PL123908B1 - Method of removal of hazardous impurities from liquid plant wastes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania niebezpiecznych zanieczyszczen z cieklych odpadów przemyslowych, przy czym odpady przeprowadza sie w nieprzepuszczalne cialo stale.W brytyjskim opisie patentowym nr 1485 625 przedstawiono sposób obróbki cieklych niebezpiecz¬ nych odpadów, które mozna przeprowadzic w pos¬ tac wodnej zawiesiny, polegajacy na dodaniu ce¬ mentu zawierajacego wapn, korzystnie sproszkowa¬ nego cementu portlandzkiego oraz proszku zawie¬ rajacego krzemian glinu i/lub glinokrzemian, ko¬ rzystnie lotnego popiolu, do odpadów rozpuszczonych lub zdyspergowanych w wodzie, przy czym tworzy sie plynna zawiesina zawierajaca odpady, która zestala sie w sztywna skalopodobna mase zwana skala syntetyczna.Wynalazek dotyczy szczególnie obróbki cieklych odpadów zawierajacych znaczna ilosc zanieczysz¬ czen organicznych. Takie odpady mozna podzielic na 2 gDupy: 1) odpady zawierajace substancje organiczne, takie jak fenole, mieszajace sie z woda. Takie odpady, przy zastosowaniu sposobu wyzej opisanego tworza syn¬ tetyczna skale, ale substancje organiczne sa z nich wymywalne w stopniu wiekszym niz pozadany, 2) odpady zawierajace substancje organiczne, takie jak chlorowcowane olefiny, nie mieszajace sie latwo z woda. Ani zawiesina ani syntetyczna skala nie za¬ wiera calkowitej ilosci takich substancji. 10 15 20 25 Znaczenie okreslenia „znaczna ilosc" bedzie wy¬ jasnione ,przy charakterystyce wymywania otrzyma¬ nej skaly syntetycznej, ale zazwyczaj ilosc ponad 2% wagowych bedzie uwazana za ilosc znaczna.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze zdolnosc zawiesiny i utworzonej z niej skaly syntetycznej do wchlonie¬ cia odpadów skladajacych, sie lub zawierajacych znaczna ilosc substarfcji organicznych zwieksza sie przez dodanie odpowiedniej ilosci wegla, zwlaszcza sproszkowanego lub granulowanego wegla aktywne¬ go. Ta odpowiednia ilosc wegla zalezy od zawar¬ tosci skladników organicznych w odpadzie. Prze¬ waznie dodaje sie co najmniej 0,5%, a korzystnie 1,0% lub wiecej wegla. Te 0,5% oraz wszystkie, inne wymienione ilosci wyrazone w procentach stanowia procenty wagowe, o ile nie zaznaczono tego inaczej.Przez „wchloniecie" rozumie sie zatrzymanie orga¬ nicznego odpadu w taki sposób, ze nie zachodzi wy¬ mywanie do otoczenia z szybkoscia wieksza od do¬ puszczalnej.Zgodnie z wynalazkiem istotna cecha sposobu usu¬ wania niebezpiecznych zanieczyszczen z cieklych od¬ padów przemyslowych, polegajacego na dodaniu ce¬ mentu zawierajacego wapn i nieorganicznych domieszek sprzyjajacych tworzeniu sie skalopodob- nej masy takich jak krzemian glinu i/lub glino¬ krzemian, jest to, ze w celu zmniejszenia wymywa¬ nia niebezpiecznych zanieczyszczen do srodowiska, przez trwalsze zwiazanie ich ze skalopodobna masa, 123 908123 908 do cieklych odpadów wprowadza sie dodatkowo we¬ giel aktywny.Korzystnie wegiel aktywny wprowadza sie stosu¬ jac wysokoweglowy popiól lotny jako nieorganiczna domieszke.Wegiel aktywny wprowadza sie w ilosci 0,5% do 4,2% w stosunku do mieszaniny odpadów, cementu i domieszek nieorganicznych.Zastosowanie wegla aktywnego do usuwania za¬ nieczyszczen organicznych jest w zasadzie szeroko znane. Jednakze nie