PL209926B1 - Sposób obróbki szlamu zanieczyszczonego metalami ciężkimi - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki szlamu, zanieczyszczonego metalami ciężkimi i materią organiczną , na przykład takiego, który uzyskuje się z osadów w procesach oczyszczania dróg wodnych lub zanieczyszczonych gleb.

Dobrze znane są problemy, powodowane przez coraz większe ilości szlamu, który jest wyładowywany, poddawany obróbce i przechowywany. Te szlamy są wielorakiego pochodzenia. Pochodzą one, na przykład, z instalacji oczyszczania wody, z pogłębiania lub oczyszczania dróg wodnych lub różnych gałęzi przemysłu, i mogą przyczyniać się do skażenia gleby. Przypadek osadów z oczyszczania dróg wodnych jest szczególnie niepokojący, zważywszy na występujące ilości i ich skażenie substancjami zanieczyszczającymi takimi, jak metale ciężkie i materia organiczna. Duża część dróg wodnych na północy Europy jest obecnie zatarasowana szlamem, który utrudnia ruch statków. Bezpośrednie i pośrednie tego konsekwencje dla ekonomiki i środowiska naturalnego są ogromne. Ponadto jest rzeczą dobrze znaną, że taka niepokojąca sytuacja dróg wodnych jest głównie spowodowana wadami roztworów, obecnie stosowanych do obróbki oraz przechowywania zanieczyszczonego szlamu.

W istocie, wygodny sposób usuwania szlamu polega na wyładowaniu go przez statek na pełnym morzu lub na przetransportowaniu go za pomocą rurociągów do miejsc usuwania odpadków (stawów odstojnikowych). Jednakże wtedy, gdy szlamy są zanieczyszczone metalami ciężkimi lub niebezpieczną materią organiczną, (co ma, na ogół, miejsce w przypadku osadów, pochodzących z oczyszczania dróg wodnych), taki sposób jest oczywiście niedopuszczalny. Zanim zostaną składowane, szlamy należy poddać rzeczywistej obróbce tak, aby próby ich nietoksyczności wypadły zadowalająco. W tym względzie, aby ułatwić manipulowanie i przechowywanie szlamów, ważną rzeczą jest możliwość ich wysuszenia w sposób skuteczny i opłacalny.

Aby poddać obróbce duże ilości szlamu, można zastosować znany sposób zmieszania ich z kwasem fosforowym i poddania mieszaniny procesowi kalcynowania tak, aby zobojętnić metale ciężkie, zawarte w szlamie i zniszczyć materię organiczną (Solvay FR 2815338). Jednakże, wykorzystywanie tego znanego procesu ma wadę, polegającą na tym, że jest on stosunkowo kosztowny, zwłaszcza z powodu zużycia energii, która jest niezbędna do wysuszenia szlamu podczas procesu jego kalcynowania. Ponadto, ciekły stan szlamu, poddanego procesowi fosforanowania, sprawiał trudności podczas pewnych rodzajów manipulowania.

Niniejszy wynalazek pomaga uzyskać sposób obróbki szlamu, który jest bardziej opłacalny, aniżeli wyżej wspomniany znany sposób i, za pomocą którego można szybko przekształcić szlam w produkty, posiadające dostateczną wytrzymałość mechaniczną taką, aby można było nimi łatwo manipulować, na przykład za pomocą narzędzi w miejscach budowania (takich, jak koparki mechaniczne, buldożery, i tym podobne).

W rezultacie, przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki szlamu polegają cy na tym, ż e stosuje się zobojętnianie i spienianie szlamu w tym samym czasie poprzez dodanie kwasu fosforowego w warunkach kontrolowanego mechanicznego mieszania, do otrzymania piany o gęstości od 30 do 90% tej gęstości, którą posiada szlam, następnie prowadzi się etap suszenia tej piany w obszarze zaopatrzonym w środki do cyrkulacji powietrza, i wysuszony szlam poddaje się następnie ewentualnie kalcynowaniu w temperaturze od 550 do 750°C.

