NL9001210A - Werkwijze voor het zuiveren van grond en slib. - Google Patents

Description

Als uitvinders worden genoemd:

Ir Casper Mosmans, Saskia Mosmans en Mathieu Pouwels, te Oss.

Werkwijze voor het zuiveren van grond en slib.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van grond, zoals cultuurgrond, grind, zand,leemden slib uit rivieren, havens en estuaria.

Deze gronden worden in toenemende mate vervuild door industrieel afval en bevatten vaak vergiftige stoffen, die met bekende werkwijzen slechts onvoldoende kunnen worden verwijderd, en anderzijds ook niet meer in af-valstortplaatsen mogen blijven.

In het duitse inzageschrift 3 719 931 is een proces beschreven, waarin door schuimflotatie met detergentia, scheiding, wassen van het residu en zeven zuivering van de grond wordt beoogd. Er blijft echter nog een deel van de giftige zware metalen, zoals kwik en cadmium, in het vaste materiaal achter. Bovendien blijven de cyaniden grotendeels in de poriën van de deeltjes achter.

In de Europese octrooiaanvrage 85 201 548.6 werd daartoe een hydrolyse aan de bewerking toegevoegd, die op de flotatie volgt, en bereikt wordt door toevoeging van kaliumcarbonaat en natronloog tot een pH van 12.

Daarbij wordt wel een afbraak van cyaniden bereikt, doch de geprecipiteerde verbindingen van de zware metalen worden bij deze werkwijze niet volledig uit de te zuiveren grond of het slib verwijderd, omdat zij niet oplossen en door schuimflotatie alléén niet te verwijderen zijn.

Een verbeterde werkwijze voor de reiniging van gronden en slibben, die zowel vergiftige organische verbindingen als ook verbindingen van zware metalen, zoals kwik, lood en cadmium, kunnen bevatten, werd daarom nagestreefd.

Het doel was het verkrijgen van een kwantitatief maximum aan gezuiverde grond met een kwalitatief minimum aan stoffen, die de gezondheid van mens en dier ongunstig zouden kunnen beïnvloeden.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is gekenmerkt door de volgende stappen, die in een kringloop na elkaar worden uitgevoerd: a) Wassen van de grond in een tegenstroomtrommelwasser, die langs de binnenwand van schuingeplaatste vaste schoepen is voorzien.

b) Scheiding van fracties in een reeks van cyclonen.

c) Flotatie door inblazen van luchtbellen in een flotatietank.

d) Ozonisatie onder druk in een waterbad.

e) Oxydatie door toevoegen van waterstofperoxyde.

f) Bestraling met ultraviolet licht.

g) Bewerking in een schrobmolen.

h) Scheiding van de vaste stof en de vloeistof.

i) Terugleiden van de vloeistof uit een indikker naar een pompbak.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van het bijgevoegde processchema.

Daarin zijn de volgende onderdelen voor het kringloopproces aangegeven: I : Toevoerinrichting.

2,4 en 14: Zeven.

3 : Tegenstroomtrommelwasser.

5,6,15 en 20 : Pompbakken.

7,10 en 13: Cyclonen.

8: Schrobmolen.

9,12 en 16: Flotatiecellen.

II : Menger.

17,21 en 23: Indikkers.

18: Kringlooptank.

19: Oxydatiereactor.

22: Overlooptank.

Middels toevoerinrichting 1 komt het materiaal op een zeef 2. Daar vindt een natte zeving plaats. De grove fractie, die afhankelijk van de distributie van de verontreiniging en de korrelverdeling wordt bepaald, gaat over het zeefdek en wordt met behulp van een transporteur in een roterende trommel-wasser 3 gevoerd. Door de aard en de uitvoering van de trommelwasser wordt het materiaal naar het uiteinde gevoerd, waarbij het zeer intensief wordt gemengd, geschrobd en gepoetst.

In de trommel wordt water met toevoegmiddelen, om desorptie te bevorderen, vanaf de uitvoerzijde toegevoerd,zodat een vloeistofstroom tegen de transportinrichting van de grove fractie in ontstaat. Deze vloeistofstroom neemt licht en fijn materiaal, zoals slib, hout, plastics, kool etc.,mee en transporteert het naar de invoerzijde van de trommelwasser, alwaar de vloeistof (het proceswater) en het lichte materiaal overstromen. De mate,waarin dit gebeurt,is afhankelijk van de hoeveelheid proceswater, die wordt toegevoerd. Deze hoeveelheid is als een procesvariabele te beschouwen,en kan lopende het proces steeds weer geoptimaliseerd worden. Ze is zeer belangrijk, omdat het rendement van de eerste zeving door toepassing van de trommel aanzienlijk verbeterd wordt. Het schone materiaal,dat aan de uitvoerzijde uittreedt, wordt middels een transporteur in een opvangbak gedeponeerd en kan daarna afgevoerd worden.

