NL9300364A - Werkwijze voor het immobiliseren van in water gesuspendeerde deeltjes. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het immobiliseren van in water gesuspendeerde deeltjes.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het immobiliseren van in water gesuspendeerde deeltjes die met schadelijk organisch en anorganisch materiaal verontreinigd industrieel afvalmateriaal bevatten, door het afvalmateriaal te behandelen met een fixeermiddel, omvattende tenminste een organofiele klei, een oxydatiemiddel en ijzer- en mangaansulfaat, alsmede desgewenst een hardingsmiddel.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de niet-voorge-publiceerde Nederlandse octrooiaanvrage nr. 91.01655, en omvat meer in het bijzonder dat men grond, sediment of een slibmateri-aal dat verontreinigd is met voor het milieu schadelijk organisch en anorganisch materiaal, behandelt met een fixeermiddel, en het aldus verkregen produkt desgewenst laat harden door toevoeging van bijvoorbeeld een mengsel van Portland-cement, hoogoven-slak en gips. Het fixeermiddel omvat tenminste een organofiele klei, een oxydatiemiddel, zoals natrium- of kaliumpersulfaat, of kaliumpermangaat, en ijzer- en mangaansulfaat. Het is bijzonder geschikt gebleken voor het immobiliseren van met metalen en met organische verbindingen verontreinigde grond. Door toevoeging van een hardingsmiddel wordt na uitharden een produkt verkregen waaruit de oorspronkelijk aanwezige verontreinigingen vrijwel niet meer kunnen worden uitgeloogd.

Hoewel wordt gesteld in de hierbovengenoemde octrooiaanvrage dat het fixeermiddel eveneens geschikt is voor slibmateri-aal, is gevonden dat de verwerkbaarheid en immobilisatie van diverse verontreinigingen bevattende, in water gesuspendeerde deeltjes onvoldoende is. Dit is mede een gevolg van het feit dat een dergelijk materiaal een tamelijk eenvormige korrelopbouw bezit waardoor het moeilijk en slechts onder toepassing van dure inrichtingen voldoende kan worden ontwaterd. Bovendien bestond er voor de verkregen slibkoek geen verdere toepassing of behandeling en moest derhalve worden opgeslagen in een depot.

Opgemerkt wordt dat onder in water gesuspendeerde deeltjes die met schadelijk organisch en anorganisch materiaal veront reinigd industrieel afvalmateriaal bevatten, wordt verstaan slib, gebaggerd havenslib, slib verkregen bij afvalwaterbehandeling, e.d. doch ook bijvoorbeeld de bij de bereiding van fosfor-zuur langs de natte weg verkregen stroom afvalmateriaal die grote hoeveelheden gips in gesuspendeerde toestand bevat. Voor de eenvoud wordt ook dit laatstgenoemde materiaal in het hiernavolgende met slib aangeduid.

Door de steeds strenger wordende eisen met betrekking tot de verwerking en het hergebruik van giftig af val, bestaat er echter een toenemende behoefte aan middelen en processen om milieu-schadelijke stoffen enerzijds zodanig te binden dat uitloging praktisch onmogelijk is, en anderzijds een produkt wordt verkregen dat nuttig kan worden toegepast en ruim voldoet aan diverse, met betrekking tot de toelaatbare belasting van het milieu, gestelde normen.

Gevonden is nu een werkwi j ze waarmee de hierboven uiteengezette bezwaren volledig worden ondervangen en een tot nu toe onbruikbaar milieu-schadeli jk materiaal als grondstof kan worden toegepast.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt dat men naast het fixeermiddel tevens een verdich-tingshulpstof toevoegt. Het effect daarvan is dat aan de aanwezige gesuspendeerde deeltjes tenminste een gedeelte van het vocht wordt onttrokken waardoor een matrix kan worden gevormd met het fixeermiddel en desgewenst het hardingsmiddel die een af doende immobilisatie van het schadelijke materiaal waarborgt. Deze matrix bleek in afwezigheid van verdichtingshulpstof niet te ontstaan, waardoor na uitharding een materiaal werd verkregen waaruit het milieuschadelijke materiaal in onaanvaardbare hoeveelheden kon worden uitgeloogd.

Bij voorkeur past men een verdichtingshulpstof toe die wordt gekozen uit gemalen en al dan niet gegranuleerde staal-slakken; gemalen en al dan niet gegranuleerde hoogovens lakken; of een combinatie daarvan.

Het feit dat dergelijke gemalen slakken als verdichtingshulpstof kunnen worden toegepast is verrassend en gezien het hoge soortelijke gewicht daarvan zeker niet voor de hand liggend.

Overigens wordt verondersteld dat het effect van het toevoegen van een verdichtingshulpstof, in het bijzonder de hierbovengenoemde gemalen slakken, wellicht te wijten is aan een combinatie van de volgende mechanismen: 1. door de toevoeging van de verdichtingshulpstof aan het zeer fijnkorrelig gesuspendeerde afvalmateriaal wordt een betere korrelopbouw van de te vormen matrix verkregen.

