FI117702B - Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö - Google Patents

Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö Download PDF

Info

Publication number
FI117702B
FI117702B FI20021787A FI20021787A FI117702B FI 117702 B FI117702 B FI 117702B FI 20021787 A FI20021787 A FI 20021787A FI 20021787 A FI20021787 A FI 20021787A FI 117702 B FI117702 B FI 117702B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
active medium
drinking water
aqueous solution
slurry
weight
Prior art date
Application number
FI20021787A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20021787A (fi
FI20021787A0 (fi
Inventor
Vesa Kettunen
Original Assignee
Kemira Oyj
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 Kemira Oyj filed Critical Kemira Oyj
Priority to FI20021787A priority Critical patent/FI117702B/fi
Publication of FI20021787A0 publication Critical patent/FI20021787A0/fi
Priority to AU2003268974A priority patent/AU2003268974A1/en
Priority to PCT/FI2003/000738 priority patent/WO2004033374A1/en
Publication of FI20021787A publication Critical patent/FI20021787A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI117702B publication Critical patent/FI117702B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/002—Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/105—Phosphorus compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/203—Iron or iron compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate

Description

117702
Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö - Förfarande för avlägs-nande av skadliga substanser frän vattenlösningar med hjälp av ett aktivt medium och dylikt medel samt användning av detsamma 5
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää raskasmetalliepäpuhtauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksien poistamiseksi niitä sisältävästä vesiliuoksesta. Mainittu vesiliuos on erityisesti vesiliuosta, jonka sade- tai sulavesi on tuonut mukanaan saastuneelta maa-alueelta. Keksintö koskee myös aktiivista väliainetta raskasmetalli) liepäpuhtauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksien poistamiseksi niitä sisältävästä vesiliuoksesta.
Tässä selityksessä termin “raskasmetallit” piiriin kuuluu vähintään yksi seuraavista alkuaineista:
Pb, Cr, As, Cu, Mo, Cd, Ni ja Zn.
15 Raskasmetallit ovat erittäin myrkyllisiä ja muodostavat vakavan riskin ihmisille ja ympäristölle. Maaperän raskasmetallit aiheuttavat saastumista lukuisissa paikoissa maailmassa. Tyypillisiä raskasmetallien saastuttamia paikkoja ovat vanhat teollisuusalueet, kaatopaikat ja ampumaradat. Tällaisten alueiden maaperän raskasmetal- .. lipitoisuus voi olla erittäin suuri. Tavallisesti raskasmetallit liukenevat jonkin verran • · ” 20 veteen, ja siten ne voivat liueta esimerkiksi sadevesiin. Liuenneet raskasmetallit * · *·*.* aiheuttavat pohja- tai pintavesien saastumista sen mukaan, minne liuenneet raskas- • · * '·· metallit kulkeutuvat.
• -·#··*.
• · : Näiden ongelmien ratkaisemiseksi käytettävät nykyiset tekniikat ovat melko kalliita, • · · s··] ja niitä käytetään tällä hetkellä vain melko rajallisilla sovellusalueilla. Monissa *" 25 tapauksissa saastuneesta maaperästä liuenneita raskasmetalleja ei käsitellä lainkaan.
. Tästä syystä tällä alalla tarvitaan tehokkaita ja edullisia käsittelymenetelmiä.
• · » i · · ···
Fosfori esiintyy jätevesissä sekä kiinteässä että nestemäisessä muodossa. Fosforin *·· ; poistamiseksi yhdyskuntajätevesistä on olemassa tavanomaisia menetelmiä, mutta * ! haja-asutusalueilla on useita paikkoja, joissa jätevedestä ei poisteta fosforia. Nämä 30 vedet saattavat päätyä ympäristöön ilman, että niitä olisi käsitelty millään tavoin. Lisäksi esimerkiksi pelloilta tulee P-pitoisia huuhtoutumisvesiä, jotka voivat myös päätyä käsittelemättöminä järviin tai mereen. Maataloudessa käytetään suuria määriä fosforia pelloille levitettyinä lannoitteina. Nämä jätevedet saavat aikaan vesistöjen rehevöitymistä.
• 2 117702
Nykyisin haja-asutusalueilla ei ole välttämätöntä poistaa fosforia jätevesistä, mutta muutaman vuoden sisällä Eurooppaan on odotettavissa uusi lainsäädäntö. Tästä syystä on tarvetta kehittää uusia edullisia ja tehokkaita fosforinpoistotekniikoita erityisesti alueille, joita ei ole liitetty kunnalliseen jätevesijärjestelmään.
