motovariátorem čerpadla 17, takže může ovlivnit jeho výkon podle toho, zda je zařízení v provozu (zvýšená rychlost) nebo v pohotovosti (malá rychlost).

Ventily VI a V2 jsou ovládány elektro-pneumatickou soustavou 20 poháněnou zdrojem stlačeného vzduchu 21. Ovládání probíhá podle tohoto schématu:

při provozu (rotační komora 2, napájecí šnek £ a čerpadlo 8_ jsou aktivovány ; čerpadlo 17 pracuje zvýšenou rychlostí): ventil VI je zavřen, ventil V2 je otevřen;

při pohotovosti ( rotační komora 2. napájecí šnek 4_a čerpadlo K. jsou deaktivovány ; čerpadlo 17 pracuje malou rychlostí): ventil Vije otevřen, ventil V2. je zavřen. Když se používá zařízení znázorněné na obr. 1, pak způsob úpravy postupuje takto:

popílky získané ze spalování jsou uskladněny v silu £ a vyklápěny do rotační komory 2 násypkou vytvořenou ze spodního konce ^.zásobovacího šneku 4, Výkon distribuce popílků je regulován podle povahy a množství těžkých kovů přítomných v upravovaném mediu pomocí variátoru ( nezobrazen ), kterým je vybavena rotační komora 2. Popílky se tak dostanou až do horní části 5 zásobovacího šneku £, odkud se sypou do vstřikovače 6, Upravované prostředí, např: odpadní voda znečištěná těžkými kovy, je čerpána čerpadlem .8 potrubím do kterého ústí vstřikovač popílků 6. Výkon čerpadla 8. je regulován podle potřeby měničem rychlosti, který není zobrazen. Popílky a odpadní voda se dostávají do kontaktu v potrubí £na úrovni vstřikovače a společně tekou do míchací nádrže kde nastává míchání pomocí michadla.10.po dobu cca 1/2 hod. Je nutno poznamenat, že popílky a odpadní voda by mohly být do míchací nádrže také zaváděny odděleně. V tomto příkladu má nádrž objem 5 m3 , doba míchání trvá 1/2 hod.; tento objem 5 m3 odpovídá výkonu 5 m3 čerpadla 8. Jakmile se směs popílků a odpadních vod přeleje do míchací nádrže 9, odpovídající množství směsi unikne přepadem nádrže 9 a dostane se do střední části, vymezené přepážkou 12 od usazovací nádrže 13, která má rovněž objem 5 m3 a ve které se suspense popílků v odpadní vodě usazuje po dobu jedné hodiny. Jakmile se míchaná suspense popílků a odpadní vody přeleje do nádrže 13, odpovídající množství supematantu unikne ve směru šipky F do horní části usazovací nádrže 13, zatímco usazené popílky jsou extrahovány pomocí čerpadla 17 potrubím 16. Jakmile se supematant dostane do potrubí Π, usazování se zcela ukončí a když se nádrž 13 dostatečně zaplní , tvoří supematant pouze detoxikovaná odpadní voda, která obsahuje daleko menší množství těžkých kovů než jsou prahová množství přípustná podle platných mezinárodních norem.Tato odpadní voda se pak odvádí potrubím 14, při čemž vložený filtr 15 zachycuje prachy, které se neusadily. Potrubí 14 je napojeno na výpust E nebo na recyklační zařízení.

Popílky nasycené znečišťujícími látkami se poté dostávají potrubím 18 do dehydratační jednotky. Vysušený získaný materiál je pak možno použít např. v cementárnách.

Součásti zařízení zobrazených na obr. 2 a 3 jsou stejné jako u zařízení = zobrazeného na obr. 1 a jsou označeny stejnými vztahovými značkami; nebudou tedy v dalším popisu znova zmiňovány, ani jejich funkce nebude popisována. Součásti zařízení z obr. 2 a 3 podobné součástím zařízení na obr. 1 jsou označeny stejnými vztahovými značkami, ale s čárkou.