2. de verdichtingshulpstof reageert met aanwezig materiaal onder vorming van een beter eindprodukt.

3. de verdichtingshulpstof bindt water ter vorming van een goed eindprodukt.

Bij voorkeur voegt men het fixeermiddel toe in een hoeveelheid van 10 tot 35%, en de verdichtingshulpstof in een hoeveelheid tot 20%, gebaseerd op het gewicht van het afvalmateriaal .

Doelmatig wordt een verdichtingshulpstof met een kleine korrelgrootteverdeling toegepast, zoals bijvoorbeeld in het traject van 0 tot 6 mm. Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot een dergelijke korrelgrootte en kunnen grotere afmetingen worden toegepast, hoewel dit vanzelfsprekend een nadelige invloed zal hebben op de snelheid waarmee de gesuspendeerde deeltjes geïmmobiliseerd kunnen worden.

Zoals hierboven reeds is aangegeven is het toe te passen fixeermiddel bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 9101655, en omvat tenminste een organofiele klei, een oxydatiemiddel en ijzersulfaat en mangaansulfaat. Dit bekende fixeermiddel is, zoals hierboven is vermeld, doelmatig gebleken voor de behandeling van een afvalmateriaal dat een combinatie van verontreinigingen van organische en anorganische herkomst bevat. Een voorkeurssamenstelling van het fixeermiddel bestaat uit 15,6 gew.% ijzersulfaat, 15,6 gew.% mangaansulfaat, 12,5 gew.% aluminiumsulfaat, 18,8 gew.% natriumpersulfaat en 37,5 gew.% organofiele smectietklei. Het toegepaste ijzersulfaat is bij voorkeur ijzer (III) sulfaat. Men kan echter eveneens ijzer (II) sulfaat toepassen of in plaats van het sulfaat het corresponderende chloride-zout.

Bij voorkeur voegt men het fixeermiddel toe in een hoeveelheid van ongeveer 20% en de verdichtingshulpstof in een hoeveelheid van ongeveer 10%, gebaseerd op het gewicht van het afvalmateriaal. Uiteraard zijn deze hoeveelheden niet beperkend; de in een bepaald geval meest optimale hoeveelheid kan eenvoudig in een laboratoriumtest worden vastgelegd.

Volgens een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding voegt men voorts een verkorre-lingsmiddel toe, teneinde een betere korrelopbouw van het in water gesuspendeerde materiaal te verkrijgen.

Op verrassende wijze is gevonden dat zeefzand, een restprodukt van bouwafval, voor dit doel bijzonder geschikt is. Een gunstig neveneffect van zeefzand bleek bovendien het droger maken van het te behandelen, gesuspendeerde afvalmateriaal te zijn.

Als alternatief kan men vliegas of een combinatie van zeef zand en vliegas, als verkorrelingsmiddel toepassen. Vliegas bleek eenzelfde effect van droogmaken en goede korrelopbouw te bezitten.

Opgemerkt wordt dat de hoeveelheid van het verkorrelingsmiddel niet in het bijzonder beperkt is, doch binnen zeer ruime grenzen kan variëren. De deskundige zal echter op eenvoudige wijze de in een specifiek geval vereiste hoeveelheid verkorrelingsmiddel in een voorafgaande test kunnen bepalen. Hetzelfde geldt voor andere, op zichzelf bekende, toeslagstoffen waarvan de hoeveelheid eveneens variabel is.

Overigens kan de onderhavige werkwijze zowel in-situ als ex-situ worden uitgevoerd. De ex-situ behandeling bezit uiteraard het voordeel dat op eenvoudige wijze een goede controle van het proces kan plaatsvinden, waardoor het na uitharding verkregen produkt een in hoofdzaak constante kwaliteit kan bezitten, dat wil zeggen in hoofdzaak dezelfde uitloogkarakteris-tieken. Daarentegen bezit de in-situ behandeling het voordeel dat de behandeling zonder de noodzaak van dure opslaginrichtingen kan worden uitgevoerd.

Opgemerkt wordt voorts dat men volgens een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding aan het met een organofiele klei gemengde afvalmateriaal een alkalische stof toevoegt.

Een dergelijke toevoeging heeft tot gevolg dat de in de klei geadsorbeerde verontreinigingen worden ingesloten in de kleimatrix en derhalve niet meer kunnen worden geëxtraheerd. Voor dit doel worden bij voorkeur calciumhoudende verbindingen toegepast, zoals bijvoorbeeld calciumhydroxyde, of calciumoxyde-bevattende stoffen. Aangezien tot deze laatstgenoemde eveneens staalslakken, hoogovenslakken e.d. behoren, kunnen dergelijke slakken eveneens voor dit doel worden toegepast.

Het zal de deskundige duidelijk zijn dat de toevoeging van een calciumhoudende verbinding eveneens zowel in-situ als ex-situ kan plaatsvinden.