Terminem „szlam” określa się jakąkolwiek wodną substancję, zawierającą stałą substancję w zawiesinie. Moż e ona być pochodzenia naturalnego lub moż e być rezultatem dodania wody do sproszkowanej, stałej substancji, otrzymanej, na przykład, za pomocą, mielenia. Kiedy szlam jest pochodzenia naturalnego, zawiera korzystnie muł, błoto i substancję mineralną w zawiesinie (piasek lub nawet gruby żwir). Szlamy, otrzymane wskutek oczyszczania dróg wodnych lub z zanieczyszczonych gleb, stanowią przykłady naturalnych szlamów, do których wynalazek ma zastosowanie. Ponadto, szlamy, otrzymane w rezultacie dodania wody do popiołu po spalaniu lub do resztek po zmiażdżeniu pojazdów silnikowych, stanowią przykłady szlamów sztucznie otrzymanych, do których wynalazek ma zastosowanie. Zakres rozkładu rozmiaru cząstek w zawiesinie, w szlamie może być bardzo szeroki, na przykład od mniej, niż jednego mikrometra do kilkuset mikrometrów, a nawet kilku milimetrów. Szlam często zawiera dużo bardzo drobnych cząstek. Często, 10%, wagowo, suchego szlamu składa się z cząstek o średnicy mniejszej, aniżeli 5 mikrometrów, podczas gdy zawartość cząstek o średnicy większej, aniżeli 500 mikrometrów, może stanowić do kilku procent. Ponadto, histogramy rozmiaru cząstek niektórych szlamów posiadają charakterystykę wielomodalną, to znaczy, ze mają one kilka pików.

PL 209 926 B1

W celu wykorzystania sposobu wedł ug wynalazku, szlamy o zawartoś ci suchej substancji mniejszej, aniżeli 70%, w czasie spieniania, są szczególnie odpowiednie, przy czym zawartość suchej substancji w szlamie określa się, jako procent wagowy suchej substancji, zawartej w szlamie. W niniejszym opisie, zawartość suchej substancji w próbce wyznacza się, obliczając stosunek pomiędzy ciężarem próbki przed i po trwającym 4 godziny pobytem w piecu, ogrzanym do temperatury - 100°C. Zawartości suchej substancji mniejszych, aniżeli 30% lub w pewnych przypadkach 40%, należy korzystnie unikać.

Zgodnie z wynalazkiem, przeprowadza się spienianie szlamu, po czym szlam jest w postaci piany (pod nazwą „piana” należy rozumieć, dla danego materiału wyjściowego, taki stan tego materiału, który posiada gęstość mniejszą, aniżeli materiał wyjściowy). Zasadnicza cecha wynalazku polega na możliwości ułatwienia późniejszego manipulowania szlamem. I rzeczywiście, wynalazcy zauważyli, że po okresie przechowywania, wynoszącego na ogół od 2 do 7 dni, korzystnie od 4 do 6 dni, podczas którego szlam, początkowo w postaci piany, pozostawia się do odstania w normalnych temperaturach otoczenia (ale unikając zamarzania), jego konsystencja jest bliska tej, którą posiada substancja stała. W tym momencie, szlamem można łatwo manipulować za pomocą maszyn w miejscu budowy takich, jak koparki mechaniczne lub spychacze, mimo, że ciągle jeszcze zawiera on dużo wody (zwykle aż do 40%, wagowo). Piany o niskiej gęstości wydają się posiadać najlepszą konsystencję. Gęstość piany powinna wynosić mniej, aniżeli 90% tej gęstości, którą posiadał szlam przed obróbką. Wartości, wynoszące mniej, aniżeli 85%, na przykład mniej, aniżeli 80%, korzystnie mniej, aniżeli 75%, są zalecane. Jest rzeczą korzystną, aby gęstość nie spadała poniżej wartości 50%. Szczególnie odpowiednie są wartości, wynoszące od 55 do 65%.

