HUT73565A

HUT73565A - Process for immobilising organic and inorganic pollutants in contaminated soil

Info

Publication number: HUT73565A
Application number: HU9401278A
Authority: HU
Inventors: Kai Kruse
Original assignee: Industrieorientierte Forsch
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1996-08-28
Also published as: WO1994005438A1; HU9401278D0; ATE136238T1; EP0617645B1; DE59302111D1; AU666224B2; US5651831A; AU4940793A; CH682810A5; EP0617645A1; CA2122828A1

Description

ELJÁRÁS SZANÁLÁSI TERÜLET SZENNYEZETT TALAJÁBAN TALÁLHATÓ SZERVES ÉS SZERVETLEN KÁROS ANYAGOK MEGKÖTÉSÉRE

Gesellschaft zűr Förderung dér industrieorientierten Forschung an den schweizerischen Hochschulen und weiteren Institutionen (GFF), Zürich, Svájc

Feltaláló:

KRUSE, Kai, Erpel/Rhein,

Német Szövetségi Köztársaság

A bejelentés napja: 1993. 09. 03.

Elsőbbsége: 1992. 09. 04. (2782/92) Svájc

A nemzetközi bejelentés száma: PCT/CH93/00217

A nemzetközi közzététel száma: WO 94/05438

A találmány tárgya eljárás szanálási terület szennyezett talajában található szerves és szervetlen káros anyagok megkötésére .

Ismeretes, hogy a szennyvízkezelő rendszereknél a nehézfémionok megkötésére duzzadásra hajlamos agyagokat használnak fel, és ismeretes az is, hogy azokat a szerves bentonitokat, amelyek nagyfokú abszorpciós képességgel rendelkeznek, a lerakóhelyek határainak dúsítására használják.

A 4 473 477. számú USA-beli szabadalmi leírás eljárást ismertet szerves, káros anyagokat tartalmazó olyan anyagok ellenőrzött tárolására, amelyeknél az abszorpciós megkötésre organofil bentonitot (organoclay) alkalmaznak; az organofil bentonitot a folyékony vagy szilárd káros anyagokat tartalmazó szerves anyag megkötésére használják. Az eljárás hátránya az, hogy a teljes mennyiséget össze kell keverni organofil bentonittal, vagy szivárgó vizet kell átszivattyúzni egy organofil bentonitból álló szűrőtesten, vagy a lerakóhely szigeteléséhez tiszta organofil bentonitból álló réteget kell felhasználni. Az organofil bentonit nagymértékű felhasználása gazdaságtalan.

Ismeretes továbbá az is, hogy azt a korlátozó anyagot, amely túlságosan nagy mértékben áteresztő, és csekély a kationcserélő kapacitása, vagy csekély a nehézfém-megkötő képessége, javítani lehet egy duzzadásra képes agyag - például olyan bentonit, amit • ·

S-trimerkapto-triazin-nátriumsóval kezeltek - hozzáadásával. Ez történhet kényszerkeveréssel vagy injektálással. Ezáltal a hagyományos Ca-bentonittal elérhető abszorpció többszörösére növelhető. Fentieken túlmenően érvényre jut a nátriumionok duzzasztó hatása, amely lényegesen csökkenti azt az áteresztési együtthatót, amely a nehézfémionok nátriumionokra cserélése után állandó értékű marad, mivel a többi duzzadásra hajlamos anyag lecseréli ezeket a fölösleges nátriumionokat.

A talaj anyagokban található káros anyagok lekötésére ismeretesek továbbá olyan megszilárdítási eljárások, amelyek során a szennyezett talajt például például cementtel szilárdítják meg. Az így megszilárdított talaj tulajdonképpen már nem is talaj, hanem betonhoz hasonló test, amelyet a szokásos talajmegmunkáló gépekkel már nem lehet megmunkálni, ami súlyos hátránynak tekinthető.

A vegyszeres megkötés hátránya gyakran a vegyszerek mérgező hatása, és ezáltal ezek az anyagok újabb szennyeződéseket okoznak. A hagyományos mosási eljárásoknál a káros anyagokat hígított formában nyerik ki, és a hosszú kezelési idők miatt azok egy része nagy mennyiségekben válik ki. A hagyományos mosás ezenkívül csak durva frakcióknál végezhető, finom frakcióknál nem. Az ilyen jellegű mosásnál ezenkívül nem lehet elérni a megmaradó káros anyagok megkötését.