Bij zeef 4 wordt het lichte materiaal afgezeefd,waardoor onder andere het slib alsnog in het proces gevoerd kan worden. De grove fractie,die ook hier ontstaat, wordt ook in een bak gedeponeerd en kan afgevoerd worden.

Door aard en samenstelling is dit materiaal meestal niet geschikt voor terugplaatsing in haar oorspronkelijke situatie.

De onderstroom van zeef 4 komt in pompbak 5 en wordt in pompbak 6 samengevoegd met de onderstroom van zeef 2. Van daaruit wordt de zo ontstane slurry verpompt naar cycloon 7, alwaar een eerste scheiding in zandig materiaal enerzijds en slib anderzijds ontstaat.

De onderstroom van deze cycloon, het zandige materiaal, wordt in een schrob-molen 8 gevoed. Deze molen voorziet in een zeer intensieve menging door middel van roerwerken, die zijn uitgevoerd met dubbele roerarmen. Door de wrijving, die zo ontstaat, worden de verontreinigingen,die aan de korrels hechten,in de waterfase gebracht. Ook worden in de schrobmolen additieven toegevoegd, om een desorptie te bewerkstelligen.

Vanuit de schrobmolen wordt de slurry, gemengd met flotatiemiddelen (schuim-vormers) naar de eerste flotatiestap 9 gevoerd. In de flotatiecellen vindt wederom een intensieve menging plaats, waarbij de slurry van onder uit de bak belucht wordt. De hydrofobe deeltjes, de verontreinigingen, hechten aan de luchtbelletjes, komen boven drijven en vormen een schuimlaag. Deze schuimlaag wordt continu afgeschept.

Het schuim, dat een concentraat vormt, wordt verpompt naar indikker 23, alwaar het wordt ingedikt tot een dikke slurry. Vanwege de afvoerkosten van dit soort chemisch afval is de laatste een belangrijke stap en kan nog gevolgd worden door ontwatering op een trommelfilter of door opwerking.

Deze opwerking kan bestaan uit flotatie in aparte flotatiecellen,zodat het eerst ontstane concentraat verder geconcentreerd wordt.

De bovenstroom van cycloon 7, het slib, wordt separaat gefloteerd in de flotatiestap 16 en gaat naar indikker 17· Indien deze slibflotatie niet rendabel is, bij voorbeeld door een lage slibproductie, kan direct ingedikt worden en hèt ingedikte slib na ontwateren afgevoerd worden. De indikker voorziet in een indikking van het slib, dat aan de onderzijde wordt afgetapt en vervolgens op een filter wordt ontwaterd of direct wordt opgeslagen met het oog op een eventuele afvoer. Het overvloeiende water van indikker 17, dat door de hoge concentratie aan opgeloste verontreinigingen bij directe terugvoer in het proces voor een oplopende vervuiling van het proceswater zou zorgen, wordt in tank 18 gepompt. Vanuit tank 18 wordt het water in een oxydatietrap 19 gevoerd, waarin de organische verbindingen met behulp van ultraviolet licht en onder toevoeging van waterstofperocyde worden geoxydeerd.

Het water in tank 18, dat nu weer schoon genoeg is voor hergebruik, wordt teruggepompt naar diverse plaatsen in het proces,o.a. naar trommelwasser 3, met als voordeel dat het door ultraviolet licht geactiveerd en nog peroxyde bevattende water voor finale reiniging van de grove fractie zorgt, zeef 4, waar het als sproeiwater wordt gebruikt bij het uitwassen van de lichte fractie,die uit de trommel komt, schrobmolen 8, waar het wordt toegevoegd om de in cycloon 7 grotendeels ontwaterde fijne fractie met schoon water aan te vullen,om zo een optimale pulpdichtheid voor de flotatie te garanderen, en in flotatie 9 om de daar uittredende slurry te verdunnen met het oogmerk een cycloneerbare dichtheid te verkrijgen, gelet op cycloon 10.

Vanuit flotatie 9 wordt de slurry naar cycloon 10 gepompt, die voor een scheiding in zandig materiaal enerzijds en slib anderzijds zorgt. Deze tweede slibafscheiding zorgt ervoor, dat een kleinere hoeveelheid slib in het eindproduct, het fijne materiaal, voorkomt.

De onderstroom van cycloon 10 wordt in een mengtank 11 gevoerd,alwaar het onder voortdurend roeren wordt gemengd met flotatiechemicaliën,om een optimale tweede flotatie te garanderen. Vanuit menger 11 gaat het materiaal naar flotatie 12 en van daaruit naar cycloon 13.

De bovenstroom van cycloon 10 gaat via pompbak 20 als sproeiwater naar zeef 2 om daar de natte zeving te bewerkstelligen.