wiedziano, ze mozna wprowa¬ dzic wegiel do ukladu na podstawie popiolu lotne¬ go, cementu lub innych materialów hydraulicznych nie pogarszajac charakterystyki zestalania.» Ogólnie wiadomo ze stanu techniki, ze obecnosc wegla wplywa ujemnie na wlasciwosci zestalania zawiesiny na podstawie cementu. Tak wiec chociaz zastosowanie popiolu lotnego w cementach hydrau- 2 licznych jest znane, wiadomo równiez, ze wysokowe- glowe popioly lotne nie nadaja sie do cementów hydraulicznych, i przeszkadzaja w zestalaniu. Dlate¬ go wiec fachowcy w technologii cementu, próbujac tworzyc skalopodobny material przez zestalanie za¬ wiesiny, rozmyslnie nie wlaczyliby wegla. Najbar¬ dziej zaskakujace w rozwiazaniu wedlug wynalazku jest to, ze w takim ukladzie, w którym ciekly nie¬ bezpieczny odpad dostarcza skladnika cieklego dla zestalajacej sie zawiesiny, 1% wegla nie jest szko¬ dliwy dla zestalania.Przypuszcza sie, ze wegiel pobrawszy zanieczysz¬ czenie organiczne, nie szkodzi juz utwardzaniu za¬ wiesiny.Podsumowujac, chociaz wegiel aktywny stosowano do usuwania zanieczyszczen organicznych, fachowcy nie przypuszczaliby, ze wegiel nie bedzie szkodzil zestalaniu zawiesiny. Nieoczekiwanie, gdy ciekly niebezpieczny odpad jest cieklym skladnikiem za¬ wiesiny, zestalanie nie ulega pogorszeniu przez wprowadzenie wegla.Mozliwosc przyjecia produktu przez otoczenie ocenia sie otrzymujac lug macierzysty w warunkach testu opisanego dalej a polegajacego na zmieleniu skaly i lugowaniu otrzymanegg proszku woda desty¬ lowana. Po lugowaniu okresla sie zawartosc zanie¬ czyszczen organicznych w otrzymanym lugu stosujac jedno lub wiecej oznaczen, takich jak chemiczne za¬ potrzebowanie tlenu (ChZT), czterogodzinne chemicz¬ ne zapotrzebowanie tlenu nadmanganianowego [4 godz. ChZT (KMn04)] i biologiczne zapotrzebowa¬ nie tlenu (BZT). Oznaczenia powyzsze wykonuje sie znanymi sposobami. Miedzy innymi sa one opisane w publikacji Rzadu Brytyjskiego „Analysis of Raw, Potable and Waters", Her Majesty's Stationary Office, London 1972.Zazwyczaj dopuszczalne wartosci dla lugów macie¬ rzystych wynosza: ChZT — 100 mg/l, BZT — 50 mg/l a 4 godz. ChZT (KMn04) — 20 mg/1, ale nie sa to wartosci sztywne. Jezeli zalozy sie, ze 1 cm3 wodne¬ go odpadu wazy tkolo 1 g wartosci te równowazne sa ppm. Jezeli dla lugu ChZT przewyzszy znacznie 100 mg/1, BZT przewyzszy znacznie 50 mg/l a ChZT (KMn04) przewyzszy znacznie 20 mg/1 bedzie to wskazówka, ze skala syntetyczna w niezadowalaja¬ cym stopniu wiaze odpad organiczny. Mówiac ina¬ czej, odpowiednia ilosc wegla aktywnego bedzie to taka ilosc, która zapewni uzyskanie wartosci ChZT, BZT i 4 godz. ChZT — (KMn04) lugu macierzystego na dopuszczalnym poziomie. Nalezy zaznaczyc, ze ten dopuszczalny poziom bedzie zalezal od warunków 5 tzn. od otoczenia geologicznego.Chociaz zdolnosc wchlaniania mozna zwiekszyc przez dodanie wegla do cieklego odpadu, korzystniej jest dodawac wegiel ze skladnikami stalymi zawie¬ siny, tj. z krzemianem glinu lub glinokrzemianem i0 i cementem zawierajacym wapn.Przymiotnik „aktywny" w odniesieniu do wegla jest uzyty w zwyklym swoim znaczeniu, to jest ozna¬ cza wegiel o porowatej strukturze i wysoko rozwi¬ nietej powierzchni. Wegiel moze byc aktywny z na- 15 tury lub moze byc uaktywniony. Jeden z odpowied¬ nich gatunków