Találmányunk célkitűzése egy olyan eljárás kidolgozása volt, amellyel egy káros anyagokkal szennyezett talajnál szabályozott agyag hozzáadással elérhetjük a jelenlevő káros anyagok megkö• · *· * · · · * ······· ·· · tését és/vagy a káros anyag tartalmat mosással csökkentjük.

A találmány szerinti eljárást a folyamatábra segítségével közelebbről ismertetjük az eljárás általános lépéseinek megadásával; leírásunkban az egyes lépések ismertetésénél a folyamatábra hivatkozási számait alkalmazzuk, és példaként ismertetünk egy-egy megvalósítási módot.

A talaj anyag kifejezés egyrészt a talajtani értelemben vett talajokat jelenti, másrészt a feltöltőanyagokat, mint például betonmaradékok, sóder, valamint a talajban megtalálható egyéb szétszórt anyagok.

A folyamatábrán olyan eljárást ismertetünk, amelynek során egy káros anyagokkal szennyezett talaj anyagot átmosunk, vagy agyaggal dúsítjuk, és szükség esetén ugyancsak átmossuk. Ezt az eljárást az alábbi 1-13. lépések segítségével ismertetjük.

1. A szanálási terület beosztása

A teljes szanálási területet annak a káros anyag összetételnek a függvényében, amelyet előzőleg meghatároztunk, például 20 x 20 m-es szanálási részterületekre osztjuk és ezeket a részterületeket számmal jelöljük 1-től i-ig. Minél homogénebb a káros anyag összetétel, annál nagyobbak lehetnek a szanálási részterületek. Igen homogén káros anyag összetétel esetén határesetben a beosztás esetleg fölöslegessé is válhat, és ez esetben i = 1.

• · « · 4 • 4 • · ·

2. Talajmintavétel

Az egyes szanálási részterületekről talajmintákat veszünk, például 8 P'/I/ mintát 0,5 in mélységből és 8 P''/I/ mintát 1,0 m mélységből.

3. Reprezentatív minta elkészítése

A 8-8 darab P'/I/ és P''/11/ mintából, amelyeket a 2. lépés alapján vettünk, keveréssel létrehozunk egy olyan reprezentatív mintát, amelyet hozzárendelünk az i-edik szanálási területből vett P/i/ mintához.

4. Kémiai analízis

Mindegyik P/i/ mintából meghatározzuk a szerves és a szervetlen káros anyagok jellegét és koncentrációját. Ezt általában a szárazanyag-tartalom elemzéséből és eluátum kísérletekből végezzük, mint például a német DEV-S4 eljárással. Fentieken túlmenően mindegyik P/i/ mintából meghatározzuk az egyes agyagok jellegét és mennyiségét, majd ezekből az értékekből meghatározzuk az agyagásvány-tartalmat.

5. Agyagásvány-tartalom vizsgálata

Amennyiben a 4. lépésben meghatározott agyagásvány-tartalom 60 tömeg% alatt van, akkor az eljárást a 6-10., vagy a 6-10., 12. és 13. lépésekkel folytatjuk. Ha ez az érték eléri vagy meghalad« · « 4 · · · • · ··· ·«4 « • · « « · • · ····«·« ·· · ja a 60 tömeg%-ot, akkor az eljárást a 11-13. lépésekkel folytatjuk.

6. Bentonit receptúra kidolgozása

A kémiai analízis 4. lépésben ismertetett eredményeiből kiindulva egy olyan speciális bentonit receptúrát dolgozunk ki, amely az alábbi adalékanyagokat tartalmazza: Ca-bentonit, organobentonit vagy speciális, nehézfém-megkötő bentonit, mint például silitonit (Südchemie, München, NSZK gyártmánya). A receptúra készítés kritériumai olyan jellemző paraméterek, mint a talaj kfértéke (átbocsátási együttható), kationcserélő kapacitása, káros anyag tartalmának összetétele és ásványtartalma.