Spienianie szlamu można powodować za pomocą dowolnej znanej techniki odpowiedniej dla szlamu, poddawanego obróbce. Spienianie można wywołać w szczególności sposobem chemicznym, dodając reagenty, powodujące wydzielanie gazu in situ. W korzystnym przykładzie wykonania, aby otrzymać emisję gazu, stosuje się reakcję kwasu takiego, jak kwas chlorowodorowy, siarkowy lub fosforowy z, na przykład, węglanem. Obserwuje się, że emisja gazowego H2S podczas reakcji fosforanowania poprawia spienianie szlamów. Dodanie lub obecność środków powierzchniowoczynnych, które stabilizują pianę, jest również korzystne. W tym względzie, obserwuje się, że liczba kwasów humusowych obecnych w szlamach, otrzymanych przy oczyszczaniu dróg wodnych wywiera korzystny wpływ na proces spieniania, prawdopodobnie wskutek ich własności, charakterystycznych dla substancji powierzchniowoczynnej. W zależności od rodzaju szlamu, poddawanego obróbce, będzie czynnością właściwą opcjonalne dodanie pewnej ilości środków powierzchniowoczynnych, aby uzyskać pianę, posiadającą gęstość według wynalazku. Doboru najbardziej odpowiedniego środka powierzchniowoczynnego i ilości, którą zależy zastosować, dokonuje się na zasadzie przypadku, w sposób znany per se. Ponadto, jest rzeczą korzystną poddanie szlamu mieszaniu mechanicznemu, w celu uł atwienia spieniania. Intensywno ść mieszania dobiera się zgodnie ze szczególnymi warunkami stosowania sposobu według wynalazku. Korzystnie, mieszanie mechaniczne nie powinno być zbyt intensywne. Powinno się na ogół unikać stosowania śrub mieszających, ponieważ uniemożliwiają one najczęściej uformowanie się piany. Zaleca się stosowanie reaktorów rurowych, które stanowią odcinki rur, zaopatrzone lub nie, w mieszadła statyczne. Należy je korzystnie zaprojektować tak, aby otrzymać czas przebywania (szlamu w reaktorze), wynoszący od 2 do 10 sekund. W każdym przypadku, mieszanie mechaniczne dopasowuje się tak, aby wesprzeć proces spieniania według wynalazku. W niektórych przypadkach korzystnie jest, aby reagent powodujący spienianie, został dodany do szlamu przeciwprądowo względem kierunku jego przechodzenia przez pompę, która to pompa będzie powodować żądane mieszanie mechaniczne. Aby uzyskać optymalną intensywność mieszania mechanicznego, może również być korzystne zastosowanie mieszadeł statycznych.

Zauważono, że fosforanowanie szlamu, połączone z jego spienianiem, umożliwia otrzymanie odpadu, w którym związki toksyczne obecne w szlamie są zobojętnione i w rezultacie, podczas składowania odpadu, te związki toksyczne nie zanieczyszczają naturalnego środowiska w miejscu składowania. Ten przykład wykonania jest szczególnie korzystny w takim przypadku, gdy w skład poddawanego obróbce szlamu wchodzą metale ciężkie. Określenie „metale ciężkie” dotyczy metali, których gęstość jest równa, co najmniej 5 g/cm³, a ponadto berylu, arsenu, selenu i antymonu, zgodnie z powszechnie akceptowaną definicją (Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes; Vol I, CRC Press Inc; 1987; strona 2). Ołów jest szczególnie znaczącym przykładem tych metali, wykazując szkodliwy wpływ na ciało ludzkie. W tym przykładzie wykonania, zobojętnione szlamy mogą również zawierać glin metaliczny. Korzystnie, fosforanowanie wykonuje się poprzez dodanie do szlamu kwasu

PL 209 926 B1 fosforowego. W tym przypadku, spienianie i zobojętnianie można uzyskać łącznie, zwłaszcza dla szlamów, pochodzących z pogłębiania dróg wodnych oraz dla szlamów, otrzymywanych wskutek dodania wody do resztek z miażdżenia pojazdów silnikowych. Ilość dodawanego kwasu fosforowego zależy od dokładnego składu szlamu, poddawanego obróbce, a zwłaszcza od zawartości w nim metali ciężkich. W praktyce, powinno się stosować ilość kwasu, wynoszącą, wagowo, co najmniej 1% (korzystnie 2%), w stosunku do ciężaru suchej substancji. Zaleca się, aby ilość kwasu fosforowego wynosiła mniej, niż 15%. Na ogół, odpowiednie są ilości, w granicach od 2 do 6%.

Zgodnie z korzystnym wariantem wynalazku, szlam poddaje się suszeniu, za pomocą technik powiązanych z kompostowaniem.