wegla pochodzi z antracytu, mozna jednak stosowac inne wegle aktywne, takie jak we¬ giel drzewny lub kostny. Najefektywniej dzialajacy wegiel dla danego odpadu trzeba dobrac doswiad- 20 czalnie.Jeden z wariantów realizacji sposobu wedlug wy¬ nalazku obejmuje stosowanie tak zwanego „wysoko- weglowego" popiolu lotnego otrzymywanego a) pod¬ czas rozruchu elektrowni na wegiel, b) w elektrow- 25 niach o malej sprawnosci spalania rozdrobnionego wegla lub w elektrowniach na olej, zawierajacy 90—95% wegla. Na te „wysokoweglowe" popioly lotne, tzn. takie, które zawieraja powyzej 5% wegla istnieje maly popyt i dlatego sa dostepne po niskiej 30 cenie. Zwykly popiól lotny zawiera okolo 1% wegla.Wegiel w popiole lotnym wystepuje w postaci aktyw¬ nej, gdyz warunki, w których jest wytwarzany — para i wysokie cisnienie — powoduja aktywowanie wegla. 35 Podane przyklady bardziej szczególowo ilustruja sposób wedlug wynalazku.W doswiadczeniach stosowano nastepujace mate¬ rialy: popiól lotny Y — zwykly popiól lotny zawierajacy tylko 1% wegla, popiól lotny Z — wysokoweglowy popiól lotny, zawierajacy 5,5% wegla, popiól lotny W — wysokoweglowy popiól lotny, 45 zawierajacy 12% wegla, odpad A — organicznie zanieczyszczona woda, za¬ wierajaca 250 ppm fenolu, 1000 ppm róznych alko¬ holi i sladowe ilosci innych skladników organicz¬ nych, w tym pirydyny i weglowodanów; pH takiej 50 mieszaniny wynosi 7,5, chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) — 8000 ppm, czterogodzinne chemiczne zapotrzebowanie tlenu nadmanganianowego (4 godz.ChZT /KMn04/) — 2100 ppm, biochemiczne zapotrze¬ bowanie tlenu (BZT) — 4100 ppm [ChZT, 4 godz. 55 ChZT — (KMn04) i BZT sa standardowymi wiel¬ kosciami sluzacymi do oceny stopnia zanieczyszcze¬ nia substancjami organicznymi], odpad B — placek filtracyjny wodorotlenku meta¬ lu, zawierajacy jako glówne zanieczyszczenie wodo- 60 rotlenek zelaza i sladowe ilosci innych metali, ta¬ kich jak miedz i nikiel; odpad ten nie zawieral za¬ nieczyszczen organicznych, odpad C — zafenolowany mul wapniowy z fa- bryjki chemicznej zawierajacy 41% suchej masy 65 o temperaturze 105°C i 1100 ppm fenolu, 405 odpad D — scieki — popluczyny z fabryki papieru zawierajace glównie zanieczyszczenia organiczne i sladowe ilosci chlorowanych rozpuszczalników, w tym trójchloroetylen i chlorek metylenu, odpad E —odpadowy weglan wapnia zawierajacy 90% suchej masy i sladowe ilosci dwutlenku man¬ ganu, odpad F — odpadowy mocny kwas zawierajacy 85% kwasu siarkowego, 5% kwasu azotowego, sto¬ sowanych w procesie ekstrakcji esencji i zawie¬ rajacy rozpuszczalne zanieczyszczenia organiczne oraz sladowe ilosci rozpuszczalników organicznych, odpad G — odpadowe uwodnione wapno zawiera¬ jace 30% wodorotlenku wapnia i 70% wody, odpad H — obojetny odpad wodny fipH=8) z wy¬ kanczania metali, zawierajacy okolo 1% róznych toksycznych metali ciezkich, w tym kadm, miedz, chrom, olów, cyne i cynk, ale nie zawierajacy zad¬ nych zanieczyszczen organicznych, odpad «P— szlam grafitowy, z natury lekko kwas¬ ny (pH=4), odpad K — gesta zawiesina z wytwórni opon za¬ wierajaca skladniki organiczne i nieorganiczne oraz syntetyczna gume, odpad L — odpadowy produkt farmaceutyczny za¬ wierajacy substancje organiczne, chlorek cynku i rtec.Do oceny produktów otrzymanych sposobem we¬ dlug wynalazku stosowano test wylugowania równo¬ wagowego. 