7. A bentonit keverékminta vizsgálata

A szennyezett talaj anyagból és bentonitból a 6. lépésben ismertetett receptúra szerint előállított keverékmintát laboratóriumban alkalmassági vizsgálatnak vetjük alá, amelynek során például talajmechanikai vizsgálatokat, eluátum teszteket (DIN 38414-S4 szerint), vagy kilúgozás! tesztet (DEV-S4 szerint) alkalmazunk kritériumokként.

8. A szanálási részterületek kiszedése (I)

Miután minden egyes részterületnél rendelkezésre áll a 7. lépés szerint létrehozott megfelelő receptúra, ezeket az ismert módon kiszedjük, és a receptúrát egy mixed-in-plant eljárással • · • · «·· »·· · • · · · · · _ 7 - ** ·♦·· ♦·· »♦ · összekeverjük..

9. Felülvizsgálat (I)

Ellenőrizzük, az érvényes irányelvek, betartásához szükséges eredményeket, azaz összehasonlítást végzünk a káros anyag paraméterlistával, például a holland listával vagy a berlini listával (berlini Amtsblatt, 40. évf., 65. szám, 1990. 12. 28., értékelési kritériumok berlini szennyezett helyszínek megítéléséhez), vagy hasonlókkal.

Ha a 9. lépésben megjelölt felülvizsgálat pozitív eredményt hoz, akkor az eljárást a 10. lépéssel folytathatjuk.

Ha a 9. lépésben ismertetett felülvizsgálat negatív eredményt ad, azaz a megadott körülményeket nem vagy csak részben tudjuk, betartani, akkor módosítani kell a 6. lépésben ismertetett bentonit receptúrát.

10. Beépítés minőségi ellenőrzés mellett

Ha a 9. lépésben ismertetett felülvizsgálat pozitív eredményt ad, azaz be tudjuk tartani a megadott irányelveket, akkor következik a beépítés, azaz az i szanálási részterület szanálása a kidolgozott receptúra szerint, folyamatos minőségi ellenőrzés mellett (talajtechnikai ellenőrzés), és a fentiek eredményeképpen a befejezett szanálás után egy bentonittal dúsított talajt kapunk, amely tartalmazza a megkötött káros anyagokat. Ha a • · · · « · · • · ·· · ·4· · ··*···

- 8 ·· ·♦·· *« ·· · minőségi vizsgálat negatív, akkor elvégezzük a 12. lépésben ismertetett mosást.

11. A szanálási részterületek kiszedése (II)

Ha a 4. lépésben a szanálási részterületen 60 % vagy annál nagyobb agyagásvány-tartalmat határoztunk meg, akkor azt az ismert módon szedjük ki.

12. Mosás

A szennyezett talaj mosását az 1-5. és a 11. lépés után, vagy a már bentonittal dúsított, szennyezett talaj anyag mosását az 1-10. lépések után alkil-ammónium oldattal végezzük. Ezáltal egyrészt csökkentjük a káros anyag tartalmat a talaj anyag - agyag rendszerben, amennyiben egyebek között a káros anyagokat alkilammónium-ionokkal cseréljük ki, másrészt a megmaradó káros anyagokat erősebben megkötjük, és ezáltal a talajanyag - agyag keverék már csak kis mértékben eluálható.

Ennél a mosási folyamatnál kis mértékben besűrített káros anyag oldatot kapunk.

13. Felülvizsgálat (II)

A mosás hatékonyságát eluátum kísérletekkel (DEV-S4 szerint) vizsgáljuk.

• · ·«« ·«»

Ha kielégítő a mosás hatékonysága, akkor dúsított és mosott talaj anyagot kaptunk, amely a mosási eljárás következtében lényegesen csökkentett mennyiségű, megkötött káros anyagokat tartalmaz .

Ha nem kielégítő a mosás hatékonysága, akkor a hatékonyságot ismételt mosással (12. lépés) növeljük.

Az egyes szanálási részterületeken az eljárást a szanálási terület felosztása után (1. lépés) különböző módokon végezhetjük, így például eltérő számú mosási lépést (12. lépés) kell alkalmazni, vagy különböző bentonit receptúrákat (a 6. lépés szerint) kell kidolgozni, amíg a felülvizsgálat (9. lépés) kielégítő eredményt nem ad.