·· ·* * «· ·· • · · ♦ 9 9 99 9 9 99 » 4 · · 4 * ♦ * »9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 * ·-· · 99 *99 9 9 9 9 99

9'9 99 99'9 9 999

Zařízení na obr. 2 se odlišuje od zařízení na obr. 1 tím, že je značně zjednodušeno a to díky použití dekantační odstředivky - schematicky znázorněné a označené 22 - namísto usazovací nádrže, ve které k usazování dochází pouze v důsledku gravitace.

Dekantační odstředivka 22 sestává z válcovité, konicky vytvořené mísy, ve které je uložen koaxiální dopravníkový šnek. Tento typ dekantační odstředivky funguje na principu rozdílu rychlostí mezi mísou a šnekem a evakuuje odděleně potrubím 18' popílky nasycené těžkými kovy a smíchané s tuhými látkami, které upravovaná odpadní voda původně obsahovala a potrubím 141 pak odvádí odpadní vodu zbavenou výše uvedených těžkých kovů. Potrubí 19' tvoří by-pass mezi potrubím 11 proti dekantační odstředivce 22 a dolní části míchací nádrže 9. Čerpadlo 17' je upraveno u potrubí 19'. Při extrakci není čerpadlo 17' aktivní. Ve stavu pohotovosti toto čerpadlo zajišťuje kontinuální cirkulaci směsi popílků a odpadních vod do míchací nádrže.

Zařízení na obr. 3 se odlišuje od zařízení znázorněného na obr. 2 tím, že je přizpůsobeno pro namontování na přívěsu. Z tohoto důvodu jsou silo j_a násypka 3 sníženy tak, že - ve srovnání se zařízením zobrazeným na obr. 2 - dno sila J_ a dno míchači nádrže 9 jsou v podstatě na stejné úrovni na přívěsu ( schematicky znázorněno tečkovanou čarou ) : Navíc tato instalace nezahrnuje by-pass 19' (obr. 2) mezi potrubím 11 proti dekantační odstředivce 22 a míchací nádrži 9. Namísto toho je spodní Část míchací nádrže 9 opatřena vývodem 23 umožňujícím vyprazdňování. Zařízení je dále vybaveno prostředky pro automatické ovládání všech napájecích, míchacích, odstředivých a vyprazdňovacích operací, jakož i generátorovou skupinou, která je schopna zásobovat energií potřebnou pro provoz celé zařízení; tyto ovládací prostředky a generátorová skupina nejsou zobrazeny.

Příklad 2 : určení účinku trvání kontaktu mezi popílky a upravovaným mediem.

Byly upravovány tři roztoky ( I, II a III) , jejichž obsah kovových prvků znázorňuje tabulka I ; tyto roztoky byly udržovány v kontaktu s popílky podle vynálezu po dobu 15, 30, 45, 60, 90 a 120 minut.

Jak vyplývá z této tabulky, obsah kovových prvků v daném mediu po úpravě dosahuje minimální hodnoty po 30 min. u prvků Cd, Cu a Fe (roztok I) a Pb (roztok II), poskytuje nejvyšší gradient redukce v 30 min, pokud jde o Cr (roztok I), rychle klesá v 15 min. u Pb (roztok I) a Zn (roztoky I a II).

Pokud jde o pozorované výsledky, doba úpravy 30 min. je obvykle optimální. Jak je možno vyčíst z tabulky I, bylo pozorováno rychlé zvýšení pH media, které je na počátku spíše kyselé až na hodnotu zásaditou v průběhu 15 minut a na níž se udržuje.

Příklad 3 : určení účinku užitečného množství popílků.

, _ Byj_a upravována odpadní voda, jejíž obsah kovových prvků je uveden = v tabulce II. pomocí popílků podle vynálezu, které byly přidány k odpadní vodě v množství od 0,2 obj. % až 2 obj. %; tyto popílky byly udržovány v kontaktu s odpadní vodou po dobu cca 30 min.

