CZ733U1

CZ733U1 - Sorbent pro fixaci toxických radioaktivních a znečišťujících látek

Info

Publication number: CZ733U1
Application number: CZ1993911U
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Ing. Csc. Formánek; Jan Maloch; Vlasta Ing. Drsc. Petříková; Petr Ing. Püschel; Pavel Ing. Trýzna
Original assignee: Cinis, Spol. S R.O.
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1993-09-22
Also published as: CS33492A3; CZ278405B6; SK278047B6; WO1993015831A1

Description

Oblast techniky to

GJ co

C5 cn rx

Technické řešení se týká sorbentu pro fixaci toxických, radioaktivních a znecištajících látek, složeného z popela vzniklého spalováním pevných paliv při. teplotě vyšší než loCO °C, např. v práškovém topeništi a který je tvořen alespoň z 30 ib hmotnostních částicemi o velikosti menší než 3 mm a nejvýše z 1C k hmotnostních částicemi menšími než C,1 mm a má obsah vedou v.yluhcvatelných prvků menší než 1 mg . l“^ a aktivita radia je menší než ICC 3q.kg”^, případadně s přídavkem biologicky aktivní látky obsahující bakterie, působící destrukčně na organické hmety, např. kejdy nebo čistírenských kalů.

ni

Dosavadní stav techniky

Fro účely zneškodňování toxických odpadů nebo substrátů se používá mnoho různých technik, přípravků a prostředků. Způsob dekontaminace nebo sanace je závislý na mnoha činitelích, které jsou vždy podřízeny účelu a cílům, jež se sledují.

K účelům dekontaminace nebo sanace se používá látek s vysekou-sorpční, schopností pro likvidaci kontaminantů fyzikál2 chemiscrpcí, jejíž produkt vykazuje sníženou toxicitu nebo lep..í možnost záchytu. Tyto sorbenty jsou látky organické i anorganické, vyrobené .synte ticky, nebo i přírodního původu.

Fro likvidaci toxických těžkých kovů ve vodách se např. osvědčila jemně rozemletá vojtěška, drcené, jehličí (03 242324), chemicky modifikované uhlí (DS 3731920), 03 PV 04756-90, eterifikevané fenclické pryskyřice (U3 4323459) nebo i vlna (03 237575), z anorgan.t ckých mletá struska z oceláren (U3 4377433).

Fro čištění odpadních vod se při obdobném postupu poupracncvé hnědé ualí(C3 210955), aktivní hnědé uhlí a bentonebo oxid vápenatý a bentonit (03266152), dále hnědouhelný živa ni t, x c x s uhlí (DE 3913710) nebe oxidované uhlí (03 3912339), aktivní V9 formě vláken (U3 4576929) nebo granulované (U3 4954469), suspenz9 papírových vláken (U3 4734393), zeolit (US 4927796).

Pro zachycení organických látek z odpadních vod je též známo použití polyuretanové pěny (08 3713356), dřevní hmoty (CS 2C3455) nebo rumové drtě (38 392299), popřípadě s elektrolýzou (SU 1163512) nebo elektrokoagulací (SU 1139811).

Kcntaminanty z vody nebo vzduchu lže rovněž zachytit adsorbentem, přičemž adscrbentem se rozumí směs sazí a jílu podle JP 370260465.

Prostředek pro odstraňování organických a anorganických látek z vody řeší i 33 3331475, který má jako základní složku jemnozrnný létavý popílek se středním průměrem zrna pod 530 um. Podobno adscrbent podle O 1,734,543 využívá létavý popílek ze všech typ’· pecí. Při biologické denitrifikace odpadních vod podle JO 238373 se odpadní voda vede ložem, c-bsáhují tím denitrifikační mikroorganizmy zachycené na pevné odpadní produkty z nízkoteplotního zplynování hnědého uhlí, tzv, popel nebo prach z .,'in- ·' klsrových generátorů.