5 On tunnettua, että raskasmetallit voidaan poistaa suodattamalla jätevesi rauta(III)-oksidia ja/tai rauta(IlI)hydroksidia sisältävän kiintokerroksen läpi. Tämäntyyppiset prosessit on kehitetty erityisesti arseeninpoistosovelluksia varten. JP-patentissa 2001070954 "Aineita raskasmetallien poistamiseksi pohjavedestä" raskasmetallien poistoon käytetään rautamalmin tai hiekan, joka sisältää pääasiassa rautaoksidia ja 10 rautahydroksidia, muodostamaa kiintokerrosta. Siinä esitetään, että Cd, Cr, Pb ja As voidaan poistaa tämäntyyppisen prosessin avulla. Tämän tekniikan eräänä ongelmana on synteettisen rautaoksidin ja -hydroksidin hinta. Näiden synteettisten aineiden korkea hinta lisää puhdistuskustannuksia ja rajoittaa sovellusaluetta.
Jotkut tutkijat ovat tutkineet rautaa sisältävien aineiden käyttöä raskasmetallien 15 immobilisoinnissa. Eräs tällainen aine on juomavesiliete. Tulokset on julkaistu seuraavissa artikkeleissa: "Immobilization of heavy metals in sediment dredged from a seaport by iron bearing materials" (Wat. Sei. Tech. vol. 37, nro 6-7, s. 379-386, 1998) ja "Use of Fe-containing residues as soil additive for monitoring heavy metal-polluted locations in Harzvorland" (Bergbau und Umwelt: Langfristige 20 Geochemische Einfluesse, 2000, 199-207). Näissä tutkimuksissa tutkitut vaaralliset ^ aineet olivat Cd, Zn, Pb ja Cu. Tarkoituksena oli vähentää raskasmetallien kerty- ]·.·. mistä saastuneessa maaperässä kasvaviin kasveihin. Tämän menetelmän ongelmana 4 4 4 /.'* on melko heikko immobilisointitehokkuus. Tyypillisesti raskasmetallien kertyminen • · · * . kasveihin väheni 20-50 %. Esimerkiksi Pb.lle saatiin 40-60 %:n immobilisointi- ] [ 25 teho. Näissä artikkeleissa ei käsitellä raskasmetallien poistamista saastuneesta maa- 4 4 · *· " perästä. Usein tarvitaan huomattavasti tehokkaampia raskasmetallien poistoproses- seja.
. Eräs menetelmä raskasmetallien poistamiseksi saastuneesta maaperästä perustuu .···. siihen, että saastunut maa-aines poistetaan kokonaan ja siirretään erityisesti sille 4 « *!* 30 tarkoitetulle keräysalueelle. Tämä menetelmä on erittäin kallis, mutta se on edelleen 4 4 4 ' laajalti käytössä monissa maissa.
4 4 4 4 4 4 4 *" Tällä hetkellä on edelleen olemassa paikkoja, joissa fosforia ei poisteta jätevesistä : tai huuhtoutumisvesistä lainkaan. Nämä paikat sijaitsevat yleensä haja-asutusalu- * eilla.
3 117702
Haja-asutusalueiden jätevesille tunnetaan useita fosforinpoistotekniikoita. Eräs menetelmä käsittää saostuksen käyttämällä kiinteitä alumiinisulfaattilevyjä. Eräs toinen menetelmä on suodatusprosessi, jossa käytetään erityisesti sitä varten tarkoitettuja mineraalivillasuodattimia. Kummassakin menetelmässä käytetään kaupallisia 5 tuotteita, joita valmistaa ainakin eräs suomalainen yritys (Green Rock). Näiden lisäksi käytetään myös tavanomaisia saostustekniikoita. Näiden menetelmien ongelmana on se, että niitä on tavallisesti vaikea ohjata ja ne ovat kalliita. Lisäksi fosfo-rinpoistotehokkuus saattaa olla riittämätön, erityisesti jos prosessia ei ohjata huolellisesti.
10 Esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan aikaan menetelmä raskasmetalliepä-puhtauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksien poistamiseksi niitä sisältävästä vesiliuoksesta, jossa menetelmässä raskasmetalliepäpuhtauksia ja mahdollisesti fos-foriepäpuhtauksia sisältävä vesiliuos saatetaan kosketukseen aktiivisen väliaineen kanssa,jossa on 15 i) juomavesilietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-50 painoprosenttia ja joka on saatu sellaisesta juomaveden puhdistusprosessista, jossa on käytetty rautaa sisältävää saostusainetta, ja joka liete sisältää rautaioneja, ja ii) erillistä pH:n säätöainetta pH:n nostamiseksi, ja joka aktiivinen väliaine pystyy sitomaan raskasmetalliepäpuhtaudet ja fosforiepa-20 puhtaudet, jos viimeksi mainittuja on läsnä, jolloin muodostuu puhdistettua liuosta.
• · • · · • · · ..* * Kun raskasmetalliepäpuhtauksia ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksia sisältävä : " vesiliuos on kosketuksessa keksinnön mukaisen aktiivisen väliaineen kanssa, [ ' tapahtuu kemiallisia reaktioita ja epäpuhtaudet adsorboituvat ja/tai saostuvat aktiivi- *. *: seen väliaineeseen ja siten liuos puhdistuu epäpuhtauksista.