10 g twardego produktu otrzymanego przez dodanie mieszaniny lotnego popiolu i cementu portlandzkiego do odpadów plynnych zmielono w ce¬ lu uzyskania drobnego proszku. Proszek taki mie¬ szano ze 100 g destylowanej wody w naczyniu o po¬ jemnosci 250 cm3 zaopatrzonym w mieszadlo magne¬ tyczne i przez mieszanine przepuszczano dwutlenek wegla (pH=4,5) w temperaturze 20°C w ciagu 1 go¬ dziny. Mieszanine saczono przez bibule filtracyjna Whatmana nr 41, a w m-zesaczu oznaczano ChZT, BZT oraz 4 godz. ChZT (KMn04) i, w razie potrzeby, skladniki chemiczne.W doswiadczeniach stosowano ponadto wegiel aktywny otrzymany z Thomas Ness Limited, P.O.Box 16, Wingerworth, Chesterfield w dwóch ga¬ tunkach: sproszkowany wegiel aktywny CC 100 i granulowany wegiel aktywny CC 818.Przyklad I. 1200 g odpadu A zmieszano z 800 g odpadu B uzyskujac jednorodna plynna zawiesine zawierajaca zanieczyszczenia organiczne. Do takiej zawiesiny dodano, jako skladniki suche, wegiel aktywny (X gramów sproszkowanego lub granulo¬ wanego) i 550 g lotnego popiolu (Y lub Z) oraz 110 g zwyklego cementu portlandzkiego i calosc mieszano do uzyskania jednorodnej, plynnej zawiesiny. W cia¬ gu 3 dni zawiesina zestalila sie w twarda skale syntetyczna. Skale taka badano po 10 dniach za po¬ moca testu wylugowania równowagowego.Jezeli zastosowano lotny popiól Y a X=0 (w ukla¬ dzie znajdowalo sie 0,20% wegla) ChZT uzyskanego w tescie przesaczu wynosilo 300 ppm, zawartosc fenolu — 9 ppm, 4 godz. ChZT (KMn04) — 75 ppm a BZT — 150 ppm.Jezeli zastosowano lotny popiól Z a X=0 (w ukla¬ dzie znajdowalo sie 1,1% wegla), to ChZT uzyskane¬ go w tescie przesaczu wynosilo 100 ppm, zawartosc 3 908 6 fenolu — 1,5 ppm, 4 godz. ChZT (KMn04) — 25 ppm, a BZT — 48 ppm.Jezeli uzyto lotny popiól Y a X~20 g (w ukladzie znajdowalo sie 0,95% wegla), to ChZT uzyskanego w 5 tescie przesaczu wynosilo 80 ppm, zawartosc fenolu — 2 ppm, 4 godz. ChZT (KMn04) — 20 ppm, a BZT — 44 ppm.Popiól lotny mieszano z weglem aktywnym i do¬ dawano równoczesnie z cementem. io P r z y k l a d II. 1000 g odpadu C zmieszano z 220 g lotnego popiolu (Y lub Z), 110 g zwyklego cementu portlandzkiego i X g aktywnego wegla. Jezeli zasto¬ sowano popiól lotny Y a X=0, tzn. zawartosc wegla wynosila 0,16%, to przesacz zawieral 30 ppm fenolu, 15 natomiast jezeli uzyto lotny popiól Z, tzn. zawartosc wegla wynosila 0,90%, to przesacz zawieral 6 ppm fenolu. Jezeli zastosowano lotny popiól Y a X= =110 g, tj. zawartosc wegla wynosila 0,91%, to prze¬ sacz zawieral 4 ppm fenolu. W tym przypadku lotny 20 popiól mieszano z weglem aktywnym i dodawano je razem.Przyklad III. 1000 g odpadu D zmieszano z 1000 g odpadu E uzyskujac jednorodna mieszanine, do której dodano 500 g lotnego popiolu (Y lub Z), 25 166 g zwyklego cementu portlandzkiego i X g aktyw¬ nego wegla.Jezeli X=0 i uzyto popiól Y, tzn. zawartosc Wegla wynosila 0,18%, to ChZT przesaczu wynoslo 260 ppm, a 4 godz. ChZT (KMn04) — 95 ppm. 30 Jezeli X=0 i uzyto popiól Z, tzn. zawartosc wegla wynosila 1,0%, to ChZT przesaczu wynosila 100 ppm a 4 godz. ChZT (KMn04) — 15 ppm.Jezeli zastosowano popiól Y a X=,10, tzn. zawar¬ tosc wegla wynosila 0,56%, to ChZT przesaczu wy- 35 nosilo 90 ppm, a 4 godz. ChZT (KMn04) — 10 