Rovněž procesem pro výrobu vysoce porézních minerálních tě/ les podle 03 2140399 lze vyrobit prostředek pro separaci, čištění, sušení nebo adscrpci. Surovinou pro výrobu tohoto prostředku je popílek z elektrofiltrů elektrárny spalující hnědé uhlí a kdy z čistíren odpadních vod (filter sludge from an effluntpurification station). Po přídavku vod^ jsou tyto materiály poletovány a sušeny po 3 hod. při 150 °G. Oále následuje tepelné zptacování.

K úpravě kapalin nebo suspenzí lze rovněž použít patent P 730213, který využívá létavé popílky, které se upravují tak, aby prošly otvorem síta s 200 otvory na délkový palec.

K odstraňování organických a anorganických látek slouží také prostředek podle patentu P 3331475.6,.· kde je rovněž použit jemnozrnný létavý popílek, který je definován' středním průměrem zrn3 menší než C,5 mm, přednostně menší než C,1 mm.

Likvidací pachových látek se zabývala skupina Palatého íOchrana ovzduší 2/1938,47), .která používala škváru.

3yló popsáno využití elektrárenských. popílků pro zachycení pyridinu z odpadních vod (Culíková 3.-diplomní práce VoCHT Praha 1934), snížený obsahu fenolů ve vodě popílkem popisují Giinther a Frctscher ( .,'a cssr .virtzchzf t-úz ooertechnik 11,’_r16,1961), zahučí ování tekutých biologických odpadl popelem je předmětem CS A.Q. 26C625, zde však jde o prostou filtraci. Pro filtraci kouřových plynů pc suchém odsíření byl o.popsáno využití popela z fluidníhc leže (D3 3721251).

K největším nevýhodám všech organických sanačních a dekontaminacích prostředků patří jejich nestabilita, kdy např. vejtěška .s nasorbovanými toxickými látkami se na skládce rozloží a tím toxické látky uvolní. U syntetických sorbentů j.e na závadu jejich selektivita pro daný typ kontaminantu a hlavně jejich vysoká cena.

Dosud popsané postupy, používající produktů spalování uhlí jako sorpaního prostředku nedefinují exatně použitý materiál, což vede k tomu, že postup není reprodukovatelný. Zejména není v těchto postupech definována podmínka složení vlastního serbentu, takže nerozlišuje popely, tj. hrubší odloučené částice a popílky, tj. nejjemnější částice, ve kterých jsou nabohaceny kontaminující prvky. Při použití popílku tedy dochází k sorpci, ale současně k descrpci kentaminantů, nabohacených v popílku, takže celkový výsledek může být negativní přesto, že některé látky se nascrbovaly. Naopak škvára, jako velmi hrubě zrnitý materiál, má velmi malý specifický povrch a proto její sorpční schopnost je malá. Pc debně i popel z fluidního lože má značně odlišné vlastnosti, protože vznikl za teplot nižších než 1000 ^&0 a není proto přetaven 3 ochuzen c stepové prvky. Tyto nedostatky v definicích serbentu vyplývají z toho, že dosud nebylg známá příčinná souvislost mezi fyzikálně chemickými vlastnostmi popela a jeho možností vázat na sebe toxické a znečištující látky, které kontaminují životní prostředí.

-‘•opilek, tj. nejmenší částice, které nejsou zachyceny v odlučovacích a unikají z komínů do atmosféry, je toxickými prvky nabohscen. V jeho výluhu je proto zvýšený obsah toxických stopových prvků a pro využití při sorpci je bezcennýOezačínský 11. , Pilátová 3. - Chemické složení emisí ze spalování uhlí a dalších vybraných technclogií-závěrečná zpráva výzkumná ÚVP Fraha 1935; 3ezaČínský 11.-imisní faktory stopových prvků energetických zdrojů-kandidátská disertační práce Ú7UT Praha fakulta strojní 1985; Natusch D.-Characterisation of trace el^ments in fly ash-konference o těžkých kovech Toronto 1975; ‘'irubý V, Kusý V. - Výzkum sc.rpce 3 descrpce kysličníku siřičitého v úletu z tepelných elektráren-závěrečna zpráva VÚHU Most 1973; Hrubý V., Kusý V., Ekologické problémy při spalování uhlí).

okvára, popel z fluidního leže, ani popílek tedy nesplňují podmínku definice sorbentu podle vynálezu, kde je definována zrnitost 3 složení vodného výluhu.

