HUT68524A - Method of reconditioning soil - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás talaj tisztítására, amikoris a talajban levő szennyezést a talaj átmosásával, összetevőkre bontásával, sűrűség szerinti osztályozásával és/vagy flotációval eltávolítjuk, miközben a talajhoz veszélyes anyagok megállapított mennyiségétől függően adszorpciós szert adagolunk és az adszorpciós szert a talajjal térfogatában összekeverjük.

Szennyezett talajok, különösen hosszú időtartamon át pihentetett hulladékból képződött keverékek tisztítására Kari J. Thomé-Kozmiensky Altlasten 3 című könyvéből (EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, Berlin, 1989, 561. - 578. oldal) ismerhető meg az az eljárás, amely szerint a szennyezett talajt először átmossák, ezt követően összetevőire válogatják, illetve sűrűség szerint felbontják és/vagy flotációnak vetik alá, aminek célja a tisztítás elvégzése. A könyv kiemeli, hogy a legutóbbi megállapítások szerint a talajban levő káros összetevők mind a talaj finomszemcsés frakcióiban, mind pedig a benne levő kis tömegű anyagokban feldúsulhatnak.

Kísérleti berendezésekben sikerült talajokból az ún. holland listán szereplő 3, 4 és 5 jelű komponensek szerint a policiklikus szénhidrogéneket, a klórozott szénhidrogéneket és aromás vegyületeket eltávolítani. Mint kis tömegű anyagok ez esetben a fa, a salak, a szén, a koksz és a különböző műanyagok jelenlétéről számoltak be.

Az ismertté vált eljárásban a tisztítás hatékony végrehajtásának az a feltétele, hogy a talajban a kis tömegű anyagok mindenütt jelen vannak és a veszélyes anyagok lényegében a kis tömegű anyagokhoz kötődnek. Ha a talaj kis tömegű anyagokat tartalmaz, azok általában csak a talaj felső szintjében találhatók meg. Ha azonban szemétlerakókban keletkező talajról van szó, a káros anyagok a mélyebben fekvő rétegekben szintén fellelhetők.

Az ismertté vált eljárásokkal feldolgozandó talajok esetében alapkövetelmény, hogy benne iszapos formában (legfeljebb 2 - 63 pm), illetve agyagként (legalább 2 pm) a finomszemcsés összetevők részaránya viszonylag kicsi lehet. Ha a finomszemcsés összetevők például 50 tf%-ban alkotják a talajt, a finomszemcsés frakció leválasztásával lényegében csak a talaj szennyezésének 50 tf%-át lehet eltávolítani. Ez általában nem elegendő.

Az ismertté vált eljárásokkal tehát a szennyezett talajok egy jelentős részét nem lehet hatékonyan hatástalanítani.

A még nem közzétett DE-40 04 368 alapszámú német bejelentésből ismert, hogy a talajt kimosás előtt vagy alatt finomszemcsés szén alapú anyaggal, különösen koksszal keverik ki és ezzel a veszélyes anyagok jelentős részét megkötik. A veszélyes anyagokkal feldúsult szén alapú anyagot a mosást követően mechanikai vagy fizikai eljárással választják ki.

• · • · ·· ······ • · · · · · ··· · ·· ·· ···

-3Ennél az eljárásnál hátrányos, hogy a finomszemcsés szén alapú anyag a talaj finomszemcsés frakcióitól csak nehezen és az anyagi minőségre tekintet nélkül választható el.

A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amely a kis tömegű anyagoknak és a finomszemcsés frakciónak a mennyiségétől és típusától függetlenül a talajok és talajrétegek minden fajtájára a kívánt mértékű tisztítás lehetőségét biztosítja.

A kitűzött feladat megoldásaként olyan eljárást dolgoztunk ki, talaj tisztítására, amikoris a talajban levő szennyezést a talaj átmosásával, összetevőkre bontásával, sűrűség szerinti osztályozásával és/vagy flotációval eltávolítjuk, miközben a talajhoz veszélyes anyagok megállapított mennyiségétől függően adszorpciós szert adagolunk és az adszorpciós szert a talajjal térfogatában összekeverjük, és a találmány értelmében a talajban levő kis tömegű anyagok és finomszemcsés összetevők mennyiségét előzetesen meghatározzuk és a talajhoz a szerves veszélyes anyagok és a kis tömegű anyagok meghatározott mennyiségétől függő mennyiségben nagyszemcsés adszorpciós szert adagolunk.

A találmány kidolgozásához vezető kutatások eredményeként adódott, hogy a javasolt eljárás gyakorlatilag minden típusú szennyezett talaj tisztítására, újrahasznosításhoz való felkészítésére alkalmas.