• · · • * • · • « · 25 Esillä oleva keksintö saa aikaan myös aktiivisen väliaineen raskasmetalliepäpuh- . tauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksien poistamiseksi niitä sisältävästä ♦ · · !!! vesiliuoksesta, jossa aktiivisessa väliaineessa on • · • · · .
i) juomavesilietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-50 painoprosenttia ja joka .···, on saatu sellaisesta juomaveden puhdistusprosessista, jossa on käytetty rautaa • * *** 30 sisältävää saostusainetta, ja joka liete sisältää rautaioneja, ja • · · .
• · * · ii) erillistä pH:n säätöainetta pH:n nostamiseksi, sekä iii) mahdollisesti läpäisevyyttä parantavaa ainetta.
4 117702
Esillä olevan keksinnön lisätoteutusmuotona on aktiivisen väliaineen, jossa on i) juomavesilietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-50 painoprosenttia ja joka on saatu sellaisesta juomaveden puhdistusprosessista, jossa on käytetty rautaa sisältävää saostusainetta, ja joka liete sisältää rautaioneja, ja 5 ii) erillistä pH:n säätöainetta pH:n nostamiseksi, seka iii) mahdollisesti läpäisevyyttä parantavaa ainetta, käyttö raskasmetalliepäpuhtauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksien poistamiseen niitä sisältävästä vesiliuoksesta.
Käyttämällä esillä olevan keksinnön mukaista aktiivista väliainetta puhdistuspro-10 sessin raaka-ainekuluja voidaan pienentää merkittävästi. Tämä voidaan saada aikaan, koska synteettisiä raaka-aineita ei tarvita. Samalla lietteenpoistokulut pienenevät juomavedenkäsittelylaitoksissa. Jotkin juomavedenkäsittelylaitokset päästävät lietteen mereen. Tällöin lietteenpoisto saattaa aiheuttaa esteettisiä ja/tai hajuongel-mia, jotka voidaan välttää käyttämällä liete uudelleen.
15 Keksinnön mukaisen aktiivisen väliaineen pääasiallinen etu on suuri tehokkuus. Kaikille testatuille raskasmetalleille ja fosforille saatiin poistotehokkuudeksi vähintään 98%. Keksinnön mukaisen aktiivisen väliaineen läpäisevyys voidaan myös .. säätää sellaiseksi, että se on sopiva kuhunkin tiettyyn sovellukseen.
• ·· • » • · · • · · • * 20 Esillä olevan keksinnön mukaisen aktiivisen väliaineen koostumus ja rakenne 1 | Esillä olevan keksinnön mukainen aktiivinen väliaine käsittää juomavesilietettä, • · joka sisältää rautaioneja ja pH:n säätöainetta sekä mahdollisesti läpäisevyyttä paran-tavaa ainetta.
. Kolmannen komponentin, ts. läpäisevyyttä parantavan aineen, tarve riippuu siitä, 25 miten ensimmäistä ja toista komponenttia käsitellään ja mikä on aktiivisen väliai-*·* neen täsmällinen sovellus. Puhdistusprosessissa aktiivisen väliaineen komponentit : voidaan sekoittaa keskenään tai sijoittaa järjestelmään tietyllä tavoin kerroksina.
··»
Lisäksi osa aktiivisesta väliaineesta tai koko aktiivinen väliaine voidaan rakeistaa tai ekstrudoida tai käsitellä jollakin muulla tavalla ennen käyttöä läpäisevyyden *. 30 lisäämiseksi.
*···« 117702 5
Esillä olevan keksinnön mukaista aktiivista väliainetta voidaan käyttää esimerkiksi kiintokerrossuodattimissa. Sitä voidaan käyttää myös muissa puhdistusprosesseissa, joissa saastunut liuos puhdistetaan johtamalla se aktiivisen väliaineen läpi tai saattamalla se reagoimaan aktiivisen väliaineen kanssa ja sen jälkeen erottamalla aktiivi-5 nen väliaine puhdistetusta liuoksesta.
1. Juomavesiliete
Aktiivisen väliaineen ensimmäinen komponentti on juomavesiliete, joka sisältää rautaioneja, edullisesti Fe3+-ioneja. Lietettä voi muodostua minkä tahansa tyyppisissä juomaveden puhdistusprosesseissa, joissa käytetään saostusaineita, jotka sisäl-10 tävät Fe - ja/tai Fe" -ioneja. Käytännöllisesti katsoen ainoa rajoitus on se, että sen ei tulisi sisältää suuria pitoisuuksia sellaisia aineita, jotka ovat ympäristölle vaarallisia. Juomaveden puhdistusprosesseissa käytettyjä rautaa sisältäviä saostusaineita ovat useimmiten rauta(III)sulfaatit, rauta(lII)kloridit tai näiden seokset. Juomavesi-lietteestä poistetaan jonkin verran vettä ennen kuin sitä voidaan käyttää aktiivisen 15 väliaineen valmistukseen. Jos liete sisältää Fe2+-ioneja, on edullista hapettaa ne Fe3+-ioneiksi. Hapetin voi olla esimerkiksi 02, H202, Cl2, NaCIO, NaC103 tai teoriassa mikä tahansa muu aine, joka pystyy hapettamaan lietteen Fe2+-ionit Fe3+-ioneiksi.
