PL160474B1 - Sposób odkazania materialu i uklad do odkazania materialu PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób odkazania materialu, znamienny tym, ze skazony material laduje sie do zbiornika majacego urzadzenia do wprowadzania i rozprowa- dzania pary i cieczy, jak równiez urzadzenia do usu- wania plynów, wprowadza sie pare i usuwa sie plyny zawierajace niektóre zanieczyszczenia, ekstrahuje sie material wprowadzajac ekstrahent i usuwajac pozo- stala wode, ekstrahent i zanieczyszczenia, wymywa sie i ekstrahuje material para, a nastepnie usuwa sie odkazony, suchy lub lekko wilgotny material ze zbiornika. 7. Uklad do odkazania materialu, znamienny tym, ze zawiera zestaw skladajacy sie ze zbiornika (2) z urzadzeniami (4, 6) do wprowadzania i rozprowa- dzania pary i cieczy, jak równiez z urzadzeniami (8) do usuwania plynów, pierwszego rozdzielacza (10) do wody i ekstrahenta, aparatu destylacyjnego (18), urza- dzenia chlodzacego (20) i drugiego rozdzielacza (22) do wody i ekstrahenia oraz zbiornika (24). PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wnalazku jest sposób odkażania materiału i układ do odkażania mteriału. Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu odkażania maeriału takiego jak gleba, piasek, kamień i stare osady ze ścieków przemysłowych, jak również urządzenia do prowadzenia tego sposobu.

W ciągu ostatnich lat ludzkość coraz wyraźniej zdaje sobie sprawę ze środowiskowych konsekwencji stosowanych dawiiej i obecnie sposobów usuwania m^aeiriałt^w odpadowych. Szczególną uwagę zwrócono na zanieczyszczenia wód powierzchniowych takich jak rzeki /szczególnie rzeka Ren/ i jeziora, takie jak Wielkie Jezioro w Stanach Zjednoczonych, a także na morza i oceany, gdzie zanieczyszczenia na przykład ropą stanowią ciągle powracający problem.

160 474

W ostatnim okresie zwrócono uwagę na zanieczyszczenie gleby. Znane są liczne przykłady odkładania ściekiw przemysłowych przez zakopywanie bębnów metalowych zawierających materiał ściekowy, lub bezpośredniego ścieków do środowiska naturalnego różnymi sposobami. Działania te spowodowały znaczne akcje oczyszczania. Kookiueocją dla zanieczyszczenia środowiska w związku z grzechami naszych ojców są, mimo wzrostu skomplikowanych zabezpieczeń, przypadki niszczenia środowiska poprzez przedostające się do niego substancje trujące. Przykłady takich przypadków to zanieczyszczenie ropą obszarów przybrzeżnych na skutek kolizji lub utonięć statków, lub zanieczyszczenie innych obszarów na skutek na przykład wpadków w ruchu drogowym. Czyni się różne próby kontrolowania zanieczyszczenia środowiska, lecz żaden z proponowanych sposobów nie dał odpowiedniego rozwiązania problmiów w odniesieniu do obszarów przybrzeżnych i mozżiwości szybkiego działania.

Obecnie znane są liczne przypadku odkryronia zanieczyszczonych obszarów, na przykład podczas prowadzenia wykopci w pod budyiki. Popularny sposób stosowany obecnie do usuwinia takich zanieczyszczeń polega na pobraniu pewnej ilości z wnętrza skażonej gleby i uzupełnienie nią bębnów. Bębny te przesyła się do wyspecjalizowanych zakładów spopielania takich jak KoImnuuikemi w Deani. Turaj maaeriał ulega spopieleniu się w konturowanych warunkach zapewnejących wysoką temperaturę spalania.

Konieczna jest praca przy wsokich temperaturach spalania, ponieważ niższe temperatury prowadzą do powstawania dioksyn, które znane są ogólnie jako bardzo toksyczne. Sposób ten nie Jest zbyt odpowiedni , gdyż wiąze się z wykopywaniem gleby, napełniałem nią bębnów, transportowaniem do zakładu, otwieraniem bębnów i napełnianim mateΓitłem instalacji do spalania, co jest czasochłonne 1 niezbyt bezpieczne. Transportowanie dużych ilości maaeriału jest bardzo kosztowne, a pojemność instalacji do spopielania musi być znaczna. Praktycznie jest prawie niemożliwe ponowne przeniesienie maeriału do miejsca jego pochodzenia częścoowo ze roględu na koszty transportu, a częściowo dlatego, iz mteritł taki wymagaŁy dalszego traktowania po spopieleniu.

Przy niższych skażeniach stosuje się sposób, w którym koszty transportu spopielania można obniżyć. Y/edług tego sposodu osad umieszcza się w wykopie z membraną uszczelniającą, na której się go składuje. W przypadku takiego osadu konieczne je9t zbieranie, badanie i w razie potrzeby odpowiednie traktowanie wody deszczowej przenikającej przez ten maaeriał. Osad powinien być stale badany, często przez wiele lat.

Obydwa powżaze sposoby są kosztowne, ponieważ ilość skażonego który się wrkopuje i transportuje Jest znaczna. Innym probtomem związanym ze spopielaiiem jest to, ze skażony mat^eriał często jest bardzo niejednorodny, co może powodować poważne zużycie instalacji., na przykład w przypadku obmirowinit wirnika pieca do spopielania. Innym problemem jest to, jak kontrolować spopielanie niejednorodnych odpadów, które często zawtorają na przykład pozostałości bitumiczne, związki fenolu, a często znaczne ilości węglowodorów poiiaromttycziy·ch. W celu zapewnenia, ze do dymu me przedostaną się żadne trujące marniały w rodzaju dioksyn, spopielanie musi być prowadzone w ściśle ustalonych warunkach. Jednak zapewtonie ściśle ustalonych warunków spopielania materiałói niejednorodnych jest trudne i kosztowne.