Podstata technického řešení

Výře uvedené nedostatky řeší sorbent pro fixaci toxických, radioaktivních a znečižtujících látek, jehož podstata spočívá v tom, že se skládá z popela vzniklého spalováním pevných paliv při teplotě vy .sí než 1ŠCO ^cC, a ktepý je tvořen alespoň z áC jo hmotnostních částicemi o velikosti menší než 3 mm a nejvýše z 1C λ- hmotnostních částicemi menšími než C,1 mm a má obsah vodou výluhovátelných toxických prvků menší než 1 mg.l^-i a aktivita radia je m^nší než ICO 3q.kg~\ případní s přídavkem stopy-2C% hmotnostních, vyjádřeno v sušině, biologicky aktivní látky obsahující bakterie, působící destrukční na organická hmoty, např. kejdy nebe čistírenských kalů.

Popel odloučený v mechanických a elektrostatických odlučovačích je v důsledku· působení vysoké teploty při spalovacím procesu ochuzen c značnou část původně přítomných toxických stopových prvků.

Ta část toxických prvků, která v popelu zbývá, je zabudcvaSálná v popelu pevné 3 je jen z části a velmi těžce vyluhovatelná. Tento popel má však díky porušené rovnováze a díky značnému měrnému povrchu schopnost pevně vázat fyzikální sorpcí i chemosorpcí toxické látky anorganické i organické. Tuto schopnost mají popely’ jak v suchém, respektive Čerstvém stavu, tak i ve stavu vlhkém, po plavení.

.Vlhký pop9l-přetavený alumosilikát -vytváří na svém povrhnu vrstvičku hydrátovaných forem a tyto hydratovane formy různých alumosilikátů-hydrogely-fungují též jako výborné sorbent,y. Velký měrný povrc.n umožňuje též intenzivní rozvoj mikroflory, pokud je popel smíšen s biologicky aktivní látkou, což účinnost

dekontaminace dále zvyšuje.

Vazba sorbovaných škodlivin je velmi pevná, takže ani dlouhodobé pčscboní vody, at deštcvé nebo spodní, čítající i více než 5 let, nezpůsobí vymytí toxických a znečišťujících látek. Případná kyselost deště je navíc neutralizována působením alkalických složek popela.

Příklady provede ní

1.Využití popela jako sorbentu podle technického řešení je realizováno např. následujícím způsobem:

Ve všech případech byl použit plavený popel z elektrárny s následujícím složením, vyjádřeným v hmotnostních procentech:

Popel obsahuje 3 λ» částic větších než 3 mm, 7 £ částic 1-jram, 31 » částic 0,5-1 mm, 39 částic 0,2-0,5 mm, 9 % částic 0,1-0,2 mm a 6 částic menších než 0,1 mm. Obsah všech sledovaný chi prvků ve vodném výluhu je menší než 0,5 mg/1.

a) Fři zakládání skládky toxických odpadů byla vytvořena v podlaží a na stěnách skládky vrstva popela c tlouštce 0,3 m.