A szemétlerakó helyeken keletkezett szennyezett talajok a különböző szennyezéseket és azok koncentrációját tekintve rendkívül sokfélék lehetnek. Ezért az első lépés az, hogy a tisztításhoz kijelölt talaj elemzését elvégezzük, a tisztításnál felhasználandó paraméterek értékét meghatározzuk. A legfontosabb karakterisztikák a szennyezések típusát, koncentrációját és térfogati eloszlását rögzítik, de ugyanúgy fontos a szemcsenagyság szerinti eloszlás és annak megállapítása, hogy a talajban a kis tömegű anyagok milyen részarányt képviselnek. A veszélyes anyagok teljes mennyisége alapján és a kis tömegű anyagok mennyiségére támaszkodva a veszélyes anyagok szabad mennyisége meghatározható.

Az elemzések alapján adódik, hogy az adszorpciós szert milyen mennyiségben kell adagolni. Az adagolásnál olyan számításokat végzünk, amelyek az adszorpciós szer kapacitását figyelembe véve megadják, hogy a kívánt mértékű tisztítás eléréshez a veszélyes anyagok adott mennyiségénél milyen kapacitást kell biztosítani.

Az adszorpciós szer így meghatározott mennyiségét ezután a talajba juttatjuk és azt a talajjal szerkezetileg, térfogatilag összekeverjük. Az adagolás sokféle módon történhet, például felszórással és ezután mezőgazdasági eszközök felhasználásával a talaj rétegeibe való bevitellel, míg egy másik lehetőség a talaj és az adszorpciós szer keverőgépbe való bevitele.

-4Az adszorpciós szer beadagolása és a talajjal való összekeverése után a kapott keveréket legalább még egyszer vagy többször gondosan átkeverjük, hogy a veszélyes anyagoknak az adszorpciós szerbe való gyors és lehetőleg teljes mértékű átmenetét biztosítsuk. Ehhez megfelelő időtartamú pihentetést biztosítunk, ami néhány órától néhány napig terjedhet és a keverés gyakoriságához hasonlóan a talaj minőségétől, a benne levő szennyezések mennyiségétől és minőségétől függ.

Egy további eljárási lépcsőben az adszorpciós szert és az adott esetben a talajban levő kis tömegű anyagokat önmagukban véve ismert eljárási lépésekkel, mint átmosással, osztályozással, válogatással és/vagy flotációval dolgozzuk fel. A kijelölt műveletek elvégése után két frakciót kapunk, az egyik a túlnyomó részt képviseli és ez a tisztított talaj, míg a másik viszonylag kis mennyiségű frakció a veszélyes anyagok gyakorlatilag teljes mennyiségét hordozza.

A találmány szerinti eljárás egy különösen célszerű megvalósítási módjában nagyszemcsés adszorpciós szerként a talajhoz kokszot, szenet, aktív szenet, aktív kokszot, nagyszeműen térhálósított műanyagot, természetes alapanyagot, különösen fakérget, vagy fát, és/vagy salakot adagolunk.

A nagyszemcsés adszorpciós szerek közül különösen előnyösnek bizonyultak a különösen nagy adszorpciós kapacitással jellemezhető aktív szenek. Mivel az aktív szenek viszonylag költségesek, a költségek korlátozása tekintetében előnyös lehet a felsorolt egyéb adszorpciós szerek alkalmazása, amelyek általában szintén alkalmasak a különböző veszélyes anyagok mellett a talaj újrahasznosításhoz való előkészítésére. A fentiekben felsorolt egyéb adszorpciós szerek különösen akkor előnyösek, ha az aktív szén nagy befogadó kapacitására nincs szükség, vagyis például a szennyezések olyan anyagokból tevődnek össze, amelyek csak rosszul adszorbeálhatók, vagy pedig az eljárást a talaj felső rétegeire korlátozottan hajtjuk végre, mégpedig hosszú ideig tartó felszíni kezeléssel, aminek időtartama akár több hét is lehet.

A találmány tárgyát a továbbiakban példaként! megvalósítási módok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen, ahol a rajzon az

1. ábra: a 7. példánál a kezelés időtartamának hatása a tisztítás fokára, míg a

2. ábra: a 8. példánál az aktív szén bevezetett mennyiségének hatása a tisztítás foká- ra.

A találmány részleteinek jobb megértését szolgálja, ha először összehasonlító példákat mutatunk be.