Vedenpoistoaste voi vaihdella aktiivisen väliaineen suunnitellusta sovelluksesta „ 20 riippuen. Lietteen kuiva-ainepitoisuus on vedenpoiston jälkeen 10-50 painopro- « * : " senttiä sovelluksesta riippuen. Kuiva-ainepitoisuus on edullisesti 30-50 painopro- senttiä.
.. ! • * • ··
Lietteen rautapitoisuus voi myös vaihdella riippuen kuiva-ainepitoisuudesta ja epä- : puhtauksista. Lietteen rautapitoisuus voi olla 3-50 painoprosenttia, edullisesti 20-40 • ·· 25 painoprosenttia lietteen kuiva-ainepitoisuudesta laskettuna. Vastaavasti lietteen *·* rautapitoisuus voi olla 0,2-45 painoprosenttia, edullisesti 3-20 painoprosenttia ja edullisemmin 10-20 painoprosenttia lietteen painosta laskettuna.
• · · • ♦ ♦ *·♦
Aktiivisessa väliaineessa olevan juomavesilietteen määrä on voimakkaasti riippu- • · · vainen prosessin suunnittelusta. Se voi olla 1-99,95 % (paino/paino) aktiivisen väli- • · * *;]/ 30 aineen kokonaispainosta laskettuna. Tavallisesti edullinen määrä on 5-60 % • · *···* (paino/paino) ja edullisemmin 10-50 % (paino/paino) aktiivisen väliaineen painosta laskettuna.
• · • · 6 117702 2. pH:n säätöaine
Aktiivisen väliaineen toinen komponentti on pH:n säätöaine. Tämä aine voi olla mitä tahansa ainetta, joka ei ole ympäristölle haitallista ja joka pystyy nostamaan aktiivisen väliaineen pH:n tavoitetasolle. pH:n säätöaineen puskurointikyvyn tulisi 5 myös olla suuri, jotta aktiivisen väliaineen pH voi pysyä muuttumattomana pitkiä aikoja puhdistusprosessin aikana.
PH:n säätöaine voidaan valita alkalimetallien ja maa-alkalimetallien hydroksidien, oksidien ja karbonaattien sekä näiden seosten joukosta. pH:n säätöaine on edullisesti CaC03, CaO tai Ca(OH)2. Muita sopivia emäksisiä aineita, joita voidaan käytit) tää tähän tarkoitukseen, ovat esimerkiksi MgO, Mg(OH)2, Na2C03 ja NaOH. Myös näiden aineiden seoksia voidaan käyttää samoin kuin sekayhdisteitä, kuten dolomiittia (MgOCaC03).
Aktiivisen väliaineen pH:n tavoitetaso riippuu saastuneesta liuoksesta poistettavasta alkuaineesta. Aktiivisen väliaineen pH voi olla 4-13 raskasmetalleja ja fosforia 15 poistettaessa. Tavallisesti edullisempi pH on 6-12. Kaikkein edullisin pH Pb:n, Cr;n, Cu:n, As:n, Mo:n ja P:n poistamiseen on 7-10.
pH:n säätöaineen määrä voi olla 0,05-50 % (paino/paino) juomavesilietteen painosta laskettuna. Edullisesti paino on 0,05-20 % (paino/paino) ja edullisemmin .. 0,05-10 % (paino/paino) juomavesilietteen painosta laskettuna.
• · · *
Lv 20 3. Läpäisevyyttä parantava aine • · • ** ] . Aktiivisen väliaineen mahdollinen kolmas komponentti on läpäisevyyttä parantava I) aine. Tämä komponentti voi olla mitä tahansa ainetta, joka ei ole ympäristölle hai- • · · tallista ja joka on riittävän karkeaa lisätäkseen aktiivisen väliaineen läpäisevyyttä. *···* Edullisia aineita ovat hiekka, sepeli, raakamalmi, sivukivi, malmi ja jotkin rakeiset 25 jätemateriaalit, kuten rakeinen lentotuhka.
• · · • * · .**·. On myös mahdollista rakeistaa tai ekstrudoida juomavesiliete ja pH:n säätöaine .· , käyttämättä läpäisevyyttä parantavaa ainetta tai käsitellä lietettä jollakin muulla • · · * _ *· " tavalla sen läpäisevyyden lisäämiseksi. On mahdollista, että tämäntyyppisen käsit- *·**· telyn jälkeen aktiivisessa väliaineessa ei tarvita läpäisevyyttä parantavaa ainetta.
* · ... 30 Läpäisevyyttä parantavan aineen määrä aktiivisessa väliaineessa riippuu käytettävän • · *··*' juomavesilietteen laadusta, tavoitteena olevasta läpäisevyydestä prosessissa sekä prosessin suunnittelusta. Läpäisevyyttä parantavan aineen määrä voi olla 0-95 % 7 117702 (paino/paino) aktiivisen väliaineen kokonaispainosta laskettuna. Tarvittava määrä on voimakkaasti riippuvainen prosessin suunnittelusta. Tavallisesti edullinen määrä on 10-80 % (paino/paino) ja edullisemmin 50-75 % (paino/paino) aktiivisen väliaineen painosta laskettuna.