Publikacja EP nr 0 l6l 698 A1 ujawnia sposób oczyszczania gleoy z produktów naftowych przez ekstrakcję w skruberze roztworem wodnym o wartości pK dobranej do zanieczyszczenia, po czym ekstrahent i zanieczyszczenie rozdziela się. Według tego sposobu mattriał gruboziarnisty oddziela się na początku od gleby za pomocą sit. Etap ten powoduje, ze część zanieczyszczeń usuwa się wraz z ma^iuałem gruooziarnistm i w ten sposÓD nie zostają one wyeliminowane. Następnie glebę i ciecz miesza się, rozdziela fazy, a stosowaną ciecz oczyszcza przez flotację i używa ponoowie. Sposób ten wymaga skomplikowanego i drogiego wyposaaenia, gdyż potrzebne jest meerhiancznie odporne urządzenie do mieszania gleby i wody, oraz zbiornik flotacyjny. Z wyników zamieszczonych w pubHkacji wynika ponadto, że uzyskuje się jedynie częściowe odkażenie.

Publikacja EP 0 059 020 A1 ujawnia sposób ekstrahowania zanieczyszczeń z gleby za

160 474 pomocą wody, alkoholi Iud eteru naftowego. Według tego sposobu wprowadza się ekstrahent bezpośrednio do skażonej gleby przez przewody sięgającew głąb gleby. W razie potrzeby — skażoną powierzchnię oddziela się od warstwy pożerzchniowej i dolnej, aż do warstwy nieprzepuszczeJącej wodę. Poza oddzielaniem istnieje znaczne niebezpieczeństwo dalszego skażenia przez rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń i ekstrahenta. Dlatego tez zaleca się intensywne poimary zabezpieczające. Należy także przedsięwziąć wyczerpujące badania wstępne dotyczące rodzaju skażenia i gleby. Poza tym ten sposób wymiga znacznych ilości ekstrahenta.

Piblikacja WO nr 86/03134 ujawnia sposób oddzielania bitumu od pokruszonych mteriałów nawierzchni dróg przez wieloetapową ekstrakcję, korzystnie toluenem, a następnie destylację i odzysk rozpuszczalnika przez skroplenie. Sposób jest przeznaczony do ponownego wykorzystania asfaltu co oznacza, że nie wszystkie rodzaje związków występujących zwykle w połączeniu ze skażoną glebą usuwa się. Mteeiał bitumiczny występuje w postaci stałej.

Do przeprowadzenia tego sposobu konieczne jest więc stosowanie skomplikowanych urządzeń, parę o wysokim ciśnieniu Jak również obniżanie ciśnienia i ciepło.

Zgłoszenie patentowe GB nr 2 022 444 ujawnia sposób traktowania ścieków zawierających ropę przez wieloprzedziaiową ekstrakcję przeciwprądową, stosując jako rozpuszczalnik naftę, czyli rozpuszczalnik lzejszy od wody. Stosuje się zbiornik obrotowy zawierający w każdym przedziale łopatki lub czerpaki, aby zapewiić kontakt pomiędzy mteriałem ściekowym a ekstra^ieniem. To zgłoszenie patentowe ujawnia proces mechaancznii tkimplikiwtny, w którm mteriał musi występować w postaci zawiesiny wodnne. Proces ten nadaje się dla ścieków wodpych, a więc nie może być stosowany do oczyszczania zanieczyszczonej gleby.

Pubbikacja EP nr 0 172 056 A1 ujawnia sposób odmywała piasku i żwiru zażerających ropę, przy czym mycie prowadzi się m.eeztnką rozpuszczalnikową zażerającą naftę i związki powierzchniowo czynne. Po myciu rozpuszczalnik i produkty ropopochodne rozdziela się. Rozddzał prowadzi się w skomio li kowanym urządzeniu zawiert.^^t^jm hydrocyklony i aparaty do flokultcji. Sposób ten nie nadaje się do usuwania zanieczyszczeń zażerających znaczną zżązków polimerycznych.

BibUkacja WO nr 62/04440 ujawnia sposób oddzielania ropy lub bitumu od piasku zanieczyszczonego ropą lub H^oo^, w któiym stosuje tię jako rozpuszczalnik chlorowany węglowodór, taki jak chlorek meiylent i ciecz, jak woda lub alkohol do późniejszego traktowania. Traktowanie to tIiiiżiżt łatwe rozdzielenie roztworu ropy i piasku w związku z wpływem rozpuszczalnika nt pożerzchmę ziaren piasku. Możliwe jest także zastosowanie najpieiw wody a potem ekstrahenta, korzystnie jest jednak Btosować wodę nt korcu. Do przeprowadzenia tego sposobu stosuje się skoimlikowane ży'⁽i8tι^enli_l gdyż piasek zwykle musi być rozdrobniony i wymierzany meehhnicznii ze stosowaną cieczą. Ponadto w celu odzyskania rozpuszczalnika stosuje się odżywanie i fluidyzację.

EP 0 070 593 Al ujawnia sposób oczyszczania gleby zt pomocą medium grzejnego, szczególnie pary. Sposób ten prowadzi się in situ wl^ΓOżαzaJąc parę poprzez lance sięgające w głąb gleby, lotne zanieczyszczenia, opuszczające glebę zbiera się za pomocą odpylaczt próżniowego. Traktowanie zanieczyszczonej gleby przez ogrzewanie jej do wysokich temperatur pociąga zt sobą duże zuzycie energii. Innym pro^iimel jest niebezpieczeństwo rozproszenia zanieczyszczeń nt sąsiedni obszar pomimo stosowania odpyltczt próżniowego. Ponadto sposób ten trudno jest kontrolować. Nie pozwala on ponadto nt usumnęcie nielotnych i niskolotnych lub stałych produktów, takich jak asfalt, smoła i tym podobne.

Znane są również mne sposoby odzyskiwania roly,cetmlt lub oleju bitumicznego z piasku zanieczyszczonego ropą luo smiią, poprzez ekstrakcję. Takie sposoby ujawniono na przykład w opisach patentowych St.Zjedn.Am. nr 4 424 112, 4 424 113, 4 532 024, 2 596 793,

387 016, 3 475 318 i 1 514 113. Sposoby te są jednak przeznaczone dla odzyskiwania żądanych materiał ów i w związku z tym nie nadają się do usuwania szerokiego spektrum zanieczyszczeń. Ani nie są one przeznaczone, ani nie nadają się do usuwania tych ostatnich pozostałości mteriał^/zanieczyszczeń, ponieważ czyni to proces zbyt kosztownym.

160 474

Znane jest również u^u^^i^ie zanieczyszczeń jedynie przez ogrzewanie gleby. Sposooem tym jednak nie usuwa się wszystkich zanieczyszczeń. Gdy mttriał zawiera na przykład, W/sokocząsteczkowy związek chlorowany jak PCB, chlorowane węglowodory lub tym podobne, umiarkowane ogrzewanie, to znaczy ogrzewanie poniżej 12OO°C może powodować jedynie częściowy rozkład takich związków. W rezultacie produkty rozkładu mogą meć ujemny wpływ na środowsko, ponieważ mogą być silnie toksyczne i mogą potęgować ujemny wpływ na środow.sko pierwotnych zanieczyszczeń.

Ponadto znane jest usuwanie zanieczyszczeń metodami biologicznymi, co jest jednak procesem bardzo czasochłonnym. Ponadto metody te można stosować jedynie w przypadku uateriałfto lekko zanieczyszczonych ropą. W przypadku skażenia metalami ciężkimi i innymi substancjami mogącymi kumulować się w organizm.^, oczyszczanie biologiczne będzie powodować późniejsze utajenie ueeali ciężkich i innych substancji przyswojonych przez organizm. W wyniku tego zanieczyszczenia takie są raczej jedynie przenoszone do organizmu niż kormllenie usuwane. Uetody biologiczne do walki z zanieczyszczeni^i ^y^uj^a^^ą znacznej przestrzeni i zalezą od wielu czynników takich jak rodzaj zanieczyszczenia jak również warunki temperatury i wlgotności.

Okazało się, ze związki rozpuszczalne w woddze, związki dające się destylować z parą jak również dające się ekstrahować i/lub pęczniejące, które są hydrofobowe nierozpi^zczalne w woozze, można usuwać ze skażonych materiałów w prosty Bposół prowadząc to w zbiorniku z iieskomlliOoϊta]ym wyposażeniem, w warunkach wyimiggjących jedynie niewielkiego zużycia energii i gdzie nie usuwa się do środowiska żadnego ze stosowanych płynów.

Sposób odkażania mteriału polega nt tym, ze skażony mteriał ładuje się do zbiornika mającego urządzenia do w>r°wtzanit 1 rozprowadzania pary i cieczy, jtk również urządzenia do uau^^nl.a płynów, wprowadza się parę i usuwa się płyny zawierające niektóre zanieczyszczenia, ekstrahuje się materiał wnro-wddając eketrahent i usuwając pozostałą wodę, ekstrahent i zanieczyszczenia, wymywa się i ekstrahuje materiał parą, t następnie usuwa się odkażony, suchy lub lekko wilgotny materiał ze zbiornika.

Koozyatnie prowadzi się go w jednym lub wielu etapach, gdzie w każdym etapie cyrkuluje w obiegu jedna porcja ekstrahenta, a wodę korzystnie oddziela się od eksti^ahenta w sposób ciągły i po każdym etapie przenosi się ekstrahent do drugiego zbiornika ze skażonym mteriałem lub oczyszcza w celu ponownego stosowania. Ko^zainie ekstrakcję prowadzi się z ciąglm oczyszczałem i ponownym stosowaniem ekstrahenta. Koozyatnie ekstrahent woiera się z uiskowrzących i/tob lotnych, nierozpuszczalnych w wodzie rozpuszczalników lub m.esyaiii roypu8ycyalnik<W o znacznie różniącym się od wody ciężarze właściwym. Korzystnie waszym niz dla wody. Koozyatnie ekstrahent wbiera się spośród Zwu^arczkl węgla lub chlorowcowęglowodoru, korzystnie chlorek metylenu. Korzystnie po traktowaniu parą Mteriał ma temperaturę od 10°C poniżej do 20°C powyżej temperatury wzenia stosowanego ekstra^nia, korzystnie 10°C powzej.

Układ do odkażania maaeriału, charakteryzuj e się tym, ze zawiera zestaw składający się ze zbiornika z urządzeniem do wprowadzania i rozprowadzania pary i cieczy, jak również z urządzeniami do usuwania płynów, pienwszego rozdzielacza do wody i ekstrahenta, aparatu destylacyjnego, urządzenia chłodzącego i drugiego rozdzielacza do wody i ekstrahenta oraz zbiornika.

Korzystnie układ posiada dodatkowy zestaw, w którym ekstrahent z urządzeń do usuwania płynów zawraca się do urządzeń, wprowadzających i rozprowadzających ciecz, przy czym zestaw ten zawiera zbiornik i pompę, a korzystnie także pienwszy rozdzielacz do wody i ekstrahenta Korzystnie rozdzielacz luo rozdzielacze do wody i ekstrahenta są rozdzielaczami grawitacyjnym. Korzystnie układ jest ruchomy.

Prowadzi aię to sposobem według wynalazku niniejszego, znamiennym przez:

1/ ładowanie skażonego materiału do zDLornika mającego urządzenie do wprowwddania i rozprowadzania pary i cieczy, jak również do usuwania płynów,

160 474

2/ wprowadzanie pary i usuwanie płyntw wraz z niektórymi zanieczyszczeniami,

3/ ekstrahowanie materiału przez ekstrahenta i usunięcie pozosSałej wody, ekstrahenta i zanieczyszczeń,

4/ wzywanie ekstrahowanego materiału parą, i

5/ usuronie odkażonego, suchego lub lekko wilgotnego materiału ze zbiornika.

Sposób według niniejszego wynalazku zawiera następujące etapy. Skażony yterinł zbiera się z zanieczyszczonego obszaru bez konieczności sortowania i rozdrabniania i wprowadza się go bezpośrednio do zbiornika. Do zbierania skażonego maneriału stosuje się koparkę i czerpak!., wbberając mat^i^JLał i przenosząc go na cięzarówlk, lub bezpośrednio do zbiornika, gdy stosuje się zestaw ruchoisy. Sortowanie nie jest konieczne, ponieważ obecność na przykład wodorostów, kadeni, odłamków cegieł lub gruzu nie przeszkadza w powyższym sposobie.

W zbiorniku maaeriał początkowo traktuje się parą, ogrzewając go na przykład do temperatury pomiędzy około 1O°C poniżej i około 20°C powyżej temperatury wrzenia stosowanego ekstrahenta. Korzystne jest ogrzewanie materinłu do około 10°C powyżej tej temperatury wrzenia. Jednocześnie maeriał ulega odpowwitrzeniu. Jest rożne dla następującej po tym ekstrakcji, aby usunąć powaetrzt. Jeżeli nie przeprowadzi się tego, ragą wetąpić niepożądane reakcje pomiędzy powetrzem 1 ekatrahentem. W przypadku stosowania jako ekstrahenta chlorowcowanych węglowodorów takich Jak chlorek metylenu, obecność powietrza w urządzeniu może powodować tworzenie się krosu chloroacowoUoroatgo takiego jak kwas chlorowodorowy, wolnego chlorowca takiego jak chlor, fosgenu lub odpowiednich związków halogenowych. Tworzenie się krosu chlorowcowodor-owego takiego Jak kros chlorowodorowy stwarza niebezpieczeństwo korozji, co oznacza konieczność stosowania kosztownych maeriałćw konstrukcyjnych urządzeń. Ponadto różne reakcje powodują straty ekstrahenta. Poza tym niektóre produkty reakcji są silnie toksyczne i stwarzają znaczne niebezpieczeństwo. Traktowanie parą otwiera mateisi, tc jest powoduje, ze jest on bardziej pororoty i chłonny. To otwarcie stanowi wstępne traktowanie przed prowadzenia ekstrakcji, na przykład w celu zaperniienia i poprawy rozprowadzenia ekstrahenta. Podczas adiabatycznej wy many ciepła z msaeriałem, ciekły ekstra^he^ początkowo przechodzi w stan gazowy, a potim ulega kondutiatjj. To ostatnie powoduje głęboką penetrację «głąb raaerisłu, nawet do najdrobniejszych jego porów i zagłębień. Zeaniast zawieszania i przez to porywania podczas ekstrakcji wodnej w związku z wiązaniem wodorowym z wodą, drobny ma^riał, taki jak glina, wytrąca się podczas traktowania parą co zapewnia, ze także ten drobny raterinł poddaje się takiemu samemu traktowaniu jak inne. Podczas początkowego traktowania parą usuwa się także niektóre nierozpuszczalne w wodzie związki organiczne, gdyż oddestylowują one jako azeotrop podczas destylacji z parą.

Po wstępnym traktowaniu parą wprowadza się ekatrahent. Początkowo, gdy m^tria! w pojemniku jest jeszcze gorący, następuje błyskawiczne parowanie. Odddesylowuje mieszanina azeotoopowa wody i ekstrahenta, a także oddestylowują azeotropowo zanieczyszczenia takie jak maaeriały poliaeryczne, zwykle nierozpuszczalne tak w wodzie jak i w ekstrahencie. Podczas ciągłego wprowadzania ekstrahenta temperatura spada i zostają ekstrahowane związki dające się ekstrahować. Ekstrakcja trwa, az m^eria! w pojemniku uzyska odpowiednią czystość. Ekstrahent łatwo oddziela się od wody i można go oczyścić do ponownego użycia poprzez destylację. .. jednej postaci niniejszego wyialezku ekstrahent oczyszcza się w sposób ciągły podczas weim^ronego procesu ekstrakcji. W tl·:ernat;w'iej postaci taka sama porcja ekstr^mta cyrkuluje w pojemniku az do chwili, gdy nie można juz w zasadzie pobrać więcej zanieczyszczeń. Gdy m^riał w pojemniku nie uzyska żądanej czystości po takim traktowaniu, proces poi^wiarza się z nową porcją ekstrahenta. Gdy ekstrahent recyrkuluje można łatwo oddzzelić wodę.

W praktyce można stosować ńele zbiorników a ekstrahent przechodzi bezpośrednio z jednego zbiornika do drugiego, lub jego porcja najpierw cyrkuluje w pieiwszjm zbiorniku, a następnie przechodzi do następnego. W ten sposób ekstrahent Jest wydajnie wykorzystany na przykład w stopniowej ekstrakcji przeciwprądowej. Ponieważ maeriał pozostaje w tym

160 474 samym zbiorniku podczas procesu wernętrznego oczyszczania, stosiuikowo niedrogie jest wykonanie ekstrakcji konieczną ilość razy i/lub w wystarczająco długim okresie czasu, aby zapewnić całkowite usunięcie zanieczyszczających związków. Usunęcie na przykład ostatnich 10% zanieczyszczeń jest mnnej kosztowne według niniejszego sposobu w porównaniu z innymi.

toy stosuje się odpożedni ekstrahent taki jak chlorek metylenu, usuwa aię również Wsokocząsteczkowe związki polimeryczne przez ich spęcznianie i/Hub rozpuszczanie. Po ekatrakcji mteriał znów traktuje się parą wmywijąc go. Podczas tego materiał znów poddaje się destylacji azeotropowej w której ekstrahent i dalsze zanieczyszczenia, takie jak materiały spęczniała podczas ekstrakcji, usuwa eię wraz z płynami odlotowymi, na przykład w postaci aerozolu.

Po tym ostatntai etapie maeMa! znajduje się znów w stanie suchym lub lekko wilgotnym i jest zupełnie wolny od ekstrahenta. Maaeriał został więc tak oczyszczony, że można go bezpośrednio tem skąd został pobrany. Uzyskany w niniejszej metodzie ekstrahent zawierający zanieczyszczenia oczyszcza się korzystnie poprzez destylację i stosuje ponowie, co zapewnia jego niskie zuzycie i zapobiega problemom z jego usuwaniem.

Według niniejszej metody korzystnie jest proradzić ekstrakcję w jednym lub wielu etapach, gdzie w jednym etapie cyrkuluje w obiegu jedna pozycja ekstraienla, a wodę korzystnie jest oddzielać od ekstra^ża w sposób ciągły, i gdzie po każdym etapie ekstr^mt przenosi się do drugiego zbiornika z zanieczyezzzorymi mnteriałm lub oczyszcza i używa ponowne. Uimzżiwia to proradzenie ekstrakcji stopniowej i przeciwprądowej. W ten sposób ekstre^^t jest dobrze w^krzystany.

W innej postaci ekstrakcję korzystnie jest proradzić z ekserihentem oczyszctonm w sposób ciągły i ponownie stosowanym. Zapewnia to moóliwość przeprowadzenia sposobu w prostym urządzeniu, to jest niezbyt kosztowym i prostym w obsłudze.

Korzyytnit jest, gdy stosowany ekstrahene wybrany Jest spośród nii^^owrzących i/uub lotnych, nierozpuszczalnych w wodzie rozpuszczalników lub mieszanin rozpuszczalników o znacznie różniącym się od wody ciężarze właś^nym korzystnie wyższym niz dla wody.

W wyniku tego ekstrahene jest łatwo oddzzelić od wody. Ekstrahent mi także niską temperaturę wrzenia i/uub jest lotny, więc można go łatwo oddzzelić od oddestylowanych zanieczyszczeń,, na przykład przez destylację.

Szczególnie korzystne ti^trthtoty zażerają dw-utarczek węgla i chloroocroęglowrdOΓy, takie jak chlorek metylenu. Rozpuusczalniki te posiadają powższe cechy. Dwlżarzctk węgla nadaje się szczególnie do ekstrakcji canieczyzczzeń siarkowych. Chlorek meeyltnu, CI^Cl^, jest szczególnie odpowiednim rozpuszczalnikiem ponieważ łatwo go oddzzelić od wody jak i od związków organicznych w związku z jego niską temperaturą wrzenia ^noszącą około 42°C i ^rokim żęiarem ^^a£^^^wym wynoszą,c^ 1,3 ^g/cm3. Je^go stosowanie nie jes^{t p}oza ^eye kosztowne w związku z niskim ciepłem parowania, może on poza tym działać jako środek spęczniający związki polimeryczne, co ułatwia ich usuwane. Chlorek metylenu ułatwa wytrącanie małych cząstek gliny tak, ze nie zostają one przyoaoe podczas ekstrakcji. Chlorek ^Ιτ/Ιι^ można także łatwo usuwać przez wyΏ'ywa.0t parą tak, ze w glebie nie pozostają jego ctnitccysczcαjące pozostałości.

Po pierwszym traktowaniu parą zanieczyszczonego mteriału w zbiorniku ma on temperaturę od 10 C poniżej do 20 C pow/źej temperatury wrzenia stosowanego ekstrahenta, korzystnie około 1O°C poiwyej. wyniku tego mtoriał zostaje odpowiednio otwarty i przygotowany, jac wspominano wrzee, do następującej po tym ekstrakcci.

Szybkość wppOOdζ&ιοϊι pary i tkstzαhtoeα do zbiornika dobiera się odpowednio bioząz pod uragę fizyczną budowę cαoieccyszczootco materiału i ilość cdoleccysczceń. Ekstr^mt, korzystnie chlorek metylenu, oddziela się od wody na przykład pod działaniem siły ciężkości. W takim przypadku mieszaninę chlorku metylenu i wody przenosi się do zbiornika luo urządzenia /rozdzielacza/ gdzie frakcję o niskim ciężarze właśzO»yeι, to jest radę, usuwa się od góry, a frakcję o wysokim ciężarze właściwym, to jest chlorek metylenu usuwa się θ

160 474 od strony dna. Szybkość rozdziału można podnieść przepuszczając mieszaninę przez luźno upakowany Maenai zawierający na przykład drobne włókna szklane, których powierzchnia powoduje koagulację małych zemulgowanych kropli do dużych dropli, podnosząc w ten sposób szybkość rozdziału faz.

W celu oczyszczenia ekstrahenta zawierającego zanieczyszczenia przenosi się go do apa ratu destylacyjnego, gdzie poddaje się go prostej destylacji połączonej z bezpośrednim Wprowadzeniem pary. Taka kombinacja ummzliwia destylację azeotropową, w której ekstrahent oddziela się od pozostałych zanieczyszczeń. Ekstrahent następnie chłodzi się i oddziela od wody w drugim rozdzielaczu, a na koniec przenosi do zbiornika w celu ponowiego użycia.

Zanieczyszczoną wodę zebraną w rozdzielaczu umieszczonym przed aparatem destylacyjnymi przenosi się do tego aparatu podczas końcowego ^y^yw^ńa m^nału w zbiorniku. Wodę zebraną w drugim rozdzielaczu takle przenosi się do aparatu destylacyjnego. Połączone frakcje wodne przeniesione do aparatu destylacyjnego tworzą dyepersję z pozostałością w tym aparacie. Bez tego przeniesienia dalszej dodatkowej wody resztkowe zanieczyszczenia wstępują zwykle w postaci ciała stałego lub o wrsolriiej gęstości. Dodanie wody zapewnia to, ze zebrane zanieczyszczenia występują w ciekłej postaci, odpowiedniej do spopielenia. W ten sposób można wkkrzystać energię spalania maaeriału. W konsekwen^^ zapobiega się również powstawaniu ścieków wodnych zawierających zanieczyszczenia, które inaczej sprawiają proolemy z ich usuwaniem.

W korzystnej poataci aparatu destylacyjnego możliwe jest odzyskanie w.elu zanieczyszczeń. Jest więc możliwe otrzymanie chlorowcowęgZoeodoróe i olejów w stanie czystym, nadających się do użytku.

Sposób według niniejszego wynalazku nadaje się do oczyszczania zanieczyszczonych materiałów takich jak gleba, piasek, iwir, kamen, glina i tym podobne, znajdywanych na przykład w osadach starych ścieków, zanieczyszczonych ropą obszarach przybrzeżnych i innych zanieczyszczonych obszarach jak również iłowych płuczek wiertniczych z otworów naftowych lądowych i podi^^kich.

Przykłady zanieczyszczeń usuwanych sposobem według niniejszego wynalazku obejmują szczególnie produkty oparte na ropie naftowej i bitumie takie jak węglowodory łącznie z węglcY/odorami poliaromatycznymi., smoły i fenole. Dalsze przykłady związków, które można usuwać obejmują chlorowane węglowodory i estry. Ziwązki politoesycsie także można usuwać dzięki temu, ze pęcznieją lub rozpuszczają się podczas traktowania.

V/ niniejszm sposobie stosuje się jedynie niewielką ilość wody dodanej w postaci pary. Wodę tę łączy się ze stężoną pozostałością zanieczyszczeń, te ostatnie występują zwykle w postaci stałej i przez to trudnej w opero^iiu. Przez dodanie wody pozostałość przechodzi w dyspersję maącą zwykle 50% ragowych wody. W zależności od składu zanieczyszczeń wodny, płynny koncentrat zanieczyszczeń można albo spoppelić przez bezpośrednie wprowetzsnie do pieca do spopielania albo go przetworzyć w celu ponownego stosowania.

Soosób według niniejszego wynalazku można prowadzić w układzie znamiennym tym, że zawiera zestaw o następującej kolejności: zbiornik z urządzeniami do wprowadzania i rozprowadzania pary i cieczy ja< również do usuwania płynów, pierwszy rozdzielacz wody i ekstrahenta, aparat destylacyjny, urządzenie chłodzące i drugi rozdzielacz wody i ekstrahenta, oraz zbiornik. Korzystnie jest, aby zestaw zawierał inny obieg, w którym ekstrahent z urządzeń usuwających płyny zawraca się do urządzeń wprowadzających i rozprowadzających i aby ten obieg zawierał zoiornir i pompę. Taki obieg umoożiwia cyrkulację ekstrahenta dopóki może on pobierać zanieczyszczenia. Korzystnie jest, aby pierwszy rozdzielacz wody i ekstrahenta znajdował się w tym drugim obiegu tak, ze wodę usuwa się z ekstrahenta zanim zostanie on zawrócony do zoiojmika.

Korzystnie jest, aby rozdzielacze wody i ekstrahenta były rozdzielaczami grawitacyjnymi. Ten typ rozdzielacza nadaje się do rozdzielania wody i ekstrahenta pod warunkiem, ze nie mieszają się one ze sobą i mają znacznie różniące się ciężary właściwe. Korzystnie jest, gdy rozdzielacze grawitacyjne zawierają mt^riał o rozwiniętej povwerzclmi, korzystnie luźno upakowane włókna, takie jak włókna szklane. Dzięki przyleganiu do rozwiniętej

16Q 474 pożerzchni tego materiału następuje złemanie emulsji faz, które mogą być rozdzielone, to jest małe krople łączą się w dwie , które łatwiej rozdzielają się grażtacyjnie.

W bardzo prostym zestawie wynalazczym pierwszy rozdzielacz można pominąć.

Sposób według niniesszego wnalazku korzystnie jest prorodzić w zestawie ruchomym, co zapobiega kosztownemu i niebezpiccznemu transportowi zanieczyszczonego maaeriału.

Glebę ponowiie umieszcza się tem, gdzie została wykopana, a jedynie usuwa się zanieczyszczenia po odpożednim oczyszczeniu. W konsekwencji unika się tez prac związanych z wypełnianim i przywracaniem do początkowego stanu powierzchni za pomocą odpożedniego maeriału.

Dalszy zakres zastosowania niniejszego wynalazku stanie się jasny na podstaże podanego tu szczegółowego opisu. Należy jednak rozumieć, -że szczegółowy opis i przykłady, chociaż ukazują korzystne cechy wynalazku, zostały podane jedynie w celu zilusrrowania, ponieważ różne zMany i mooyfikacje sensu i zakresu niniejszego wynalazku staną się widoczne oprócz tych wynikających z niniejszego szczegółowego opisu.

Sposób i zestaw według niniejszego wynalazku opisano bardziej szczegółowo na rysunku, który jest schematem zestawu do przeprowadzenia sposobu według niniejszego wynalazku.

Zestaw zażera zbiornik 2 wyposażony we wlot 4 do wprowaddania pary, jak również we wlot 6 do wrowadania ekstrahenta. Zbiornik 2 jest umieszczony w taki sposób, ze wprowadzona para i ekstrahent są rozprowadzane w zaninczyszzzcn;m maeriale umieszczonym uprzednio w zbiorniku 2. Po umiiszczeniu maaeriału w zbiorniku 2 wprowadza się parę przez wlot 4 ogrzewając w ten sposób maeriał do temperatury około 1O°C powyżej temperatry wrzenia stosowanego ekstrahenta. Para, skropliny i część zanieczyszczeń zostają usunięte przez wylot 8 i przeniesione do pierwszego rozdzielacza 10, gdzie są zbierane.

Następnie ekstrahent dostarcza się ze zbiornika 24 do zbiornika 2 dzięki urządzeniom zasidającm 1θ, poprzez wlot 6. Na początku wprowdzEana ekstrahent błyskawicznie odparowuje ogrzewany przez maaeriał w zbiorniku 2. Poprzez ciągłe maeriał stopniowo ochładza eię tak, ze proces ekstrakcji prowadzi się dalej z ciekłm ekstr^eniem.

Płynną meszaninę ekstrahenta, wody i zanieczyszczeń usuwa się przez urządzenie wylotowe 3. Ekstrakcję prowadzi się dalej ciągle wP^ΓOwedyaJąc ekstrahent az maeriał w zbiorniku 2 osiągnie żądaną czystość.

' Po tym traktowaniu w^^o^t^ta się znowu do zbiornika 2 przez wlot 4 parę w celu wymycia rozpuszczalnika z matriału. Ekstrahent wraz z innymi zanieczyszczeniami usuwa się z maeriału podczas tego wymywania w zbiorniku 2, przez wylot 8. Po wym^wniu maeriał można usunąć ze zbiornika 2 w stanie suchym lub lekko żlgonnym i nie zażerający zanieczyszczeń. Nadaje się on teraz aby go zwrócić w miejsce, skąd został pobrany.

Mieszaninę wody, ekstrahenta i zanieczyszczeń usuniętych przez wlot 8 przenosi się do pierwszego rozdzielacza 10, gdzie wodę oddziela się od ekstrahenta. Ekstrahent przenosi się wówczas do aparatu destylacyjnego 18, gdzie poddaje się go prostej destylacji wprowadzając parę przez przewód zasilający 26. Deasylat z aparatu destylacyjnego 13 usuwa się w postaci meszaniny azeotropowee. Mieszaninę chłodzi się w ochładzaczu 20 i przenosi do drugiego rozdzielacza 22, gdzie ekstrahent oddziela się od wody. Następnie czysty ekstranent przenosi się do zbiornika 24, z którego można go znów pobierać przez urządzenia do zasilania 16 i wlot 6.

< alternatywnej postaci ekstrahent stosuje się porcjami. Porcja ekstrahenta cyrkuluje poprzez pompę 12, az zostanie pobrana odpowiednia ilość zanieczyszczeń. Korzystnie jest włączyć do obiegu cyrkulacji ekstrahenta pierwszy rozdzielacz 10. Gdy przecyrkuluje jedna porcja ekstrahenta, można ją oczyścić w sposób opisany powyżej i przenieść do zbiornika 24, po czym wprowadzić w razie potrzeby nową porcję i tak dalej. Proces ten można powtorzyć wielokrotnie.

Podczas wymywana, wodę zebraną w rozdzielaczu 10 przenosi się do aparatu destylacyjnego. Wodę zebraną w drugim rozdzielaczu 22 można także przenieść do aparatu destylacyjnego. Po skończonej destylacji pozostałość w aparacie destylacynnym 18 jest dyspersją zanieczyszczeń w woddze. Desperaję tę można zbierać via przewód wylotowy 28 i łatwo dalej przerabiać l60 474

Ma ona stosunkowo niską zawartość wody i dlatego nadaje się do spopielenia w piecu do spopielania z wykorzystaniem energii spalania zanieczyszczeń.

Dla przejrzystości figura 1 ilustruje jedynie jeden zbiornik 2. W praktyce wiele takich zbiorników można łączyć rówiolegle lub szeregowo.

Zestaw według niniejszego wynalazku może być uposażony w nadające się do transportu zamienne zespoły znormalizowane o wymiarach standardowych zbiorników transportowych. Dwa z takich zespołów mogą na przykład stanowić zespoły zawierające aparat destylacyjny, rozdzielacze do wody, zbiornik i generator pary. Dwa takie zespoły mogą obsługiwać wiele zbiorników, z których każdy ma wymiary standardowego transportera.

Niniejszy wynalazek opisano poniżej bardziej szczegółowo poprzez przykłady. Zestaw stosowany do prowadzenia przykładów jest w skali laboratoryjnej, odpoirtednio do figury 1. Pojemność zbiornika 2 wnosi około 12 kg. Do ekstrakcji jednostopniowej stosowano porcję 11 1 ekstrahenta. Porcja ta cyrkulowała za pomocą pompy 12. Podczas ekstrakcji wielostopniowej pierwszą ekstrakcję wykonano jak poi^żej 111 ekstrahenta, a następne etapy prowadzono w^owadając około 7 1 ekstrahenta do zbiornika 24. Odpowiednią ilość stosowanego ekstrahenta przenoszono przez pommeszczenie do aparatu destylacyjnego 18, gdzie oczyszczano go przez destylację i przenoszono do zbiornika w opisany powyżej sposób. Do wymyT/naia parą przed ekstrakcją i po ekstrakcji, stosowano parę o temperaturze około 115° - 120°C.

Przykład I. Glebę zanieczyszczoną starym asfaltom oczyszczano w zestawie na skalę laboratoryjną. Zawartość mteriału bitumicznego w glebie wymooiła 11,9 g/kg suchej gleby. Glebę wymywano parą, ekstrahowano jednoetapowo chlorkiem metylenu i na końcu znów wymywano parą. Po tym traktowaniu zawartość matoriału bitumicznego wynosła 2,3 g/kg, co odpowiada usuuiięciu 80,·% zanieczyszczeń.

Przykład II. Próbkę gleby zanieczyszczonej asfaiem oczyszczano w zestawie na skalę laboratoryjną. Zawartość spoiwa bitumicznego wynosła 12,3 g/kg suchej gleby.

Glebę wymywano parą po czym ekstrahowano cztoroetapolw chlorkiem metylenu i na koniec znów wymywano parą przez 7 minut, aż temperatura gleby osiągnęła 45 - 50°C. Po tym traktowaniu, wyragającym jedynie niriirllciego dostarczenia energii, zawartość matoriału bitumicznego w glebie wnoośła poniżej 0,1 g/kg, co odpowiada 99,2% usunięcia zanieczyszczeń po czwartymi etapie ekstrakt i. Końcowe traktowanie parą trwające około 7 minut polodoΐltw, ze ekstrahent pozostawał w ilości 2 ppm. Wyrkazuje to, ze w praktyce m^żna całkowicie usunąć ekstrahent przez wymowa ie parą przez około 15 minut. Takie całkowite usunięcie ekstrahenta osiąga się przy korzystnie niskim zuzyciu energU. Wilgotność gleby po końcowym wy^yy^^j.u parą około 15 - 17%. W rezultacie gleba została oczyszczona i ma odpowiednią wilgotność, aby powrócić w miejsce skąd została pobrana.