V takto upravené skládce jsou toxické látky pevné zachyceny, ale napři dešťová veda skládkou prochází, takže nevznikají problémy s odvodněním, jako při použití jílových nebo plastových těsnících vrstev. Ve vodách z podloží skládky nebyly nalezeny toxické stopové prvky v koncentraci větší než 0,5 .1

b) Při Čištění vody na koupaliště byla cirkulující veda v množství 1 l.s vedena přes vrstvu popela o mocnosti 0,7 m a ploše 12,5 m^.

pH vody se snížilo z 3,4 na δ,3, obsah 3moniaku klesl z 0,3 mg.I^-1 na 0,15 mg.l\ 3SK^ kleslo z 1,95 na 0,31 mg.l“¹.

c) Při dočištování komunálních odpadních ved byly vody z: septiku vedeny přes vrstvu popela o mocnosti 1,5 m. Chemická spotřeba kyslíku klesla z původních 130 mg.l^-^ na 50 mg. l\ biologická spotřeba kyslíku z 130 mg. 1^-^ na 12 rng.l^.

d) Průmyslové hnojivo o obsahu 50 mg Od.kg^-^ bylo smíšeno s popelem ve hmotnostním poměru 1:1. Obsah kadmia ve vodném

výluhu klesl na C,2 mg.l^.

e) Fůda byla kontaminována fenolovými vodami v množství 2 mg fenolu na kg. K půdě bylo přidáno 10 % hmotnostních popela a 20 % hmotnostních čistírenského kalu s obsahem 5 λ sušiny. Fo dvou měsících klesl obsah fenolů na 0,1 mg. kg7^zatínico v kontrolním vzorku bez přídavku popela se obsah fenolů v mezích experimentální chyby nezměnil.

Frůmyslová využitelnost

Sorbent podle technického řešení je možno využít ve všech případech, kdy je třeba zabránit průniku toxických látek do spodních či povrchových vod, půdy, nabo dalšíc.n složek životního prostředí, nebe z něj tyto látky odstranit, zejména jednali se o nízké koncentrace těchto látek.

Jde tedy o čištění kontaminovaných ved, nebo dočišťcvaní vod z čistíren, skládkování toxických odpadů z průmyslu i zemědělství, stavění bezpečnostních clon v blízkosti takových skládek.

Druhcu oblastí využití je imobilizaci toxických a znečišťujících látek, které se již do životního prostředí, zejména dc půdy, dostaly, např. z hnojiv, průmyslových či zemědělských odpad’ nebo z atmosferického spadu. V těchto případech toxické a znečišťující látky v půdě zůstanou, ale sorpcí na popel jsou pevně vázány, takže se jejich škodlivé účinky neprojeví.

V případě organických znečišťujících látek a využití serbentu z. popela s příměsí biologicky aktivní látky dojde nejen k zachycení kontaminantu, ale i k jeho urychlenému rozkladu, takže se sorbent'automaticky regeneruje a jeho kapacita narůstá teoreticky neomezeně.

Stejného.účinku 'je dosahováno i při čištění některých organicky znečištěních vod, kde kontaminant sám na povrchu popela nastartuje rozkladnou reakci.

ln«. Jaroslav Novotný patentový láetupce 120 00 Praha 2 - Římská 45 tel.: 2514 69

Claims

Nároky na ochranu

1. Sorbent pro fixaci toxických , radioaktivních a znečišťujících látek, vyznačující se tím, že je tvořen popelem « vzniklým spalováním pevných paliv při teplotě vyšší než

1OCO °G a který je tvořen alespoň z 30 žt hmotnostních částicemi o velikosti menší než 3 mm a maximálně z 10 » hmot- nostních částicemi menšími než 0,1 mm a má obsah vodou v.vluI novatelných toxických prvků menší než lmg.l”¹ a aktivita ra’ dia je menší než 100 Bq.kg“¹.
2. Sorbent pro fixaci toxických, radioaktivních a znečišťujících látek podle bodu 1, vyznačující se tím, že obsahuje stopy až 20 % hmotnostních vyjádřeno v sušině, biologicky aktivní látky, obsahující bakterie, působící destrukčně na organické hmoty, např. prasečí kejdu nebo Čistírenské kaly.