5 Esillä olevan keksinnön mukainen aktiivinen väliaine voidaan valmistaa sekoittamalla ensin keskenään juomavesiliete ja pH:n säätöaine ja lisäämällä sen jälkeen läpäisevyyttä parantava aine, jolloin saadaan homogeenista seosta. Sen jälkeen tämä seos voidaan ekstrudoida tai vaihtoehtoisesti rakeistaa. Jos läpäisevyyttä parantavaa ainetta ei lisätä, esillä olevan keksinnön mukainen aktiivinen väliaine voidaan valio mistaa sekoittamalla keskenään juomavesiliete ja pH:n säätöaine. Sen jälkeen tämä seos voidaan ekstrudoida tai vaihtoehtoisesti rakeistaa.
Esillä olevan keksinnön mukaista aktiivista väliainetta voidaan käyttää eri tavoin raskasmetallien ja mahdollisesti fosforin poistamiseen.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti raskasmetallien poistamiseen 15 saastuneelta maa-alueelta, kuten vanhalta teollisuusalueelta, kaatopaikalta tai ampumaradalta, sovellettaessa ensin tutkitaan huuhtoutumisveden reitti saastuneella maa-alueella, ja sen jälkeen aktiivista väliainetta lisätään huuhtoutumisveden reitille saatujen tulosten perusteella siten, että saastuneesta maaperästä tuleva huuhtoutu- misvesi johdetaan aktiivisen väliaineen läpi. Tällaista järjestelmää voidaan kutsua ,, 20 maasuodattimeksi tai reaktiiviseksi seinäksi. Aktiivinen väliaine pysäyttää raskas- ♦ « • ” metallit ja vesi, joka päätyy pohjaveteen, järviin, mereen tai jokiin, ei sisällä lain- kaan tai olennaisesti raskasmetalleja. Aktiivisen väliaineen tarvittava määrä arvioi- ·· : *·· daan esimerkiksi maanäytteitä analysoimalla. Lisäksi aktiivisen väliaineen tarvit- *"*: tava määrä riippuu järjestelmän tavoitteena olevasta toiminta-ajasta. Toiminta-aika 25 voi olla esimerkiksi 10-50 vuotta. Suodosveden laatua valvotaan säännöllisesti. Jos • ♦ laatu heikkenee, aktiivinen väliaine vaihdetaan uuteen.
··
Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti saastunut huuhtoutumisvesi tai ♦ *.i·* jätevesi, joka sisältää saastuneelta maa-alueelta peräisin olevia raskasmetalleja ja • · m mahdollisesti fosforia, johdetaan varastosäiliöön. Tästä säiliöstä saastunut vesi joh- « 30 detaan toiseen säiliöön, jossa saastunut vesi joutuu kosketukseen aktiivisen väli- .···. aineen kanssa. Jos suodattaminen aiheuttaa ongelmia, läsnä voi olla läpäisevyyttä * * *** parantavaa ainetta. Keksinnön tämän suoritusmuodon mukaisesti juomavesiliete ja : V PH:n säätöaine voidaan lisätä käsiteltävään veteen seoksena tai erikseen. Sen jäi- keen seosta sekoitetaan sopivan ajanjakson ajan. Sen jälkeen seos suodatetaan ja 35 suodos, joka ei sisällä lainkaan tai olennaisesti raskasmetalleja ja fosforia, voidaan 8 117702 johtaa järveen, mereen tai jokeen. Saatu raskasmetalleja sisältävä saostuma voidaan käyttää uudelleen, mutta jossakin vaiheessa se pitää poistaa puhdistusjärjestelmästä ja korvata tuoreella aktiivisella väliaineella.
Tässä selityksessä prosenttiosuudet ovat painoprosentteja, ellei toisin ole esitetty.
5 Esillä olevaa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin seuraavissa esimerkeissä, joissa esimerkeissä 1-3 kuvataan esillä olevan keksinnön mukaisen aktiivisen väliaineen valmistusta ja esimerkeissä 4-6 kuvataan joitakin kokeita, jotka on tehty esillä olevan keksinnön mukaisen aktiivisen väliaineen tehokkuuden arvioimiseksi raskasmetallien ja fosforin poistamisessa. Nämä kokeet suoritettiin 24 h ravistelu-10 kokeina, minkä jälkeen suoritettiin tyhjösuodatus. Ravistelukokeessa käytettiin Hei-dolphin automaattista PROMAX 1020 -ravistelijaa. Ravistelunopeus oli 200 rpm. Testattiin kahta erilaista epäpuhtausliuosta, joiden koostumus oli seuraava:
Epäpuhtausliuos 1 Epäpuhtausliuos 2
Pb 52 ppm P 57 ppm 15 Cu 44 ppm M o 350 ppm
Cr 52 ppm
As 53 ppm
Esimerkki 1
M
: *** Juomaveden puhdistuslaitoksesta otetaan 100 g 1-prosenttista lietettä. Lietteen • · v.; 20 kuiva-ainepitoisuus kasvatetaan 8 %:iin käyttämällä sentrifugia. Tämän lietteen Fe- ·« • *·· pitoisuus on 2,5 %. Aktiivisen väliainevalmisteen 8-prosenttisen lietteen paino on *:**: 12,5 g. Lietteen pH säädetään arvoon 8 käyttämällä 0,08 g CaO:a. Sen jälkeen aktii- :*·.· viseen väliaineeseen lisätään 35,0 g hiekkaa, jolloin saadaan homogeenista seosta.