Jak z této tabulky vyplývá, obsah kovových prvků v mediu po jeho úpravě je v podstatě stejný jako ve výše uvedených dvou příkladech, tedy je značně nižšší předepisuje platná norma. Dále je třeba poznamenat, že počáteční pH

··	··	·· ·	··	>·
* ·'	• ·	♦ «		9 9	•	•
·' ·	• ·	• ·	♦	9 ·		99
• ·	• · * ·	0 ·		9 ·· ·	•	9
• ·	•	• »	9	•	9	•

upravovaného media bylo příliš kyselé a bylo tedy předem upraveno na pH 5,4, aby bylo umožněno vysrážení mědi ve formě hydroxidu.

Příklad 4: kvantitativní a kvalitativní srovnání detoxikace chromové lázně popílky podle vynálezu a popílky podle dřívějšího stavu techniky užitých jako srovnávací vzorek,

Chromová lázeň byla upravována po dobu 30 min. 2 obj.% popílku podle vynálezu za použití výše popsaného zařízení. Příslušný obsah kovů je uveden v dále uváděné tabulce III. Stejná lázeň byla upravována popílky podle dosavadního stavu techniky užitých jako srovnávacího vzorku za použití perkolaěního postupu při aplikaci nejméně 10 obj. % popílků.

Jak vyplývá zcela jasně z uvedené tabulky, účinnost popílků podle vynálezu se dotýká všech prvků a je kvantitativně vyšší než účinnost srovnávaných popílků, které vykazují velice malý nebo žádný účinek na obsah As, totálního Cr a Ni v chromové lázni na začátku úpravy a dokonce zvyšují obsah Cd a Zn a eventuelně i totálního Cr.

Příklad 5: kvantitativní a kvalitativní srovnání detoxikace kyanidové lázně popílky podle vynálezu a popílky podle dosavadního stavu techniky užitých jako srovn ávacívzorek, -----· .

Byla upravována kyanidová lázeň, jejíž obsah kovů je uveden dále v tabulce IV, popílky podle vynálezu a popílky podle dosavadního stavu techniky užitých jako srovnávací vzorek, jak je popsáno v příkladu 4. Jak vyplývá z uvedené tabulky, účinnost popílků podle vynálezu je patrná u všech prvků a kvalitativně je vyšší než u popílků podle dosavadního stavu techniky mimo prvku Fe, kde je stejná.

·· ♦· <4 ♦ 99 99 ·' 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 99

9 999 9 9 « 9 9 99 9 99

4' · 9 9 9 9 9 99

99 99 999 9999

Příklad 6: úprava odpadních vod znečištěných póly cyklickými aromatickými uhlovodíky

Paralelně s výše popsaným studiem detoxikace se vyhodnocovala účinnost popílků podle vynálezu, pokud jde o detoxikaci odpadních vod použitých jako promývací prostředek zemin znečištěných polycyklickými aromatickými uhlovodíky. Množství použitých popílků představovalo cca 5 obj. % upravovaných odpadních vod a doba kontaktu popílků a odpadních vod činila asi 30 min. Získané výsledky jsou shrnuty v dále uváděné tabulce V. Jak tato tabulka uvádí, popílky podle vynálezu umožňují dosáhnout globálního stupně odstranění znečišťujících látek ve výši 96,4 %. Celkový obsah uhlovodíků po úpravě je 10,4 pg/kg neboli 1,04 mg/1, což je daleko nižší než 5 mg/1 podle platných norem, které limitují obsah uhlovodíků v odpadu na 5 mg/1. Po úpravě je tedy možno odpadní vodu vypustit nebo - je-li to žádoucí - recyklovat ( např. znovu použít pro nové promývání znečištěných zemin ).

Příklad 7: zkouška vyluhování

Byla provedena zkouška vyluhování popílků podle vynálezu, které byly použity k úpravě odpadní vody z chromové lázně z galvanoplastického provozu podle normy X31-210 .