Cycloon 13 zorgt voor de laatste slibafscheiding en maakt daarmee de tegen- stroomwassing compleet. De onderstroom van cycloon 13 wordt op een ontwater-zeef 14 gevoed,alwaar zandig materiaal en water van elkaar gescheiden worden. Op deze ontwaterzeef wordt vers leidingwater toegevoegd aan het zandige materiaal. Daardoor verlaat dit materiaal het proces met schoon poriënwater en wordt in een bak geleid. Het water, dat door de zeef gaat en nog een kleine hoeveelheid zeer fijn materiaal bevat; gaat via pompbak 15 terug naar de uitvoerzijde van flotatie 12 en komt zo als ingaand materiaal weer terug in cycloon 13.

De bovenstroom van cycloon 13 gaat via indikker 21 naar tank 22. Tank 22 is voorzien als bufferopslag van proceswater, om fluctuaties in de processtromen op te vangen en om een eventueel noodzakelijke extra oxidatie toe te kunnen passen.

Het slib,dat in indikker 21 ontstaat,wordt net als het slib uit indikker 17 ingedikt en eventueel ontwaterd en in een bak gevoed. Een alternatieve mogelijkheid bestaat uit het floterenvan het ingedikte materiaal.

In tank 22 wordt waterstofperoxyde toegevoegd bij een optimale pH.

Vanuit tank 22 wordt het proceswater verdeeld naar de volgende plaatsen in het proces : mengtank 11, waar het wordt toegevoegd om de grotendeels ontwaterde onderstroom van cycloon 10 met schoon water te verdunnen met het oog op de daaropvolgende flotatie 12, en naar flotatie 12, om een geschikte slurry te verkrijgen voor cycloon 13.

Het reinigingsproces,zoals beschreven,voorziet in de scheiding van het ingaande materiaal (dit kan zijn: grond met of zonder stenen,grind,zand,silt (leem), slib (lutum), de verontreinigingen,en ander voorkomend materiaal) in een aantal fracties. Dit ingaande materiaal kan afkomstig zijn van industrieterreinen, onderwaterbodems (havens, rivieren, meren, beken en kanalen) etc.,en kan ook korrelvormige (afval-) producten, zoals straalgrit en bleek-aarde, betreffen.

De scheiding wordt gedaan met het doel, om zoveel mogelijk van het materiaal schoon terug te winnen en om zo weinig mogelijk verontreinigd materiaal over te houden. Het betreft een proces,dat gebaseerd is op mineraalscheidings-technieken, echter met een aantal belangrijke verschillen: de mineraal-scheiding, zoals die onder andere wordt toegepast voor de winning van zink, koper en lood uit ertsen, beoogt een maximale en economische opbrengst in het concentraat en niet een maximale reinigingsgraad van het erts.

De bodemreiniging beoogt een maximaal scheidingsrendement, om een goede reiniging te garanderen. Milieu- en prccestechnische overwegingen bepalen de keuze van de apparatuur en het te gebruiken proces. Het belangrijkste verschil is het feit, dat een optimale reiniging vóór economische overwegingen gesteld wordt.

De diverse fracties, die ontstaan door de in dit proces toegepaste tegenstroom^ wassing, zijn de volgende: A. Slib, waarvan de ervaring leert, dat deze fractie in het algemeen de hoogste verontreinigingsgraad heeft, onder andere te wijten aan adsorptie van verontreinigingen aan slib en zandig materiaal, die beide door uitwassing en flotatie schoon worden.

B. Grof materiaal, dat door trommelen en uitwassing met desorberend en/of oxiderend water ook schoon wordt .

C. Concentraat, dat ontstaat bij scheiding door middel van flotatie (schuim-scheiding) en dat de geconcentreerde verontreinigingen uit de fijnere fractie, en door het trommelen ook deels de verontreinigingen uit de grovere fracties, bevat. Dit concentraat kan op adequate wijze worden afgevoerd en elders onder goed controleerbare condities worden verwerkt. Deze afvoer en verwerking is per verontreinigingssoort verschillend en betreft in het licht van de hier beschreven reinigingsmethode de im-mobilisatie van kwikhoudend concentraat en de verbranding van niet-kwik-houdend concentraat.

Claims (3)

1. Werkwijze voor het zuiveren van grond en slib;met het kenmerk, dat men a) het te zuiveren materiaal wast in een tegenstroomtrommel, die langs de binnenwand van schuingeplaatste vaste schoepen is voorzien, b) de fracties in een reeks van cyclonen scheidt, c) flotatie uitvoert door inblazen van luchtbellen in een flotatietank, d) het materiaal onder druk in een waterbad met ozon behandelt, e) oxydatie uitvoert door toevoegen van waterstofperoxyde, f) het materiaal met ultraviolet licht bestraalt, g) een bewerking in een schrobmolen uitvoert, h) de vaste stof van de vloeistof scheidt, i) de vloeistof uit een indikker naar een pompbak terugleidt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de fracties in de cyclonen volgens het tegenstroomprincipe behandelt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een flotatie uitvoert voor het verwijderen van opgeloste organische moleculen.