ITMI980202A1 - Processo per rimuovere contaminanti organici da suoli umidi - Google Patents

Description

Titolo: "Processo per rimuovere contaminanti organici da suoli umidi"

La presente invenzione riguarda un processo di bonifica di suoli umidi inquinati da composti organici.

Il problema dei terreni contaminati da inquinanti organici quali ad esempio idrocarburi, aromatici polinucleari, organoclorurati si pone nei paesi industrializzati in termini sempre più drammatici, non solo in termini di intervento sull'inquinamento del suolo e delle acque sotterranee, ma anche per necessità di un recupero di aree di possibile utilizzo industriale e civile.

Altro problema, che è tipico del settore petrolifero, è il trattamento dei detriti di trivellazione prima dello scarico a mare.

Molte sono le modalità dell'inquinamento e varie le caratteristiche del terreno oggetto dell'inquinamento. Queste circostanze richiedono la disponibilità di un ventaglio di possibili soluzioni.

Viene molto utilizzata la tecnica del "soil washing" che prevede un lavaggio con acqua ed eventualmente additivi (generalmente surfattanti). Questa tecnica ha tuttavia l'inconveniente che utilizza grandi quantità di acqua e che il recupero del surfattanti è piuttosto difficile e costoso.

Altri processi nello stato della tecnica sono quelli che utilizzano solventi organici, quali ad esempio cloruro di metilene o idrocarburi C2-C4 liquefatti. Tuttavia i terreni inquinati con elevate quantità di acqua risultano difficili da trattare per mezzo della tecnica di estrazione con solvente.

Per quanto riguarda i suoli con elevate quantità di acqua fino al limite della capacità di campo esiste nello stato della tecnica un brevetto (U.S. 5,585,002) che prevede una miscela estraente costituita da una coppia solvente-cosolvente (nelle condizioni preferite etile acetato-acetone od ac. acetico) in proporzioni tali da formare una fase unica con l'acqua contenuta nel terreno. Si ottiene una frazione grossolana del suolo depurata dagli inquinanti ed una fase liquida che contiene anche, oltre agli inquinanti, la frazione fine (inferiore a 106 micron) del suolo. In questo processo si rende quindi necessario uno stadio di recupero della frazione fine del terreno.

Ora noi abbiamo sorprendentemente trovato che questo tipo di suoli, che quando sono di tipo limoso od argilloso e con un contenuto in acqua maggiore del 10% hanno una frazione fine del terreno superiore al 15” 20%, possono essere trattati con il solo solvente etile acetato. In questo modo, poiché si ottiene un suolo depurato dagli inquinanti e costituito sia dalla frazione grossolana che da quella fine, il processo risulta notevolmente semplificato.

In accordo con ciò, costituisce scopo della presente invenzione un processo per separare inquinanti organici da una composizione, costituita da terreno contenente acqua dal 10% fino al limite della saturazione di campo e detti inquinanti organici, comprendente gli stadi di: (a) mescolamento di detta composizione con solvente etile acetato in rapporto da 0,5 a 2 volte in peso rispetto al suolo;

(b) allontanamento del solvente dal suolo per decantazione;

(c) essiccamento del suolo di cui allo stadio (b) comprendente, detto suolo, sia la frazione grossolana che quella fine conglomerata con l'acqua; (d) recupero per evaporazione del solvente di cui allo stadio (b).

Il solvente (etile acetato) utilizzato nello stadio (a) non è tossico ed è facilmente biodegradabile e quindi ambientalmente molto accettabile.

Il rapporto ottimale peso solvente/peso del suolo è compreso tra 0,5 e 2 e nelle condizioni preferite è compreso tra 0,5 e 1.

La separazione di cui allo stadio (b) avviene istantaneamente dopo che è cessato il mescolamento in virtù del fatto che la frazione fine nel suolo viene mantenuta in forma agglomerata dall'acqua e non passa se non in minima parte nel solvente di estrazione. Per l'essiccamento del suolo (stadio c) si può agevolmente utilizzare un essiccatore a tamburo rotante, a nastro o altre apparecchiature di tipo commerciale ad una temperatura di circa 80’C tale da allontanare i residui del solvente di estrazione. Il recupero del solvente esausto (stadio d) può essere effettuato con un evaporatore a film sottile ed a pareti raschiate operante a pressione atmosferica o in leggera depressione ottenendo un fondo caldaia contenente la frazione estratta dal suolo e minime quantità di acqua ed una frazione di testa costituita dal solvente di estrazione di cui allo stadio (a).

Con il procedimento descritto secondo la presente invenzione si può quindi agevolmente decontaminare un terreno contenente acqua ai limiti della capacità di campo con un solo solvente apolare ottenendo risultati comparabili con il sistema a due componenti miscibili con acqua prima descritto.

Si ottiene inoltre una maggiore semplicità di esercizio in quanto:

-la separazione della frazione inerte (in particolare quella fine) dal solvente è ottenuta con semplice decantazione;

-un più facile recupero del solvente esausto risultando esso povero di acqua;

-un suolo di caratteristiche agronomiche praticamente inalterate in quanto l'acqua ad esso legata non viene asportata dal solvente, mantenendone inalterata la tessitura.