.***. Sen jälkeen homogeeninen seos ekstrudoidaan. Valmistetulla aktiivisella väliai- • · * 25 neella on seuraava koostumus: ♦
Juomavesiliete 26,3 % pH :n säätöaine 0,17% Läpäisevyyttä parantava aine 73,6% • · · *··.* Esimerkki 2 ·· ♦ ♦ · ♦ * *. 30 Juomaveden puhdistuslaitoksesta otetaan 1 000 g 1-prosenttista lietettä. Lietteen kuiva-ainepitoisuus kasvatetaan 30 %:iin käyttämällä sentrifugia. Tämän lietteen Fe-pitoisuus on 9,5 %. Aktiivisen väliainevalmisteen 30-prosenttisen lietteen paino 9 117702 on 33,3 g. Lietteen pH säädetään arvoon 10 käyttämällä 1,4 g CaO;a. Sen jälkeen aktiiviseen väliaineeseen lisätään 35,0 g hiekkaa, jolloin saadaan homogeenista seosta. Sen jälkeen seos rakeistetaan. Valmistetulla aktiivisella väliaineella on seuraa va koostumus: 5 Juomavesiliete 47,8 % PH:n säätöaine 2,0 % Läpäisevyyttä parantava aine 50,2 %
Esimerkki 3
Juomaveden puhdistuslaitoksesta otetaan 1 000 g 1-prosenttista lietettä. Lietteen 10 kuiva-ainepitoisuus kasvatetaan 50 %:iin käyttämällä suodatuspuristinta. Tämän ;j lietteen Fe-pitoisuus on 15,8 %. Aktiivisen väliainevalmisteen 50-prosenttisen lietteen paino on 20,0 g. Lietteen pH säädetään arvoon 8 käyttämällä 0,8 g CaO:a. Sen jälkeen seos rakeistetaan. Valmistetulla aktiivisella väliaineella on seuraava koostumus: 15 Juomavesiliete 96,2% PH:n säätöaine 3,8 % Läpäisevyyttä parantava aine 0 %
Esimerkki 4 • · t » : y 12,5 g 8-prosenttista juomavesilietettä (Fe-pitoisuus 2,5%) sekoitettiin 100 g:n v.: 20 epäpuhtausliuosta 1 kanssa. pH säädettiin arvoon 8 käyttämällä 0,08 g CaO:a. Aktii- • · • *·· visen väliaineen koostumus oli seuraava: • · : Juomavesiliete 99,4% i ·· !..* pH:n säätöaine 0,6% • * 4 • · *··
Seosta ravisteltiin 24 h ajan automaattiravistelijassa nopeudella 200 rpm. Tämän : 25 jälkeen seos suodatettiin tyhjösuodattimella ja suodoksen epäpuhtauspitoisuudet :***; , analysoitiin. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 1.
* · · * ··« • · · • · · · · • · ··» M · • · · • · • · 5:. « • ·
Taulukko 1 1 ίο 117702
Alkuaine Pitoisuus alussa, Pitoisuus lopussa, Poistotehokkuus, __ppm__ppm__%_
Pb__52__<0,1__>99,8_
Cu__44__0J7__99,6_
Cr__52__<0J>__>99,0
As 53 <0,1 >99,8 ~
Esimerkki 5 125,0 g 8-prosenttista juomavesilietettä (Fe-pitoisuus 2,5 %) ja 100 g epäpuhtaus-5 liuosta 2 sekoitettiin keskenään. pH säädettiin arvoon 8 käyttämällä 0,8 g CaO:a. Aktiivisen väliaineen koostumus oli seuraava:
Juomavesiliete 99,4 % PH:n säätöaine 0,6 %
Seosta ravisteltiin 24 h ajan automaattiravistelijassa nopeudella 200 rpm. Tämän 10 jälkeen seos suodatettiin tyhjösuodattimella ja suodoksen epäpuhtauspitoisuudet analysoitiin. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 2.
Taulukko 2 • · I — '1 I - —
Alkuaine Pitoisuus alussa, Pitoisuus lopussa, Poistotehokkuus, * 1 1 [;2’__ppm__ppm__%_ : 2; P__57__0,08__99,9
Mo 350 6,2 98,2 • · .....—' ...
• » · • ·· • ·
Esimerkki 6 15 25,0 g 8-prosenttista juomavesilietettä (Fe-pitoisuus 2,5 %) ja 100 g epäpuhtausliu- ”2 osta 1 sekoitettiin keskenään. pH säädettiin arvoon 10 käyttämällä 0,3 g CaO.a.