Als hardingsmiddel kan een anorganisch hydraulisch bindmiddel worden toegepast dat bijvoorbeeld kan bestaan uit Portlandcement, hoogovencement, kalk of een mengsel daarvan.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

VOORBEELD I

Als afvalmateriaal werd baggerspecie, afkomstig uit de Malburger haven te Arnhem toegepast, dat was verontreinigd met grote hoeveelheden zware metalen (zoals cadmium en lood), arseen, alsmede diverse organische verontreinigingen waaronder polycyclische aromatische koolwaterstoffen.

De baggerspecie werd gemengd met de additieven, bestaande uit een fixeermiddel volgens NL-A-9101655, alsmede staalslak met een korrelgrootte van 0-6 mm, met de in de tabel weergegeven hoeveelheden:

TABEL

* Het toegepaste fixeermiddel bestond uit 15,6 gew.% ijzer-sulfaat, 15,6 gew.% mangaansulfaat, 12,5 gew.% aluminiumsulfaat, 18,8 gew.% natriumpersulfaat en 37,5 gew.% met pyridine behandelde natriumbentoniet als organofiel kleimateriaal.

Opgemerkt wordt dat de baggerspecie een soortelijk gewicht van ongeveer 1,5 g/cm3 bezat, terwijl dit voor de toegepaste gemalen staalslakken ongeveer 3,3 g/cm3 bedroeg.

De in de tabel weergegeven monsters At/mE werden volgens op zichzelf bekende wijze verdicht, met het volgende resultaat: monsters A en E waren in geheel niet te verdichten; de overige monsters konden wel worden verdicht, met dien verstande dat monster D het beste resultaat gaf, gevolgd door monster C en monster B.

Het effect van de toevoeging van gemalen staalslakken is des te opmerkelijker wanneer men bedenkt dat staalslakken een ruim tweemaal hoger soortelijk gewicht bezitten dan de baggerspecie; toevoegen van 10 gew.% staalslakken komt dan overeen met slechts 5 vol.%.

VOORBEELD II

In dit voorbeeld paste men als afvalmateriaal een hoeveelheid van bij de bereiding van fosforzuur langs de natte weg verkregen, in water gesuspendeerd materiaal toe, dat grote hoeveelheden gips bevat.

Dezelfde behandelingen als vermeld in Voorbeeld I werden toegepast, waarbij men vergelijkbare resultaten verkreeg. VOORBEELD III

In dit voorbeeld werd eenzelfde baggerspecie toegepast als in Voorbeeld I.

De baggerspecie werd onderworpen aan een test voor het vaststellen van de invloed van staalslak als verdichtingshulpstof in vergelijking tot het inerte zeef zand als verkorrelingsmiddel.

Met de baggerspecie werden twee mengsels gevormd, bestaande uit: A: 1500 g baggerspecie, 1500 g zeefzand, 480 g fixeermiddel volgens NL-A-9101655, met de in

Voorbeeld I weergegeven samenstelling.

B: 1500 g baggerspecie, 750 g zeefzand, 750 g staalslak, 0-6 mm 480 g fixeermiddel volgens NL-A-9101655, met de in Voorbeeld I weergegeven samenstelling.

De mengsels werden goed vermengd, handmatig verdicht en vervolgens gedurende 9 dagen (onder water) uitgehard bij kamertemperatuur (dimensie proefstukken: cilinders, diameter 10 cm, hooge 10 cm) . Vervolgens werd de druksterkte van deze uitgeharde mengsels in duplo bepaald, met de volgende resultaten:

Monster Druksterkte fMPa) A 1,48 A 1,21 B 2,07 B 1,77

Gemiddeld werd voor A derhalve een druksterkte bepaald van 1,3 MPa, voor B van 1,9 MPa. De gunstige invloed van de staalslak in vergelijking tot het inerte zeefzand is hiermee vastgesteld.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het immobiliseren van in water gesuspendeerde deeltjes die met schadelijk organisch en anorganisch materiaal verontreinigd industrieel afvalmateriaal bevatten, door het afvalmateriaal te behandelen met een fixeermiddel, omvattende tenminste een organofiele klei, een oxydatiemiddel en ijzer- enmangaansulfaat, alsmede desgewenst een hardingsmiddel, met het kenmerk, dat men naast het fixeermiddel tevens een verdichtingshulpstof toevoegt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een verdichtingshulpstof gekozen uit gemalen en al dan niet gegranuleerde staalslakken; gemalen en al dan niet gegranuleerde hoogovenslakken, of een combinatie daarvan toevoegt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men het fixeermiddel in een hoeveelheid van 10 tot 35%, en de verdichtingshulpstof in een hoeveelheid tot 20%, gebaseerd op het gewicht van het afvalmateriaal, toepast.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men het fixeermiddel in een hoeveelheid van ongeveer 20% en de verdichtingshulpstof in een hoeveelheid van ongeveer 10%, gebaseerd op het gewicht van het afvalmateriaal, toepast.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat men voorts een verkorrelingsmiddel toevoegt.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat als verkorrelingsmiddel zeef zand, vliegas of een combinatie daarvan wordt toegepast.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat men aan het fixeermiddel voorts een alkalische verbinding, bij voorkeur een calciumhoudende verbinding toevoegt.