ESEMPIO 1

Un campione di suolo prelevato in un sito inquinato da idrocarburi policlici aromatici (IPA) ha seguenti caratteristiche:

pH in sol. acquosa 6,96; in KC1 IN 7,23

Contenuto in umidità 25,3%

Conducibilità 1,07 mS/cm

concentraz . salina 6,58 mEq/100g

IPA totali 2500 ppm (determ. per gas-cromatografia) Caratterizzazione agronomica: sabbia 59%, limo 21%, argilla 19%.

Un chilo di questo terreno viene posto in un cilindro rotante insieme a 500 g di etile acetato e posto in agitazione a temperatura ambiente per 30 min. Dopo aver sedimentato il terreno per 5 min., la fase liquida viene filtrata su filtro in teflon con fori da 0,46 micron, in modo da determinare per pesata la frazione fina del suolo trascinata dal solvente che risulta ammontare allo 0,9% del peso del terreno.

L'etile acetato viene recuperato dalla frazione liquida mediante distillazione in evaporatore rotante a 90°C. Si recuperano 470 g di solvente che con l'aggiunta di altri 30 g di etile acetato fresco vengono utilizzati per un secondo ciclo di lavaggio del suolo.

La concentrazione di IPA nel suolo dopo questo secondo trattamento ed essere stato asciugato all'aria per 24 ore, ammonta a 80 ppm. Tale valore è inferiore al limite massimo previsto dalla legge per il riutilizzo del sito a scopi industriali (Bollettino Ufficiale Regione Toscana n.36 del 16 giugno 1993).

ESEMPIO 2

Un campione da 1 kg del suolo dell'esempio 1 viene asciugato all'aria per 48 ore fino a ridurre il contenuto dell'acqua dal 25,3 al 3,2% e poi trattato come nell'esempio 1. Si osserva il trascinamento nel solvente di 150 g della frazione fine del campione. Tale dispersione è rimasta stabile per diverse ore rendendo necessaria la centrifugazione per separare il solido dal liquido.

Il solvente recuperato per distillazione viene utilizzato per un secondo lavaggio del suolo. Dopo la seconda centrifugazione, le due frazioni fini del suolo sono riunite a quella grossolana ed asciugate all'aria per 24 ore.

La concentrazione di IPA nel suolo dopo il secondo trattamento ammonta a 357 ppm, che è un valore superiore al limite massimo di 200 ppm indicato dalla legge per il reimpiego del sito.

ESEMPIO 3

Un campione di suolo viene asciugato come nell'esempio 2 e riaddizionato poi di acqua per riportare il contenuto di umidità all'originario 25%.

Dopo trattamento come nell’esempio 1 si osserva che il solvente, ottenuto per semplice decantazione, contiene meno del 0,9% di frazione fine.

L'analisi dell'IPA indica una concentrazione residua di 74 ppm, valore che conferma i risultati dell'esempio 1 sia in termini di bonifica del terreno, che di semplicità delle operazioni di recupero del solvente. ESEMPIO 4

Un campione di suolo, prelevato da un sito inquinato, contiene il 23,2% di umidità, una frazione fine inferiore a 100 micron di circa il 35% in peso, 1100 ppm di idrocarburi aromatici polialogenati.

Un chilogrammo di questo suolo viene trattato con 500 g di etile acetato come descritto nell'esempio 1, rilevando la completa assenza di frazione fina del terreno nel solvente recuperato. Dopo un secondo trattamento con la stessa quantità di etile acetato, la concentrazione di idrocarburi aromatici polialogenati nel suolo ammonta a 28 ppm totali, con una concentrazione di ogni singolo inquinante inferiore alle 10 ppm previste quale limite massimo dalla legge per il riutilizzo di aree a scopi industriali ESEMPIO 5

Un suolo contiene il 15% di umidità, una frazione fine (inferiore a 100 micron) di circa il 40% in peso e 1200 ppm di idrocarburi alifatici ed aromatici polialogenati . Un campione da 1 Kg di questo suolo viene trattato come descritto nell'esempio 1. Dopo il secondo lavaggio la concentrazione di idrocarburi nel suolo ammonta a 10 ppm totali, con la concentrazione di ogni singolo inquinante inferiore al limite massimo previsto dalla legge vigente per il riutilizzo dei siti inquinati a scopi industriali.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 -Processo per separare inquinanti organici da una composizione, costituita da terreno contenente acqua dal 10% fino al limite della saturazione di campo e detti inquinanti organici, comprendente gli stadi di: (a) mescolamento di detta composizione con solvente etile acetato in rapporto da 0,5 a 2 volte in peso rispetto al suolo; (b) allontanamento del solvente dal suolo per decantazione; (c) essiccamento del suolo di cui allo stadio (b) comprendente, detto suolo, sia la frazione grossolana che quella fine conglomerata con l'acqua; (d) recupero per evaporazione del solvente di cui allo stadio (b). 2 -Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che gli inquinanti organici sono idrocarburi alifatici, idrocarburi aromatici polinucleari, organoclorurati . 3 -Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che nello stadio (a) il rapporto in peso del solvente/terreno è di 0,5-1.