***** Aktiivisen väliaineen koostumus oli seuraava: • · · • · · • · · ··· Juomavesiliete 98,8% • · T PH:n säätöaine 1,2% ·« · • · « • · • · • · · · · 2 • # 1 1 7702 n
Seosta ravisteltiin 24 h ajan automaattiravistelijassa nopeudella 200 rpm. Tämän jälkeen seos suodatettiin tyhjösuodattimella ja suodoksen epäpuhtauspitoisuudet analysoitiin. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 3.
Taulukko 3
Alkuaine Pitoisuus alussa, Pitoisuus lopussa, Poistotehokkuus, __ppm__ppm__%_
Pb__52__<0J__>99,8
Cu__44__0,33__99,3
Cr__52__<0,5__>99,0
As I 53 <0,1 >99,8 5 ·· • · • · · • * • · * * * · • · m * • · • · Ψ « • · · • · · • · ··· • · • · • · · • * · • · · * · · • * · • · ··.>.
··* * • · * « · * ···.
• · · • · • · * « · •« · • · · • · • · • ·

Claims (15)

117702
1. Menetelmä raskasmetalliepäpuhtauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauk-sien poistamiseksi niitä sisältävästä vesiliuoksesta, tunnettu siitä, että raskasmetal- 5 liepäpuhtauksia ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksia sisältävä vesiliuos saatetaan kosketukseen aktiivisen väliaineen kanssa, jossa on i) juomavesilietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-50 painoprosenttia ja joka on saatu sellaisesta juomaveden puhdistusprosessista, jossa on käytetty rautaa sisältävää saostusainetta, ja joka liete sisältää rautaioneja, ja 10 ii) erillistä pH:n säätöainetta pH:n nostamiseksi, ja joka aktiivinen väliaine pystyy sitomaan raskasmetalliepäpuhtaudet ja fosforiepä-puhtaudet, jos viimeksi mainittuja on läsnä, jolloin muodostuu puhdistettua liuosta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juoma-vesiliete sisältää rauta(III)ioneja.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juoma- vesilietteen rautapitoisuus on 3-50 painoprosenttia, edullisesti 20^40 painoprosenttia, lietteen kuivapainosta laskettuna.
.. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH:n säätöaine on valittu alkalimetallien ja maa-alkalimetallien hydroksidien, oksi- • · · I**·* 20 dien ja karbonaattien, ja näiden seosten kuten kalsiumkarbonaatin, -oksidin : tai -hydroksidin, magnesiumoksidin tai -hydroksidin tai natriumkarbonaatin « tai-hydroksidin, tai näiden seosten joukosta.
• ♦ • · · • * · .···,’ 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · pH.n säätöaineen määrä on 0,05-50 % juomavesilietteen painosta. : 25
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktiivinen väliaine sisältää lisäksi läpäisevyyttä parantavaa ainetta.
• · · • ♦ · : 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että läpäisevyyttä • * · !...i parantava aine on valittu hiekan, sepelin, raakamalmin, sivukiven, malmin ja rakeisten jätemateriaalien, kuten rakeisen lentotuhkan, joukosta. • · • ·
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktiivinen väliaine on rakeisen tai ekstrudoidun tuotteen muodossa. : 13 117702
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu vesiliuos on vesiliuosta, joka sisältää raskasmetalleja, jotka sade- tai sulavesi on tuonut saastuneelta maa-alueelta.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktii-5 vista väliainetta lisätään maa-alueelle siten, että vesiliuos kulkee aktiivisen väliaineen läpi.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi-liuos johdetaan säiliöön, jossa liuos joutuu kosketukseen aktiivisen väliaineen kanssa.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säiliöön lisä tään erikseen juomavesilietettä ja pH:n säätöainetta.