Az 1-13. lépésekben ismertetett eljárást az alábbi előnyök j ellemzik:

a) minden egyes tetszőleges káros anyag összetételre optimális agyagkeveréket alkalmazhatunk,

b) a talaj anyag - agyag keveréket Proctor-sűruséggel (DIN 18127) a helyszínen lehet beépíteni anélkül, hogy veszélybe kerülne a környezeti közeg (talajvíz),

c) az agyagot tartalmazó anyagok hozzáadásával, valamint a szerves anyag ezután végzett mosásával egyrészt csökken a talajanyag - agyag káros anyag tartalma, másrészt a megmaradó káros anyagokat erősen megkötjük,

d) ezáltal elkerülhetjük a szeméttárolóban való esetleges lerakást, mivel a minimális eluálhatóság következtében csak 2. vagy

3. osztályú lerakóhelyen való lerakásra van szükség (eljárásmód • * * · « « « • · ««« » „ · · · · · ·

- 10 - ·· ·’·· ··’ ·· · és keretfeltételek a régi anyagok szanálására a Német Szövetségi Köztársaságban, MuA, Lfg, 4/88, 282. oldal, hulladékok ülepítéssel történő eltávolítása, kiadó: Környezetvédelmi Szövetségi Minisztérium, Berlin.

Az alábbi példában ismertetjük a találmányunk szerinti eljárás egy megvalósítási módját az 1-5. és a 11-13. eljárási lépésekkel .

Példa

Körülbelül 1800 m²-es szanálási területet 5, egyenként 300400 m²-es szanálási részterületre osztunk (1. lépés). Ennek az 5 szanálási részterületnek mindegyikéről 0,4 és 0,8 m mélységből

6-6 talajmintát veszünk (2. lépés), és azokból minden egyes szanálási részterületre reprezentatív mintát készítünk P/l/.... P/5/ megjelöléssel (3. lépés), amelyeket azután kémiai analízisnek vetünk alá a szervetlen és a szerves káros anyagok kimutatására (4. lépés). A P/l/ minta nagy cinkkoncentrációt (64 ppm) mutat. Szerves káros anyagokat nem mutatunk ki nagyobb koncentrációban. Az agyaganyagok vizsgálata a P/l/ mintára az alábbi összetételt adja (tömeg%-ban): montmorillonit 54,8 %, kaolinit 27 %, illit 5,2 %, karbonát 1 %, kvarc 12 %. Ezekből az agyagásvány-tartalomra 87 tömeg% összértéket kapunk (5. lépés), így nem szükséges agyaganyag hozzáadása és az 1 jelű szanálási részterületet a szokásos módon szedjük ki (11. lépés).

A kapott P 1 mintaanyaghoz 0,5 mmól di(oktadecil)-ammónium-bromid oldatot keverünk 1:50 tömegarányban, majd az anyagot összekever11 ···· *· · ··>«· • · · * · · · • · *·· «»to » • · · « V · ♦♦ ··<· ν·ν · jűk és szűrjük (12. lépés). A szűrés után olyan káros anyag oldatot kapunk, amely még 12 ppm cinket tartalmaz. Szűrési maradékként olyan organobentonit-ot kapunk, amelyet egy kereskedelemben kapható termékkel összehasonlítva (dietil-keton abszorpciója) nem állapítható meg jelentős különbség a két termék abszorpciós viselkedésében. Ennek, a mosási eljárásnak (13. lépés) a hatékonysági vizsgálatához az organobentonitot erősen komplexképző EDTA-t tartalmazó 0,01 m oldattal deszorbeáljuk, ami 13 ppm cink deszorpciós koncentrációt ad. A DEV S-4 szerinti eluátum tesztnél ez lényegesen alacsonyabb értéket jelent (a határérték kisebb, mint 1 ppm), úgyhogy megkötött káros anyagokat tartalmazó talaj anyagról beszélhetünk.

Hasonló módon járunk el a P2 .... P5 jelű mintáknál is, amelyek mindegyike hasonló eredményt ad.