····

-51. Összehasonlító példa

Tisztításhoz agyagégetőműböl származó 12 tf% iszapot tartalmazó talajt választottunk, amelyből a szilárd durvaszemcsés anyagot 10mm-es szitabőségű szitával kiválasztottuk. Az átszitált talaj (1 talaj) 1 kg tömegű adagját 1 l-nyi 50 tömeg%-os kálium-jodid oldattal kevertük ki (sűrűsége 1,6 g/cm³) és az elegyet 30 percen keresztül ráztuk. Ezután a talajt sűrűség szerint osztályoztuk, amivel a felül maradó, úszó veszélyes anyagot tartalmazó frakciót és szedimentált talajfrakciót (tisztított 1 talaj) nyertünk. A talaj szennyezettségi fokának meghatározására gázkromatográfiás méréssel, illetve nagynyomású folyadékkromatográfiás elemzéssel a talajból készült toluolos kivonatokat elemeztünk, mégpedig abból a célból, hogy az Egyesült Államok Környezetvédelmi Hivatala (EPA) által a legfontosabb szennyezők listáján szereplő policiklikus aromás szénhidrogének (PÁK) mennyiségét meghatározzuk (lásd M. A. Callahan et al, Water-related environmental fate of 129 príoríty pllutants, EPA Reports -440/4-79-0296, 1979.). A vizsgálatok eredményeit az 1. táblázat foglalja össze:

1. Táblázat

Az 1 TALAJ VIZSGÁLATÁVAL NYERT ELEMZÉSI EREDMÉNYEK

Vizsgálat tárgya	Frakció
1_talaj	tisztított 1 talaj	veszélyes anyagok frakciója
kis tömegű anyag (mikroszkópia)	nagyon sok	kevés	kizárólagos
szárazanyagtartalom, g	1000	862	136
PAK-összeg az EPA előírás szerint, mg/kg	1177	191	6978
benzpirén mennyisége, mg/kg	107	18	625
talajtisztítás mértéke, %	84

Az 1 talaj tehát kis tömegű anyagként olyan összetevőt tartalmaz, amelynek leválasztásával mintegy 84 %-os mértékben tisztított talaj nyerhető. Ez annyit jelent, hogy az 1 talaj az ismertté vált eljárásokkal jól tisztítható.

2. ÖSSZEHASONLÍTÓ PÉLDA

Tisztításhoz agyagégetőműnél lerakott hulladék 47 tf% iszapot tartalmazó alsó rétegét választottunk, amelyet az 1. összehasonlító példa szerint dolgoztunk fel. így olyan 2 talajt nyertünk, amelynek vizsgálati eredményeit a 2. táblázat foglalja össze. A talajban kis tömegű anyag nem található és a 2. táblázatból jól látható, hogy a sűrűség szerinti osztályozással ez a talaj lényegében nem tisztítható.

2. Táblázat

A 2 TALAJ VIZSGÁLATÁVAL NYERT ELEMZÉSI EREDMÉNYEK • · ·«

Vizsgálat tárgya	Frakció
2_talaj	tisztított 2 talaj	veszélyes anyagok frakciója
kis tömegű anyag (mikroszkópia)	nincs	nincs	nincs
szárazanyagtartalom, g	1000	994	2
PAK-összeg az EPA előírás szerint, mg/kg	380	382	nem mérhető
benzpirén mennyisége, mg/kg	6	6	nem mérhető
talajtisztítás mértéke, %	0

3. ÖSSZEHASONLÍTÓ PÉLDA

A 2 talajt, mint legfeljebb 10 mm szemcsenagyságú összetevőket tartalmazó 5 szennyezett talajmintát szárítás után 10tömeg% mennyiségben aktív szénnel kevertük össze. Az aktív szén fajlagos tömege 450 g/l, szemcsenagysága 2 mm volt.

A talajban levő policiklikus aromás szénhidrogének (PÁK) adszorpcióját úgy értük el, hogy a keveréket 50 tömeg% vízzel iszaposítottuk és 7 napon keresztül ráztuk. A talajmintát az adszorpciós szertől az 1. összehasonlító példának megfelelően 10 választottuk el, mégpedig sűrűség szerinti osztályozással. így olyan 2 talajt nyertünk, amelynek vizsgálati eredményeit a 3. táblázat foglalja össze. A 2 talajban a kis tömegű összetevők eltávolításával mintegy 65 %-os tisztítást tudtunk elérni, míg a PÁK érték a holland lista szerinti C kategóriára meghatározott határérték alatt volt.

3. Táblázat

A 2 TALAJ VIZSGÁLATÁVAL NYERT ELEMZÉSI EREDMÉNYEK

Vizsgálat tárgya	Frakció
2_talaj	tisztított 2 talaj	veszélyes anyagok frakciója
szárazanyagtartalom, g	1110	994	108
PAK-összeg az EPA előírás szerint, mg/kg	379	131	2161
benzpirén mennyisége, mg/kg	5	2	29
talajtisztítás mértéke, %	65

4. PÉLDA

Tisztításhoz agyagégetőmúnél lerakott hulladék 36 tf% iszapot és 6,3 tf% kis tömegű anyagot tartalmazó felső rétegéből vett mintát (3 talaj) választottunk, amelyet

-7··«· «· · · ·♦·· • · · * · · • ·« ·9· ·· · • · · · · • « ·· ·· ··· az 1. összehasonlító példa szerint dolgoztunk fel. így olyan 3 talajt nyertünk, amelynek vizsgálati eredményeit a 4. táblázat foglalja össze és az, mint a táblázatból jól látható, mintegy 41 %-os mértékben volt tisztítható. A policiklikus aromás szénhidrogének mennyisége mintegy 603 mg/kg volt, amely a holland lista C kategóriájában meghatározott 200 mg/kg határértéket jelentős mértékben túllépte.

A 3 talajt 10tömeg% mennyiségben aktív szénnel kevertük össze. Az aktív szén fajlagos tömege 450 g/l, szemcsenagysága 2 mm volt. A keveréket 50 tömeg% vízzel iszaposítottuk és 7 napon keresztül ráztuk. A talajmintát az adszorpciós szertől sűrűség szerinti osztályozással választottuk el. így olyan 3 talajt nyertünk, amelynek vizsgálati eredményeit a 4. táblázat foglalja össze. A 3 talajban a kis tömegű összetevők eltávolításával mintegy 86 %-os tisztítást tudtunk elérni, vagyis a találmány szerinti eljárás megvalósításával a tisztítás hatékonysága mintegy kétszeresére nőtt. A tisztított 3 talajra a PÁK érték a holland lista szerinti C kategóriára meghatározott határérték alatt volt.

4. Táblázat

A 3 TALAJ VIZSGÁLATÁVAL NYERT ELEMZÉSI EREDMÉNYEK

Vizsgálat tárgya	Frakció
3_talaj	tisztított 3 talaj	veszélyes anyagok frakciója
a) adszorpciós szer nélkül
kis tömegű anyag (mikroszkópia)	sok	kevés	kizárólag
szárazanyagtartalom, g	1000	937	63
PAK-összeg az EPA előírás szerint, mg/kg	1022	603	6650
benzpirén mennyisége, mg/kg	13	8	71
talajtisztítás mértéke, %	41
b) adszorpciós szerrel
szárazanyagtartalom, g	1110	934	176
PAK-összeg az EPA előírás szerint, mg/kg	941	131	5106
benzpirén mennyisége, mg/kg	14	2	67
talajtisztítás mértéke, %	86

5. PÉLDA

Tisztításhoz agyagégetőműnél lerakott hulladék két rétegéből választottunk 29 tf% iszapot (4 talaj) és 47 tf% iszapot (5 talaj) tartalmazó mintát. Ezeket különböző adszorpciós szerekkel (10 tömeg%, illetve 50 tömeg% víz) kevertük össze. Hét napos kezelés után a talajmintákat sűrűség szerinti osztályozással összetevőikre bontottuk.

···* «· Λ 9 · ··· • · · · ·· 4« ···

Ezzel az 5. táblázatban kapott eredményeket kaptunk. Az adszorpciós szertől és a talajminta összetételétől függően a tisztítás mértéke 27 % és 93 % közöttinek adódott.

5. TÁBLÁZAT

A KÜLÖNBÖZŐ ADSZORPCIÓS SZEREK HATÁSA A TALAJTISZTÍTÁS MÉRTÉKÉRE

Talajminta jele	adszorpciós szer	szemcsenagyság, mm	PÁK tartalom mg/kg	talajtisztítás mértéke, %
tisztítás előtt	tisztítás után
4	aktív szén	2	2990	198	93
4	bamaszénkoksz	2 ...4	3005	870	71
5	gázszén	0,1 ...0,5	487	357	27
5	szilikonkaucsuk	2...5	485	107	78
5	antracit	1,6 ...2,5	482	342	29

6. PÉLDA

Tisztításhoz impregnáló üzem hulladékát tartalmazó lerakott talaj felső rétegét választottuk (6 talaj), amely 3 tf% iszapot tartalmazott és kis tömegű anyagtól mentes volt. Ezt a homokos talajt, amelyre az 5 tömeg% víztartalom volt jellemző, különböző adszorpciós szerekkel (10tömeg%) térfogatilag összekevertük és további keverés 10 nélkül 42 napon keresztül fektettük. Ezután a talajmintát sűrűség szerinti osztályozással összetevőire bontottuk, és így az adszorpciós szert a tisztított anyagtól elválasztottuk. Ezzel a 6. táblázatban kapott eredményeket nyertük. Az adszorpciós szertől és a talajminta összetételétől függően a tisztítás mértéke legalább 85 %-osnak adódott.

6. Táblázat

A KÜLÖNBÖZŐ ADSZORPCIÓS SZEREK HATÁSA A TALAJTISZTÍTÁS MÉRTÉKÉRE

Adszorpciós szer	szemcsenagyság, mm	PÁK tartalom mg/kg	talajtisztítás mértéke, %
tisztítás előtt	tisztítás után
aktív szén	2 ...5	272	< 10	>96
bamaszénkoksz	2 ...4	279	< 10	> 96
szilikon	2 ...5	291	24	92
antracit	1,6 ...2,5	285	25	91
pépesített kéreg	< 5	279	36	87

7. PÉLDA

Tisztításhoz szárított talajmintákat (a kis tömegű anyagot nem tartalmazó 4 talajt) mintegy 10 tömeg% aktív szénnel és 50 tömeg% vízzel kevertük ki és a különböző mintákat különböző ideig ráztuk és az adszorpció mértékét mérték. Az eredmé-9nyeket az 1. ábra foglalja össze. Megállapítható volt, hogy a policiklikus aromás szénhidrogének mintegy 50 tömeg%-a 7 óra alatt adszorbeálódott. Mintegy 72 órás kezelés után a talajminták tisztítása mintegy 80 tömeg%-os értéket ért el. Az 5. táblázatból (5. példa) az aktív szénnel közölt megvalósításból következően a kezelés időtartamát 168 órára (hét nap) növelve a szennyezések mintegy 93 %-a volt eltávolítható.

8. PÉLDA

Tisztításhoz szárított talajmintákat (a kis tömegű anyagot nem tartalmazó 4 talajt) különböző mennyiségű aktív szénnel és 50 tömeg% vízzel kevertük ki és a különböző mintákat 24 órán keresztül ráztuk. Ezt követően az adszorpció mértékét mérték. A kapott eredményeket a 2. ábra foglalja össze. Megállapítható volt, hogy a 24 órás kezelés eredményeként már 1 tömeg% aktív szén jelenléte mellett is a tisztítás 50 %-os mértéket ért el. Ez a példa azt bizonyítja, hogy az aktív szén kis mennyisége már hatékony tisztítást tesz lehetővé.

A 7. és 8. példából látszik, hogy a policiklikus aromás szénhidrogének mennyiségének célul kitűzött csökkentését a találmány szerinti eljárás több változatban teszi lehetővé, mégpedig egyebek között a következőknek megfelelően:

A kezelés időtartama a 7. példának megfelelően növelhető, ezzel az eltávolított szennyezés mennyisége növekszik.

A kezelés friss adszorpciós szer időnkénti adagolásával ismételhető, az időegységre eső mennyiségtől függően a tisztítás mértéke javítható.

A 8. példából levezethető, hogy az adszorpciós szer mennyiségének növelése a tisztítás hatékonyságának javulásával jár.

A talaj tisztításához rendelkezésre álló időtől és a bevethető költségektől függően az adszorpciós szer a kívánalmak alapján választható meg, ezzel az eljárás műszaki és gazdasági feltételei optimálisan állíthatók be.

Claims (1)

1. Eljárás talaj tisztítására, amikoris a talajban levő szennyezést a talaj átmosásával, összetevőkre bontásával, sűrűség szerinti osztályozásával és/vagy flotációval eltávolítjuk, miközben a talajhoz veszélyes anyagok megállapított mennyi5 ségétől függően adszorpciós szert adagolunk és az adszorpciós szert a talajjal térfogatában összekeverjük, azzal jellemezve, hogy a talajban levő kis tömegű anyagok és finomszemcsés összetevők mennyiségét előzetesen meghatározzuk és a talajhoz a szerves veszélyes anyagok és a kis tömegű anyagok meghatározott mennyiségétől függő mennyiségben nagyszemcsés adszorpciós szert adagolunk.

10 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy nagyszemcsés adszorpciós szerként a talajhoz kokszot, szenet, aktív szenet, aktív kokszot, nagyszeműen térhálósított műanyagot, természetes alapanyagot, különösen fakérget, vagy fát, és/vagy salakot adagolunk.