13. Aktiivinen väliaine raskasmetalliepäpuhtauksien ja mahdollisesti fosforiepä-puhtauksien poistamiseksi niitä sisältävästä vesiliuoksesta, tunnettu siitä, että aktiivisessa väliaineessa on 15 iii) juomavesilietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-50 painoprosenttia ja joka on saatu sellaisesta juomaveden puhdistusprosessista, jossa on käytetty rautaa sisältävää saostusainetta, ja joka liete sisältää rautaioneja, ja ;·, iv) erillistä pH:n säätöainetta pH:n nostamiseksi, sekä • M • · iii) mahdollisesti läpäisevyyttä parantavaa ainetta. • · * · • · ·
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen väliaine, tunnettu siitä, että kaikki aktiivi- * · φ.φ . sen väliaineen komponentit ovat seoksena, kuten rakeisena tai ekstrudoituna seok sena. • · • · ···
15. Aktiivisen väliaineen, jossa on • * * • ♦ · , φ ‘1' m) juomavesilietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-50 painoprosenttia ja joka 25 on saatu sellaisesta juomaveden puhdistusprosessista, jossa on käytetty rautaa f·· , t,: : sisältävää saostusainetta, ja joka liete sisältää rautaioneja, ja • · * • · * · 9 φ iv) erillistä pH:n säätöainetta pH:n nostamiseksi, sekä • * · ♦ · ♦ · iii) mahdollisesti läpäisevyyttä parantavaa ainetta, 117702 käyttö raskasmetalliepäpuhtauksien ja mahdollisesti fosforiepäpuhtauksien poistamiseen niitä sisältävästä vesiliuoksesta. 5
FI20021787A 2002-10-08 2002-10-08 Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö FI117702B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20021787A FI117702B (fi) 2002-10-08 2002-10-08 Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö
AU2003268974A AU2003268974A1 (en) 2002-10-08 2003-10-07 Method and medium for the removal of heavy metals from aqueous solutions
PCT/FI2003/000738 WO2004033374A1 (en) 2002-10-08 2003-10-07 Method and medium for the removal of heavy metals from aqueous solutions

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20021787A FI117702B (fi) 2002-10-08 2002-10-08 Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö
FI20021787 2002-10-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20021787A0 FI20021787A0 (fi) 2002-10-08
FI20021787A FI20021787A (fi) 2004-04-09
FI117702B true FI117702B (fi) 2007-01-31

Family

ID=8564717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20021787A FI117702B (fi) 2002-10-08 2002-10-08 Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003268974A1 (fi)
FI (1) FI117702B (fi)
WO (1) WO2004033374A1 (fi)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101942995B1 (ko) * 2017-06-21 2019-01-28 공주대학교 산학협력단 부유물질, 인 및 중금속의 동시 제거가 가능한 합류식하수도 월류수 및 비점오염원 처리시스템
CN114702087A (zh) * 2022-06-06 2022-07-05 河北协同环保科技股份有限公司 一种用于去除水产品废弃物重金属的处理剂及其应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5262189A (en) * 1975-11-17 1977-05-23 Japan Exlan Co Ltd Method of producing adsorbent
JPS61227840A (ja) * 1985-03-30 1986-10-09 Suido Kiko Kk 浄水場汚泥を原料とした水処理用無機系吸着剤の製法
JPH1057804A (ja) * 1996-08-21 1998-03-03 Kureatera:Kk 浄水発生土から製造するリン酸、砒素、フッ素吸着材 およびその製造方法
JP2001149926A (ja) * 1999-11-26 2001-06-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd 吸着剤及びこれを用いた水処理方法
KR100343418B1 (ko) * 2000-01-28 2002-07-11 임정규 정수장 슬러지를 이용한 수처리용 흡착제 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
FI20021787A (fi) 2004-04-09
WO2004033374A1 (en) 2004-04-22
FI20021787A0 (fi) 2002-10-08
AU2003268974A1 (en) 2004-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kefeni et al. Acid mine drainage: Prevention, treatment options, and resource recovery: A review
US5645730A (en) Acid wastewater treatement
Djedidi et al. Metals removal from soil, fly ash and sewage sludge leachates by precipitation and dewatering properties of the generated sludge
Gibert et al. Municipal compost-based mixture for acid mine drainage bioremediation: Metal retention mechanisms
US9725341B2 (en) Methods for removing contaminants from aqueous systems
CN104261536B (zh) 用于快速去除水中重金属的高效絮凝剂
Haynes et al. Retention of heavy metals by dredged sediments and their management following land application
JP4440323B1 (ja) 浸出水の浄化方法および浄化装置
KR101980478B1 (ko) 활성백토의 산성 폐수를 이용한 무기응집제의 제조방법
CN104105532A (zh) 使用硫化赤泥吸附剂处理废水的方法
FI117702B (fi) Menetelmä haitallisten aineiden poistamiseksi vesiliuoksista aktiivisen väliaineen avulla ja tällainen väliaine sekä sen käyttö
Möller et al. Precipitation of heavy metals from landfill leachates by microbially‐produced sulphide
RU2388706C2 (ru) Способ обработки шлама
KR100926382B1 (ko) 바텀애시를 포함하는 수질정화재의 제조방법
Żoczek et al. Types and valorization of sludge generated in water treatment processes
Ibrahim et al. In Vitro, Appraisal and abatement of drainage wastewater pollution in light of utilizing fly ash
O’Dwyer et al. Sustainable Treatment of Acidic and Alkaline Leachates from Mining and Industrial Activities: Current Practice and Future Perspectives
Pokomeda et al. Problems of trace elements in water and wastewater treatment
Li et al. Research on recycling of drinking water treatment residuals in environmental remediation: The past and future
Bora et al. Traditional Treatment Methods for Industrial Waste
Rupakheti Containment and dewatering of heavy metal contaminated slurries using reactive soil minerals and cellulose materials
James The treatment of toxic wastes
Sebogodi et al. A review of technologies used in handling the acid mine drainage challenge: Perspectives on using green liquor dregs as a sustainable option for treatment of acid mine drainage
Förstner et al. Trace metals in water purification processes
JPH09155394A (ja) 浚渫底泥の処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 117702

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed