PL167006B1

PL167006B1 - Sposób regeneracji gleby PL PL PL

Info

Publication number: PL167006B1
Application number: PL92300588A
Authority: PL
Inventors: Michael Beyer; Afferden Manfred Van; Theo Tebruegge; Rainer Jockers
Original assignee: Bergwerksverband Gmbh
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1995-07-31
Also published as: DE4106922A1; DE59200598D1; CZ128593A3; ATE112497T1; EP0574453A1; HUT68524A; EP0574453B1; WO1992015372A1; DK0574453T3; SK69393A3; HU9300276D0

Abstract

1. Sposób regeneracji gleby, w którym skazenie zawarte w glebie usuwa sie na drodze plukania gleby, klasyfikowania, sortowania wedlug gestosci i/lub flotowania, przy czym do gleby tej w zaleznosci od oznaczonej zawartosci substancji szkodliwych dodaje sie srodek adsorpcyjny i starannie miesza sie z ta gleba, znam ienny tym, ze uprzednio oznacza sie zawartosc tworzywa lekkiego i najdrobniejszego ziarna, a do tej gleby w zaleznosci od oznaczonej zawartosci organicznych substancji szkodliwych i tworzywa lekkiego dodaje sie gruboziarnisty srodek adsorpcyjny. PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu regeneracji gleby.

Z publikacji Karl J. Thome-Kozmensky, Altlasten 3, EF-Verlag fur Energie-und Umwelttechnik GmbH, Berlin, 1989, strony 561 do 578, znane jest oczyszczanie skażonych gleb, tak zwanych zużytych odłogów, na drodze płukania gleby z kolejno następującymi klasyfikowaniem, sortowaniem według gęstości i/lub flotowaniem, gdyż stwierdzono, że obecne w glebie substancje szkodliwe mogą nagromadzone występować zarówno we frakcji najdrobniejszego ziarna, jak i w tworzywie lekkim.

W urządzeniach pilotowych można było usuwać węglowodory wielopierścieniowe, węglowodory chlorowane i związki aromatyczne według składników 3, 4 i 5 z tak zwanej listy holenderskiej. Jako tworzywo lekkie ujawniono drewno, żużel, węgiel, koks i frakcje tworzywa sztucznego.

Warunkiem dla całkowitego oczyszczenia według tego sposobu jest, żeby gleba była przepojona tworzywem lekkim i żeby substancje szkodliwe występowały ilościowo związane w tym tworzywie lekkim. Jeśli w glebie jest obecne tworzywo lekkie, to jest ono z reguły zawarte tylko w najwyższych warstwach gleby. W lokalizacji odłogów zużytych są jednakże obciążone substancjami szkodliwymi również głębiej leżące warstwy gleby.

Gleba, która ma być regenerowana według sposobu zgodnego ze stanem techniki, może wykazywać tylko nieznaczny udział ziarna najdrobniejszego w pyłku piaskowym (2-63 gm) i glinie (>2 gm). W przypadku udziału ziarna najdrobniejszego w ilości np. 50% można taką glebę tylko w 50% oczyścić na drodze oddzielenia ziarna najdrobniejszego i w nim zawartego skażenia. Postępowanie takie jest nieodpowiednie.

Za pomocą tego znanego sposobu nie można zatem oczyścić przeważającej ilości gleby skażonej.

Nadto z nie opublikowanego opisu De-OS nr 40 04 368 znane jest zmieszanie gleby przed lub podczas procesu płukania z drobnoziarnistymi węglowymi substancjami, zwłaszcza z koksem, i następnie za pomocą mechanicznych lub fizycznych sposobów oddzielanie z materiału płukanego tych węglowych substancji z nagromadzonymi na nich substancjami szkodliwymi.

W przypadku tego postępowania niedogodnością jest to, że drobnoziarniste substancje węglowe można od najdrobniejszego ziarna gleby oddzielić tylko z dużymi nakładami i nie ilościowo.

Za podstawowe zadanie wynalazku przyjęto dla wszystkich gleb i warstw gleby, niezależnie od ilości i rodzaju tworzywa lekkiego i udziału ziarna najdrobniejszego, osiągnięcie dekontaminacji wystarczającej dla danego celu stosowania.

167 006

Zadanie to rozwiązuje się dzięki cechom przedstawionym w części znamiennej zastrzeżenia 1.

Dzięki próbom stwierdzono, że za pomocą sposobu według wynalazku można uzdrawiać praktycznie wszystkie skażone gleby.

Zanieczyszczone gleby lokalizacji odłogów zużytych mogą wykazywać duże różnice pod względem rodzaju i stężenia występującego skażenia, toteż w pierwszym etapie następuje analiza właściwości gleby, ważnych dla dekontaminacji. Do tej charakterystyki należą obok rodzaju, stężenia i rozproszenia substancji i szkodliwych w glebie także rozkład ziarnowy pyłu i określenie udziału tworzywa lekkiego. Z różnicy zawartości i całkowitej substancji szkodliwych i zawartości substancji szkodliwych tworzywa lekkiego oznacza się zawartość wolnych substancji szkodliwych.

Z analiz tych wynika ilość dodatku środka adsorpcyjnego. Przy czym ilość dodatku oblicza się tak, żeby pojemność tego środka adsorpcyjnego wystarczyła dla zmniejszenia zawartości substancji szkodliwej do poziomu zamierzonego celu uzdrowienia gleby.

Tę określoną ilość środka adsorpcyjnego wprowadza się do gleby i starannie miesza z glebą. Dodawanie to może następować drogą rozsiewania lub wymieszania za pomocą konwencjonalnych narzędzi rolniczych, a po wykopaniu gleby może być przeprowadzone w maszynach mieszarkowych.

Po dodaniu środka adsorpcyjnego i jego zmieszaniu z glebą tę mieszankę heterogeniczną stale lub w mniej lub bardziej częstej kolejności miesza się starannie, aby zapewnić szybką i zupełną adsorpcję substancji szkodliwych na środku adsorpcyjnym. Potrzebny czas może wynosić od kilku godzin do kilku dni i jest, tak jak wymagana częstość procesu mieszania, zależny od stopnia i rodzaju skażenia i od typu gleby.

W dalszym etapie postępowania środek adsorpcyjny i ewentualnie w glebie zawarte tworzywo lekkie usuwa się drogą sobie znanego sposobu płukania gleby, takiego jak klasyfikowanie, sortowanie według gęstości i/lub flotowanie. Oczyszczona frakcja gleby stanowi tym większy udział, natomiast substancje szkodliwe występują zatężone w małym udziale całej ilości.

Jako środki adsorpcyjne są odpowiednie: koks, węgiel, aktywny węgiel/-koks, usieciowane tworzywa sztuczne o dużych oczkach, tworzywa naturalne (kora, drewno) i/lub żużel.

Szczególnie odpowiednim okazał się węgiel aktywny o dużej pojemności adsorpcyjnej. Ze względu na dość wysoką cenę węgla aktywnego można z powodów ekonomicznych stosować inne znane środki adsorpcyjne, by osiągnąć stopień dekontaminacji potrzeby dla uzdrowienia gleby.Ma to miejsce, zwłaszcza w przypadku, gdy nie wymaga się wysokiej pojemności adsorpcyjnej węgla aktywnego, np. gdy jako skażenie występują takie substancje szkodliwe, które na materiale gleby adsorbują się tylko słabo, albo gdy sposób, ograniczony do górnych warstw gleby, można przeprowadzać traktowaniem in situ, trwającym co najmniej kilka tygodni.

Wynalazek bliżej objaśnia się następnie za pomocą przykładów.

Przykład porównawczy 1: Z gleby, która pochodzi z górnej warstwy gruntowej z lokalizacji koksowni i zawiera 12% pyłu piaskowego, usunięto drogą przesiewania stały materiał gruboziarnisty > 10 mm. 1 kg tej odsianej gleby (gleba 1) zadano za pomocą 1 litra 50% wagowo roztworu jodku potasowego (gęstość 1,6 g/cm³) i wytrząsano w ciągu 30 minut. Następnie glebę poddano sortowaniu według gęstości i otrzymano wypływającą u góry frakcję substancji szkodliwych oraz osadzoną frakcję glebową (oczyszczona gleba 1). W celu określenia stopnia dekontaminacji gleby zanalizowano za pomocą chromatografii gazowej lub ciśnieniowej chromatorgafii cieczowej w próbkach glebowych wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, wyszczególnione przez agencję US-Environmental Protection Agency (EPA) na liście priority pollutant (M. A. Callahan i współpracownicy (1979) Water-related environmental fate of 129 priority pollutans, EPA-Report -440/4-79-0296). Wyniki badań zestawiono w tabeli 1.

167 006

Tabela 1

Wyniki badań na glebie 1

Badania	Frakcje
gleba 1	gleba 1 oczyszczona	frakcja substancji szkodliwych
Tworzywo lekkie (mikroskopia)	b wiele	mało	wyłącznie
Masa substancji suchej [g]	1000	862	136
Suma PAK według EPA [mg/kg]	1177	191	6978
Benzo[a]piren [mg/kg]	107	18	625
Stopień dekontaminacji gleby [%]		84

Gleba 1 zawiera frakcję tworzywa lekkiego, której oddzielenie prowadzi do stopnia dekontaminacji równego 84%. Glebę 1 można zatem oczyszczać za pomocą sposobu zgodnego ze znanym stanem techniki.

Przykład porównawczy 2: Glebę, która pochodzi z dolnej warstwy lokalizacji koksowni i zawiera 47% pyłu piaskowego, poddaje się takiej obróbce, jak opisano w przykładzie porównawczym 1. Wyniki badań zestawiono w tabeli 2. Z tabeli tej widać, że drogą sortowania według gęstości nie może osiągnąć żadnej dekontaminacji gleby.

T a b e l a 2

Wyniki badań na glebie 2

Badania	Frakcje
gleba 2	gleba 2 oczyszczona	frakcja substancji szkodliwych
Tworzywo lekkie (mikroskopia)	nie	nie	nie
Masa substancji suchej [g]	1000	994	2
Suma PAK według EPA [mg/kg]	380	382	nie znaleziono
Benzo[a]piren [mg/kg]	6	6	nie znaleziono
Stopień dekontaminacji gleby [%]		0

Przykład 3. Do osuszonego skażonego materiału gleby (gleba 2) o uziarnieniu <10 mm dodano 10% wagowych węgla aktywnego (o gęstości i nasypowej 450 g/l, 2 mm). W celu adsorpcji węglowodorów PAK, występujących w glebie, mieszaninę tę przeprowadzono w stan zawiesiny z 50% wagowymi wody i wytrząsano w ciągu 7 dni. Oddzielenie gleby od środka adsorpcyjnego następowało drogą sortowania według gęstości, tak jak opisano w przykładzie porównawczym 1. Wyniki badań zestawiono w tabeli 3. Osiąga się stopień dekontaminacji gleby równy 65%. Wartość-PAK oczyszczonej gleby 2 plasuje się poniżej wartości dla kategorii C z cytowanej listy holenderskiej.

Tabela 3

Wyniki badań na glebie 2

Badania	Frakcje
gleba 2	gleba 2 oczyszczona	frakcja substancji szkodliwych
Masa substancji suchej [g]	1100	994	108
Suma PAK według EPA [mg/kg]	379	131	2161
Benzo[a]piren [mg/kg]	5	2	29
Stopień dekontaminacji gleby [%]		65

167 006

Przykład 4. Glebę, która pochodzi z górnej warstwy gruntu z lokalizacji koksowni (gleba 3) i zawiera 36% pyłu piaskowego i 6,3% tworzywa lekkiego, rozdzielono drogą sortowania, tak jak opisano w przykładzie porównawczym 1. Glebę tę można było, jak wynika z tabeli 4, zdekontaminować do stopnia 41 %. Wykazuje ona zawartość-PAK równą 603 mg/kg, która plasuje się wyraźnie powyżej granicznej wartości kategorii C z listy holenderskiej rzędu 200 mg/kg. Taką samą glebę zadano za pomocą 10% wagowych środka adsorpcyjnego (węgiel aktywny 450 g/l, 2 mm) i mieszaninę tę przeprowadzono w stan zawiesiny z 50 ilością wody oraz wytrząsano w ciągu 7 dni. Następnie glebę rozdzielono drogą sortowania według gęstości. Stopień dekontaminacji, jak wynika z tabeli 4, można było podwyższyć do 86%. Przykład ten dowodzi, że w glebie, która otrzymuje tworzywo lekkie, dekontaminacja sposobem według wynalazku polepsza się około dwukrotnie. Zawartość-PAK oczyszczonej gleby 3 plasuje się poniżej wartości dla kategorii C z listy holenderskiej.

Tabela 4

Wyniki badań na glebie 3

Badania	Frakcje
gleba 3	gleba 3 oczyszczona	frakcja substancji szkodliwych
bez środka adsorpcyjnego
Tworzywo lekkie (mikroskopia)	wiele	mało	wyłącznie
Masa substancji suchej [g]	1000	937	63
Suma PAK według EPA [mg/kg]	1022	603	6650
Benzo[a]piren [mg/kg] Stopień dekontaminacji gleby [%]	13	8 41	71
ze środkiem adsorpcyjnym
Masa substancji suchej [g]	1110	934	176
Suma PAK według EPA [mg/kg]	941	131	5106
Benzo[a]piren [mg/kg] Stopień dekontaminacji gleby [%]	14	2 86	67

Przykład 5. Dwie gleby, które pochodzą z dolnej warstwy gruntu z lokalizacji koksowni i zawierają 29% pyłu piaskowego (gleba 4) bądź 47% pyłu piaskowego (gleba 5), zadano różnymi śodkami adsorpcyjnymi (10%wagowych; 50% wagowych wody). Po 7 dniowym traktowaniu każdą z gleb rozdzielono za pomocą sortowania według gęstości. Wyniki zestawiono w tabeli 5. W zależności od gleby i od zastosowanego środka adsorpcyjnego stopnie dekontaminacji mieściły się w zakresie 29-93%.

Tabela 5

Stosowanie różnych środków adsorpcyjnych do dekontaminacji gleby
Gleba	Środek adsorpcyjny	Uziarnienie [mm]	Gleba PAK [mg/kg]	Gleba oczyszczona PAK [mg/kg]	Stopień dekontaminacji gleby [%]
4	węgiel aktywny	2	2990	198	93
4	koks z węgla brunatnego	2-4	3005	870	71
5	kauczuk silikonowy	2-5	485	107	78
5	antracyt	1,6-2,5	482	342	29

167 006

Przykład 6. Glebę, która pochodzi z górnej warstwy gruntu nasycalni drewna (gleba 6, piaszczysta gleba o zawartości 3% pyłu piaskowego bez frakcji tworzywa lekkiego), o zawartości 5% wody starannie zmieszano z różnymi środkami adsorpcyjnymi (10% wagowych) i bez dalszego mieszania składowano w ciągu 42 dni. Po tym oddzielenie środka adsorpcyjnego od materiału gleby następowało drogą sortowania według gęstości. Wyniki zestawiono w tabeli

6. Na drodze tego traktowania można było za pomocą tych wszystkich środków adsorpcyjnych osiągnąć stopień dekontaminacji > 85%.