A találmány szempontjából lényeges az, hogy minden egyes szanálási részterület a fent ismertetett módon optimálisan szanálható úgy, hogy a helyszínen történik a beépítés, amelynek során a környező közeget (talajvíz) semmi sem fenyegeti.

A 60 tömeg%-ot elérő, vagy annál nagyobb agyagásvány-tartalom esetén a szerves vagy szervetlen káros anyagok arányának csökkentését és megkötésüket egy alkil-ammónium-vegyűlettel végzett többszöri mosással végezzük..

Amikor az agyagásvány-tartalom kisebb, mint 60 tömeg%, akkor egy kidolgozott bentonit receptúrával szabályozott beépítést vég12 zünk, és így megkötjük a káros anyagokat, vagy pótlólagos mosást is végzünk.

Az eljárás különösen jól alkalmazható régi szennyezőanyagokat tartalmazó területek szanálására, amikor egyidejűleg fordulnak elő szerves és szervetlen káros anyagok.

Claims

1. Eljárás szanálási terület szennyezett talajában előforduló szerves és szervetlen káros anyagok megkötésére, azzal jellemezve, hogy a szanálási területet szanálási részterületekre (i) osztjuk (1. lépés), amelyekből P(i) reprezentatív mintákat készítünk (3. lépés), ezeket kémiailag elemezzük (4. lépés), amelynek során meghatározzuk az agyagásvány-tartalmat (5. lépés), és ennek az agyagásvány-tartalomnak a függvényében az (i) szanálási részterületeket kiszedjük (11. lépés), mossuk (12. lépés) és felülvizsgáljuk (13. lépés), így csökkentett mennyiségű és megkötött káros anyagot tartalmazó talaj anyagot, valamint egy káros anyag oldatot kapunk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szanálási részterületeket (i) kiszedjük (11. lépés), ha a kapott agyagásvány-tartalom (5. lépés) eléri vagy meghaladja a 60 tömeg%-ot.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mosást (12. lépés) alkil-alumínium oldattal végezzük.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mosást (12. lépés) többször megismételjük az adott feltételek teljesüléséig.

5. Eljárás szanálási terület szennyezett talajában előfor • ·

- 14 - ’··' ·:.....* ..· :

dúló szerves és szervetlen káros anyagok megkötésére, azzal jellemezve, hogy a szanálási területet szanálási részterületekre (i) osztjuk (1, lépés), amelyekből P(i) reprezentatív mintákat készítünk (3. lépés), ezeket kémiailag elemezzük (4. lépés), amelynek során meghatározzuk az agyagásvány-tartalmat (5. lépés), és ennek az agyagásvány-tartalomnak a függvényében mindegyik szanálási részterületre kidolgozunk egy bentonit receptúrát (6. lépés), és egy bentonit keverési mintát, amelyet megvizsgálunk (7. lépés), az (i) szanálási részterületeket kiszedjük (8. lépés), megvizsgáljuk (9. lépés), a beépítést minőségi ellenőrzéssel követjük (10. lépés), így megkötött káros anyagokat tartalmazó talajanyagot kapunk, vagy mosással (12. lépés) csökkentett mennyiségű és megkötött káros anyagot tartalmazó talaj anyagot, valamint egy káros anyag oldatot kapunk.

6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy minden egyes (i) szanálási részterületre egy-egy bentonit receptúrát dolgozunk ki (6. lépés), ha a kapott agyagásvány-tartalom (5. lépés) nem éri el a 60 tömeg%-ot.

7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a felülvizsgálat (9. lépés) kedvezőtlen eredménye esetén módosított bentonit receptúrát dolgozunk ki (6. lépés).

8. Az 5-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy nem kielégítő eredményt adó minőségi ellenőrzés esetén (10. lépés) mosást (12. lépés) végzünk alkil-ammónium ol dattal .

9. Az 5-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mosást (12. lépés) többször megismételjük a minőségi vizsgálatban előírt követelmények teljesüléséig.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás alkalmazása régi szennyezőanyagok kezelésénél, szerves és szervetlen káros anyagok egyidejű előfordulása esetén.