Výsledky získané z těchto zkoušek jsou shrnuty v tabulce VI. Jak z této tabulky vyplývá, obsahy vyluhovaných kovových prvků jsou všechny daleko nižší než stanoví platné normy.

Příklad 8: úprava kalů z čisticích stanic odpadních vod

Byla provedena zkouška stabilizace kalů z čisticí stanice odpadních vod v Millau, Aveyron (Francie ), ke kterým byly přidány odděleně tři typy popílků

·· ··	• ♦
• · · • ··· · • . ·	• 9 9 · • Φ		• · ·· • ··· · • «

podle vynálezu, označené vztahovými značkami 1, 2 a 3 obsahující zvyšující se obsahy CaO a vykazující snižující se velikost zrna. Popílky byly přidány v rozmezí 1 až 2 obj. %. Doba kontaktu mezi popílky a upravovanými kaly byla asi 30 min.

Výsledky těchto zkoušek jsou uvedeny v tabulce VII. Jak z této tabulky vyplývá, přidání popílků podle vynálezu ke kalům umožňuje dosáhnout ve všech případech stupně suchosti - vypočítaného podle normy X31-102 - vyššího než 60% a uskutečnitelného až do 70%, tedy daleko vyššího než stanoví platné normy, které předepisují stupeň suchosti alespoň 35%. Je třeba poznamenat, že dosažené výsledky závisejí velkou měrou na obsahu CaO a / nebo na velikosti zrna použitých popílků než na množství použitých popílků.

Tuhá část takto stabilizovaných kalů může být uložena. Zkoušky vyluhování, zrovna tak jako analýzy povrchových vod poskytují analogické výsledky jako u předchozích příkladů, tedy hodnoty daleko nižší než předepisují normy.

Z uvedených příkladů vyplývá, že popílky podle vynálezu představují prostředek pro detoxikaci nebo snížení znečištění daleko účinnější, než je tomu u popílků podle dosavadního stavu techniky. Aniž by se poukazovalo na nějakou teorii, je možno usoudit, že částice popílků podle vynálezu mají rozdílnou fyzikálně-chemickou strukturu vzhledem k tomu, že vykazují daleko jemnější zrnitost, než je tomu u popílků dříve používaných při detoxikačních operacích .

Popílky podle vynálezu lze využít nejen pro odstranění těžkých kovů a polycyklických aromatických uhlovodíků z kapalných a polokapalných medií, jak je popsáno ve výše uváděných příkladech; rovněž lze tyto popílky využít pro odstranění znečištění tuhých medií obsahujících těžké kovy. Vzhledem k tomu,

··	<·		··	··
• ·	• ·	• · ··	• ♦ ·	•
e ·	• ·	• · '·	• ·	··
• ·		• ♦ ·	« ··♦ ·	•
<* ·		• · *		•

že je téměř vyloučeno vyluhování, je možno využít popílků podle vynálezu pro blokování těchto znečišťujících látek a zabránit tím vývoji nežádoucích biologických postupů, jako např. růstu rostlin .

Navíc, jak bylo již výše uvedeno, mohou popílky podle vynálezu být použity pro dehydrataci a / nebo stabilizaci odpadních kalů jako jsou kaly pocházející z čistíren odpadních vod a ze zařízení pro odstranění znečištění zemin.

Popílky podle vynálezu se také dají užívat bez předchozí aglomerace do granulí, takže jsou přímo použitelné a představují tak daleko hospodárnější řešení, než tomu bylo za dosavadního stavu techniky. Je samozřejmé, že vynález není nikterak omezen na uvedené způsoby a formy provedení popsaného zařízení.

TABULKA I

44	44	• j 4	4 4	44
*	4	4 4	4 4	4 4	• 4	9	•
•	4	4 4	4 <	4	4 4	44
4	4	··· '4	• 4	4	4 44 ·	4	4
•	4	4	4 4	4	4	4	4
9·		4 4'	44	4 4 4	4'4	44

	Obsah prvků v roztoku v mq/1
Doba	kontaktu	roztok/popílky
Prvek	0 mn	15mn	3 0mn	4 5mn	60mn
JI)
Cd	20,0	0,144	<0,005	<0,005	<0,005
Cr	28,7	0,227	0,085	0,087	0,079
Cu	27,3	0,219	<0,005	<0,005	<0,005
Fe	28,1	0,143	<0,005	<0,005	<0,005
Pb	12,1	1,51	1,58	0,972	0,602
Zn	30,7	4,14	3,27	1,52	0,831
pH	4,32	12,61	12,63	12,61	12,63
(II)
Pb	9,68	0,009	0,009	0,009	0,010
Zn	23,9	0,255	0,135	0,064	0,074
Ni	23,8	0,117	<0,005	<0,005	0,011
pH	4,46	12,38	12,46	12,29	12,30

(III)
As	0,55	<0,005	<0,005		<0,005
PH	4,12		12,73	•	12,69

TABULKA II

	Obsah prvků v odpadní vodě v mg/1
Prvek	Před úpravou	Po úpravě popílky
		dle vynálezu
		2 %	0,2 %
AI	4,14	0,29	0,23
Cd	0,02	<0,01	<0,01
Cr total	3,34	0,08	0,05
Cu	112,5	0,34	0,72
Sn	15,4	0,001	<0,001
Ni	66,5	0,25	0,39
Zn	5,84	0,06	0,05
Pb	2,36	0,08	0,11
Fe	162	0,48	0,17
As	<0,001	<0,001	<0,001
Hg	<0,001	<0,001	<0,001
pH	0,62	10,2	9/2

··

TABULKA III

Obsah prvků v chromové lázni v mg/1
•Prvek	Před úpravou	Po úpravě
		Popílky dle	Popílky - srovná-
		vynálezu	vací vzorek
As	<0,005	ND	<0,005
Cd	2,9	<0,005	4,1-6,1
Cr total	6,6	0,4	6,4-9,6
Cu	0,6	ND	0,25-0,35
Fe	23,0	<0,005	1,1-1,17
Pb	0,03	ND	0,02
Zn	1,05	<0,005	3,2-4,8
Ni	3,6	0,14	2,6-3,8
Al	0,04	ND	<0,005
Sn	<0,01	ND	NM
pH	2,20	12,46	NM

ND : . nezjistitelné <0,005 : nižší než 0,0-05 mg/1.,/ ale zjistitelné

NM : neměřeno 23

44		• 4		4«	4	*4		• 4
•	•	• «	•		··	4 4	4		•
•	•	9 4	•	•	•	» 4		4 4
•	•	• 44 4	4	«	4 ·	• 4 4	•		•
•	9	4	4	•	•	4	4		4
4 4		• 4		• 9	4· 4	• ·		4'4

TABULKA IV

	Obsah prvků v kyanidové lázni	v mg/1
Prvek	Před úpravou	Po úpravě
	Popílky dle vynálezu	Popílky - srovnávací vzorek
As	0,013	ND	<0,005
Cd	24,1	0,002	0,04-0,06
Cr total	0,33	ND	0,04-0,06
Cu	220	0,23	4,2-6,2
Fe	9,1	0,045	0,03-0,05
Pb	0,51	ND	0,02-0,03
Zn	112	0,09	0,3-0,5
Ni	48,2	0,06	0,06-0,10
Al	16,1	0,08	<0,005
Sn	2,2	<0,005	NM
PH	12,13	12,46	NM

ND : nezjistitelné <0,005 : nižší než 0,005 mg/1, ale zjistitelné

NM : neměřeno

00	00	0«	0 00	• 0
• 0	• 0	0 0	00	• 0	0
0 t	0 0	0 0	0	0 0		0 0
0 0	0 0 0 0	0 0		0 00#	0
• 0	0	♦ 0	•	0	0
• 4	0 0	• 0	0 0«	• 0		00

TABULKA V

	Dbsah polycykl.arom.uhlovodíků	Stupeň odstranění znečištění (%)
Před úpravou (^g/kg)	Po úpravě (pg/kg)
naftalen	73,7	4,23	94,3
acenáftalen	18,6	<0,01	99,9
fluoren :	55	1,35	97,5
fenantrén	48,2	2,41	95
antracen	35,4	1,24	96,5
pyren	8,6	<0, 01	99,9
chrysen	23,1	<0,01	99,9
benzo-kfluorantren .	9,84	0,45	95,4
benzo-a-pyren	14,93	0,72	95,2
celkem	287,37	10,4	96,4

.

•	··	··
♦ ·	• ·	•	•
•	• ·		• ·
•	4 *··	•	•
•	•	•	•
···	··		··

'Φ 4->

> 44

Ο ftí

44 Μ

rH -Ρ

Φ X

□ Φ

kO

10

ιη

CM

ιη

γ4

Γ-

ιη

ο

00

ιη

m

ί—1

rH

ιη

rH

kO

CM

m

kO

ο

rH

Γ-I

rH

«-

*»

..

·»

rH

ο

ko

Ο

ο

Ο

ο

ιη

ο

σ\

ο

CS

V

'>1

Γ*

in

in C'

in

in in

o

O

kD

in in

in

> ·

o

O H

o

o o

rH rH

o

o o

o

M

o

O O

O

o o

O CM

o

O o

o

Η

Φ

o

O O

o

o o

O O

o

o o

o

tn

«4 +J

v

V

v

v v

V

v

v v

v

g

x:

β

Η *>

r—1 >1 > ;

in

m cm

in

r·· in

O sr

CM O

un

in in

in

> >4 i

o

CM

o

O CM

o

m o

rH rH

O

o

o o

o

'>1

o

O

o

O

o o

o

o o

O rH

O

kO

o

o o

o

CL

Λ

o-

•O

o

o o

O

o o

O O

O

o

o o

o

- x o

. M Ό

V

v

V

v

V v

v

pq

'>!

<<

>

x:

Εη

0

5

> 0 44

výl

42

CM

m o

in o

in m O~řH

in O

cn > rH’”rH

O ^rH rH 53*

CM O O

_o o

m in o o

in o

x:

M

rH

O

o

O kD

o

o o

O CM

O

CM

o

O o

o

ω

c >

o

O

o

o o

o

o o

O O

o

CM

o

o o

o

Λ

μ

o

CL

V

v

V

v

v v

v

>

g

>1

β o

4J

P

44

Ό

g

(Ú N

rH

44

•H

0

M

β

•H

•Η

o

tn Φ

Φ

i—1

Φ

g

>

β

g

Φ

β

C4

h

β rH

XI

44

Γ3 β

Ό

0

•H

β

0

ω

β

(ΰ

(0

x:

(tí Φ

0

•H

>φ -H

«3

rH

<H

+>

Lt

Η

Μ

>4

>1

υ

o

g >N

44

e n

44

0

XI

<ΰ

O

44

··	··	··
•	•	• 9	•	•
•	•	• ·	•	•
•	•	999	• ·	•
•	•	9	•	•
··		99		··

• ·· ·· ·· 9 · · · • · · ·· • · ··· · · • · · · ·«· ·· ··

TABULKA VII

Použité popílky	stupeň suchosti (%)
typ	množství (% obj.)
	2 %	60,5
1
	1 %	64,5
	2 %	64,5
2
	1 %	65,6
	2 %	70,8
3
	1 %	70,0

?V 3653 - 4'?

Claims

Patentové nároky (třetí verse-)-

1. Způsob úpravy kapalných, polokapalných nebo tuhých medií, vyznačený tím, že spočívá v uvedení upravovaného media do kontaktu s létavými popílky uhelného původu ze spalování v kotli s fluidizovaným oběhovým ložem o teplotě řádu 850 ° C, při čemž částice popílků projdou z 80% sítem o velikosti ok 80 μηι.
2. Způsob úpravy podle nároku 1, použitý pro úpravu kapalných nebo polokapalných medií, vyznačený tím, že se použije 0,2 až 2 obj. % popílků v poměru k objemu upravovaného media.
3. Způsob úpravy podle nároku 2, vyznačený tím, že se po úpravě popílky medium odstřeďuje a rekuperuje odděleně kapalina z upravovaného media a popílky nasycené těžkými kovy a / nebo uhlovodíky, zejména polycyklickými aromatickými uhlovodíky z upravovaného media, při čemž popílky jsou smíchány s tuhými látkami obsaženými v suspensi media.
4. Způsob úpravy podle jednoho z nároků 2 až 3, vyznačený tím, že se upravované medium a popílky uvádějí v kontakt po dobu trvání mezi 10 min. až 1 hod.
5. Způsob úpravy podle nároku 4, vyznačený tím, že se upravované medium a popílky uvádějí v kontakt po dobu trvání jedné půl hodiny.
6. Způsob úpravy podle nároku 1, použitý pro detoxikaci znečištěných zemin, zejména těžkými kovy, vyznačený tím, že se do znečištěných zemin
7. Aplikace způsobu úpravy podle jednoho z nároků 2 až 4 pro dehydrataci a / nebo stabilizaci kalů z čisticích stanic odpadních vod nebo kalů z provozů povrchových úprav.
8. Aplikace způsobu úpravy podle jednoho z nároků 2 až 4 pro detoxikaci kapalných nebo polokapalných medií znečištěných zejména těžkými kovy.
9. Aplikace způsobu úpravy podle nároku 5 nebo 6 pro detoxikaci znečištěných zemin, zejména těžkými kovy.
10. Aplikace způsobu úpravy podle jednoho z nároků 2 až 4 pro odstranění znečištujících uhlovodíků, zejména aromatických polycyklických uhlovodíků z kapalných nebo polokapalných medií.
11. Zařízení pro provádění způsobu úpravy podle jednoho z nároků 2 až 4 vyznačené tím, že obsahuje prostředky s regulovatelným výkonem (1-6) zajišťující zásobování popílky, prostředky s regulovatelným výkonem (7,8) zajištující zásobování upravovaným kapalným nebo polokapalným mediem, při čemž zásobovací prostředky (1-6; 7,8) zásobující míchací nádrž (9) upravenou pro napájení dekantéru (13; 22), jenž je opatřen vývody (14; 14 ) kapaliny z upravovaného media a odděleným vývodem (16; 18') popílků nasycených těžkými kovy původně obsaženými v upravovaném mediu a smíchanými s tuhými látkami ze suspense media, prostředky recirkulace s uzavřeným obvodem (17, 19, VI, V2; 19', 17 ) pro udržení nepřetržité cirkulace v míchací nádrži tehdy, když je zařízení ve stavu pohotovosti.
12. Mobilní instalace pro provádění způsobu úpravy podle jednoho z nároků 2 až 3 , vyznačená tím, že v kombinaci obsahuje :

prostředky pro uložení (1) popílků a prostředky (2-6) pro zásobování popílky a prostředky (7,8) pro zásobování kapalným nebo polokapalným upravovaným mediem, míchací nádrž (9) upravenou pro zásobování prostředky (2-8), dekantační odstředivku (22) upravenou pro zásobování z míchací nádrže (9) a opatřenou vývodem (14) kapaliny z upravovaného media a odděleným vývodem (18 ) popílků nasycených těžkými kovy obsaženými v upravovaném mediu smíchanými s tuhými látkami ze suspense upravovaného media, prostředky pro automatické ovládání zásobovacích, míchacích, odstřeďovacích a odstraňovačích operací a elektrogenerátorovou skupinu pro napájení zařízení energií.
13. Zařízení podle nároku 12, vyznačené tím, že zahrnuje zařízení pro mletí bloků popílků z vývodu popílků (18 ).