Tabela 6

Stosowanie różnych środków adsorpcyjnych do dekontaminacji gleby.

Środek adsorpcyjny	Uziarnienie [mm]	Gleba PAK [mgkg]	Gleba oczyszczona PAK [mg/kg]	Stopień dekontaminacji gleby [%]
Węgiel aktywny	2-5	272	<10	>96
Koks z węgla brunatnego	2-4	279	<10	>96
Silikon-	2-5	291	24	92
Antracyt	1,(6-2,5	285	25	91
Ściółka korowa	<5	297	36	87

Przykład 7. Suchy, skażony materiał gruntowy (gleba4, bez frakcji tworzywa lekkiego) zadano za pomocą 10% wagowych węgla aktywnego i 50% wagowych wody i wytrząsano w ciągu różnego okresu czasu. Wyniki przedstawiono na figurze 1. Po upływie 7 godzin na węglu aktywnym zaadsorbowało się 50% węglowodorów PAK. Po 72 godzinnym trwaniu obróbki można było osiągnąć stopień dekontaminacji powyżej 80%. Jak wynika z tabeli 5 (przykład 5) dla gleby 4 w przypadku stosowania węgla aktywnego, po 168 godzinach (7 dni) trwania obróbki osiąga się stopień dekontaminacji 93%.

Przykład 8. Suchy, skażony materiał gruntowy (gleba 4, bez frakcji tworzywa lekkiego) zadano za pomocą 50% wagowych wody i różnych ilości węgla aktywnego i wytrząsano w ciągu 24 godzin. Wyniki przedstawiono na figurze 2. Za pomocą 1% wagowego węgla aktywnego można było po upływie 24 godzin osiągnąć stopień dekontaminacji 50%. Przykład ten dowodzi, że daleko sięgającą dekontaminację można uzyskać za pomocą wprowadzenia małych ilości węgla aktywnego. Z przykładów 7 i 8 wynika, że zamierzone w przypadku dekontaminacji obniżenie zawartości-PAK w glebie można osiągnąć za pomocą następujących wariantów postępowania: Na drodze przedłużenia trwania obróbki można, jak to wynika z przykładu 7, podwyższyć stopień dekontaminacji. Możliwe jest na drodze powtórzenia traktowania świeżym środkiem adsorpcyjnym osiąganie w jednostce czasu wyższego stopnia dekontaminacji. Z przykładu 8 można wywnioskować, że podwyższenia ilości środka adsorpcyjnego można podwyższyć stopień dekontaminacji. W zależności od będącego do dyspozycji czasu uzdrawiania gleby i od kosztów środka adsorpcyjnego ustala się wariant postępowania najkorzystniejszy dla zamierzonego celu uzdrowienia gleby.

167 006

Fig. 2 Wpływ zastosowanej ilości węgla aktywnego na stopień dekontaminacji (Przykład 8)

Figura

Węgiel aktywny (% wag.)

167 006

Fig. 1 Wpłyv czasu obróbki na stopień dekontaminacji (Przykład 7)

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób regeneracji gleby, w którym skażenie zawarte w glebie usuwa się na drodze płukania gleby, klasyfikowania, sortowania według gęstości i/lub flotowania, przy czym do gleby tej w zależności od oznaczonej zawartości substancji szkodliwych dodaje się środek adsorpcyjny i starannie miesza się z tą glebą, znamienny tym, że uprzednio oznacza się zawartość tworzywa lekkiego i najdrobniejszego ziarna, a do tej gleby w zależności od oznaczonej zawartości organicznych substancji szkodliwych i tworzywa lekkiego dodaje się gruboziarnisty środek adsorpcyjny.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek adsorpcyjny stosuje się koks, węgiel, aktywny węgiel/koks, usieciowane tworzywa sztuczne o dużych oczkach, tworzywa naturalne (kora, drewno) i/lub żużel.