Przykład III. Glebę z gazowni zanieczyszczoną pakiem węglowym i płynną smołą węglową oczyszczano w zestawie na skalę laboratoryjną. Zawartość smół wynosła 56 - 68 g/kg suchej gleby, co stanowi bardzo znaczne zanieczyszczenie. Glebę wymywano parą po czym ekstrahowano ją pięcioeapoowo chlorkiem metylenu i na koniec znów wymywano parą, az temperatura gleby osiągnęła około 55°C, a wilgotność 17%. Zawartość zanieczyszczeń w oczyszczonej glebie lJylosiłt 0,1 g/kg, co odpowiada 99,8% usunięcia zanieczyszczeń po piątym etapie ekstrakcci. Zanieczyszczenia w tym przypadku, to jest smoły węglowe, są bardzo trudne do usunięcia.

tym przypadcu pozostały jedynie mało proal^e^^tyczne, bardzo nisko lotne i nierozpuszczalne zanieczyszczenia. Yszystkie zanieczyszczenia niebezpieczne i wysoko lotne zostały usunięte. to, ze nawet w przypadku krytycznych zanieczyszczeń, na przykład starej smoły w glecie, można glebę zadowatsjąjo oczyścić. Glebę o wLl^gotności około 10% można zwrócić w miejsce skąd została pobrana.

Przykład Γ/. Glebę skażona olejem napędowym odkażano w zestawie na skalę laboratoryjną. Glebę wymywano parą po czym ekstrahowano trzyBaapowo chlorkiem metylenu i na koniec znów wymywano parą, az temperatura gleby osiągnęła około 50°C, a wilgotność około 16%. Zawartość oleju napędowego w zanieczyszczonej glebie wnoosła 11,6%, natomiast

160 474 odkażona gleba zawierała 0,1 g/kg, co odpowiada 99,2% usunięciu zanieczyszczeń po trzecim etapie ekstrakcji. Glebę można zwócić do mejsca skąd została pobrana po 4 - 5 etapach w zależności od przyszłego zastosowania danego miejsca.

Sposób opisany w przykładach 1-4 zapewnia mało kosztowne i skuteczne odkażanie. Jest ono łatwe do wykonania w mejscu skażenia lub blisko niego, co obniża koszty transportu do minimum lub całkowicie je eliminuje.

Opisany tu wynalazek można zi^kle pro^dzić różnymi sposobam. Odmian takich nie należy uważać za odejście od idei i zakresu niniejszego wynalazku i modyyikacje będące oczywiste dla specjalisty uważa się za objęte zakresem następujących zastrzeżeń.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odkażania materiału, znamienny tym, ze skażony mteriał ładuje się do zbiornika mającego urządzenia do wprowadzania i rozprowadzania pary i cieczy, jak również urządzenia do usuwania płynów, wprowadza się parę i usuwa się płyny zawierające niektóre zanieczyszczenia, ekstrahuje się maeriał wprowaazając ekstrahent i usurojąc pozostałą wodę, estrahent i zanieczyszczenia, wymywa się i ekstrahuje maeriał parą, a następnie usuwa się odkażony, suchy lub lekko wilgotny maaeriał ze zbiornika.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się go w jednym lub wielu etapach, gdzie w każdym etapie cyrkułuje w obiegu jedna porcja ekstrahenta, a wodę korzystnie oddziela się od ekstrahenta w sposób ciągły i po każdym etapie przenosi się ekstrahenta do drugiego zbiornika ze skażonym sateriałem lub oczyszcza w celu ponownego stosowania.
3. 3. ^osób według zastrz. 1,znamienny tym, że ekstrakcję prowadzi się z ciągłym oczyszczaniem i ponownym stosowaniem ekstrahenta.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że ekstrahent wciera się z niskowrzących i/lub lotnych, nierozpuszczalnych w wodzie rozpuszczalników lub Meszanin rozpuszczalników o znacznie różniącym się od wody ciężarze właściaym, korzystnie wyższym niz dla widy.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, ze ekstrahent w/biera się spośród drnniarczku węgla lub chlorowcowęglowodoru, koirsystnie chlorek metylenu.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, ze po traktowaniu parą materiał ma temperaturę od 10°C poniżej do 20°C powyżej temperatury wrzenia stosowanego eketrahenta, korzystnie 10°C poi^żej.
7. 7. Układ do odkażania maeriału, znamienny tym, że zażera zestaw składający się ze zbiornika /2/ z urządzeniaml /4, 6/ do wprowadzania i rozprowadzania pary i cieczy, jak również z urządzeniami /0/ do usuwania płynów, pieiwazego rozdzielacza /10/ do wody i eketrahanta, aparatu destylacyjnego /10/, urządzenia chłodzącego /20/ 1 drugiego rozdzielacza /22/ do wody i ekstrahenta oraz zbiornika /24/.
8. 8. U^ład według zastrz. 7, znamienny tym, że posiada dodatkowy zestaw, w którym ekstrahent z urządzeń do usuwania płynów /0/ zawraca się do urządzeń /6/ wprorodzających i rozprowadzających ciecz, przy czym zestaw ten zażera zbiornik /2/ i pompę /12/, a korzystnie także pierwszy rozdzielacz do wody i ekstrahenta /10/.
9. 9. Układ według zastrz. 7 albo 0, znamienny tym, że rozdzielacz lub rozdzielacze do wody i ekstrahenta /10, 22/ są rozdzielaczem! grażtacyjnymi.
10. 10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że jest ruchom^