ppm.W tym przypadku popiól i wegiel aktywny zmiesza¬ no wstepnie przed ich dodaniem wraz ze zwyklym cementem portlandzkim do mieszaniny odpa¬ dów D i E. 40 Jezeli wegiel aktywny dodano przed popiolem lub cementem ChZT przesaczu wynosilo 180 ppm a 4 godz. ChZT (KMn04) — 65 ppm.Przyklad IV. 630 g odpadu H zmieszano z 300 g odpadu G i dodano 100 g odpadu F. Do mie- 45 szaniny dodano 220 g lotnego popiolu (Y lub W), 110 g zwyklego cementu portlandzkiego i X g wegla aktywnego. W ciagu 3 dni uzyskano twarda skale syntetyczna, która po 10 dniach poddano testowi.W przesaczu oznaczano 4 godz. ChZT (KMn04). Wy- 50 niki przedstawiono w ponizszej tablicy: Lotny popiól Y W Y X g 0 0 20 Zawartosc wegla w ukladzie (%) 0,16 2,00 1,50 4 godz.ChZT KMnQ4 (mg /l) 525 5 19,5 Przyklad V. 500 g odjpadu J zmieszano z 50 g odpadu G oraz 300 g odpadu E i dodano 250 g po¬ piolu lotnego Y, 50 g zwyklego cementu portlandz- 65 kiego i X g wegla atkywnego. Po 4 dniach otrzy- ¦123 908 mano syntetyczna skale, która po 10 dniach poddano testowi. W przesaczu oznaczano 4 godz. ChZT (KMn04). Stwierdzono, ze jezeli X=0, tzn. zawartosc wegla w ukladzie wynosi 0,21%, to 4 godz. ChZT (KMn04) wynosi 56 mg/1, a jezeli X=0, tzn. zawar¬ tosc wegla w ukladzie wynosi 1,1%, to 4 godz. ChZT (KMn04 wynosi 36 mg/1.Przyklad VI. 500 g odpadu K zmieszano ze 110 g popiolu lotnego Y lub Z i 55 g zwyklego ce¬ mentu portlandzkiego. Po 3 dniach otrzymano ttwarda skale syntetyczna, która poddano testowi po 10 dniach. Jezeli zastosowano popiól Y, tzn. zawar¬ tosc wegla w ukladzie wynosila 0,16%, to 4 godz.ChZT (KMn04) przesaczu wynosilo 38 mg/1, nato¬ miast jezeli uzyto popiól Z, tzn. zawartosc wegla wynosila 2,0%, to 4 godz. ChZT (KMn04) przesaczu wynosilo 18 mg/l.Przyklad VII. 1000 g odpadu L zmieszano z 800 g odpadu E i X g aktywnego wegla, a nastep¬ nie dodano 400 g popiolu lotnego Y i 250 g zwyklego cementu portlandzkiego. Po 3 dniach otrzymano twarda skale syntetyczna, która po 10 dniach pod¬ dano testowi. Jezeli X=0, tzn. zawarosc wegla w ukladzie wynosila 0,16%, to stwierdzono, ze 4 godz.ChZT (KMn04) przesaczu wynosilo 85 mg/1, nato- 10 15 20 25 miast jezeli X=100, tzn. zawartosc wegla aktywnego w ukladzie wynosila 4,2%, to 4 godz. ChZT (KMn04) przesaczu wynosilo 6 mg/l. W przesaczu znaleziono ponizej 0,1 ppm cynku i ponizej 0,05 ppm rteci.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób usuwania niebezpiecznych zanieczysz¬ czen z cieklych odpadów przemyslowych, polegaja¬ cy na dodaniu cementu zawierajacego wapn i nie¬ organicznych domieszek sprzyjajacych tworzeniu sie twardej skalopodobnej masy,-takich jak krzemian glinu i/lub glinokrzemian, znamienny tym, ze w celu zmniejszenia wymywania niebezpiecznych zanie¬ czyszczen do srodowiska przez trwalsze zwiazanie ich ze skalopodobna masa, do cieklych odpadów wprowadza sie dodatkowo wegiel aktywny. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wegiel aktywny wprowadza sie stosujac wysokowe- glowy popiól lotny jako nieorganiczna domieszke. 3. Sosób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze wprowadza sie od 0,5% do 4,2% wegla aktywnego w stosunku do mieszaniny odpadów, .cementu i do¬ mieszek nieorganicznych.LJDA 2 - Zam. 306/84 — NakL 90 egz.Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.