W pozostałej części opisu określenie „suchy szlam” oznacza produkt, otrzymany z suszenia piany. Ten produkt nie potrzebuje być dłużej w postaci piany, ponieważ piana ma zwyczaj gęstnieć podczas suszenia. Kompostowanie stanowi dobrze znaną metodę obróbki odpadków, podatnych na fermentację (zdolnych do fermentacji) takich, jak odpadki świeże (surowe). Kompostowanie zasadniczo polega na przechowywaniu odpadków przez długi okres w kontakcie z powietrzem, w temperaturze otoczenia, aby umożliwić rozkład materii organicznej, zawartej w odpadkach, i usunięciu, za pomocą perkolacji, cieczy, którą ta materia zawiera. Zastosowanie, zgodnie z tym przykładem wykonania wynalazku, technik powiązanych z kompostowaniem, do suszenia spienionego szlamu, zawierającego materię organiczną - nawet nie podatną na fermentację - i metale ciężkie umożliwia, nieoczekiwanie, osiągnięcie wysokich zawartości suchej substancji w sposób bardzo opłacalny. Zużycie energii podczas opcjonalnego, następnie, procesu kalcynowania szlamu jest dzięki temu zmniejszone. Suszenie spienionego szlamu za pomocą, technik powiązanych z kompostowaniem, umożliwia nawet wyeliminowanie etapu kalcynowania, kiedy rozkład materii organicznej, który się uzyskuje, jest dostateczny.

W pozostałej części opisu, wyrażenie „suszenie” będzie zawsze oznaczać suszenie za pomocą technik, powiązanych z kompostowaniem. Podczas procesu suszenia, szlam przechowuje się przez okres czasu dostatecznie długi, aby woda wydzieliła się samorzutnie, pod wpływem sił grawitacji.

Niezbędny jest okres suszenia dłuższy, aniżeli 24 godziny. Korzystnie jest, gdy proces suszenia trwa, co najmniej 48 godzin. Suszenie dłuższe, aniżeli przez okres jednego miesiąca okazuje się niepotrzebne. W praktyce, odpowiednie są okresy suszenia, wynoszące od jednego do dwóch tygodni.

Jak wyżej ujawniono wtedy, gdy, zgodnie z wynalazkiem, szlam istnieje w postaci piany, to proces jego suszenia jest łatwiejszy i bardziej skuteczny. Rzeczywiście, poprawiona konsystencja szlamu pozwala na manipulowanie jego masą za pomocą pospolitych maszyn na miejscu budowy i umożliwia, w szczególnoś ci, przekształ cenie go podczas kompostowania. To umoż liwia szybsze osią gnię cie pożądanej zawartości suchej substancji.

Zgodnie z zalecanym wariantem przykładu wykonania, suszenie przeprowadza się w warunkach takich, aby po 12 dniach suszenia, suchy szlam osiągnął zawartość suchej substancji, przekraczającą 65%, korzystnie 70%.

Suszenie przeprowadza się bezpośrednio na ziemi. Jednakże, w korzystnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, pianę umieszcza się na warstwie piasku.

Zgodnie z zalecanym wariantem przykładu wykonania, samą warstwę piasku umieszcza się na membranie nie przepuszczalnej dla wody, aby uniknąć zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi, i pozwolić na odzyskanie wody, uzyskanej ze szlamu, poddanego fosforanowaniu podczas kompostowania. Odpowiednie są membrany, wykonane z tworzywa sztucznego, na przykład polietylenu lub polichlorku winylu.

Suszenie można przeprowadzać na otwartym powietrzu, na zewnątrz, bez ochrony przed działaniem deszczu i zmianami temperatury w szerokim zakresie, pod warunkiem, że temperatura ma wartość wyższą, aniżeli 0°C. Pomimo to, korzystnie stosuje się układ ograniczonego suszenia taki, jak tunel do kompostowania. Takie tunele do kompostowania są dobrze znane w dziedzinie przemysłowej obróbki odpadków organicznych, zdolnych do fermentacji. Tunel do kompostowania jest korzystnie wyposażony w systemy do cyrkulacji powietrza oraz systemy do zbierania i obróbki wydzielonych gazów takich, jak siarkowodór. Siarkowodór korzystnie odzyskuje się i na przykład poddaje obróbce na biofiltrze lub ponownie wprowadza podczas opcjonalnego procesu kalcynowania. Jest rzeczą korzystną, aby tunel do kompostowania zawierał warstwę piasku, umieszczoną na membranie, nie przepuszczalnej dla wody.

Zgodnie z korzystnym przykładem wykonania wynalazku, zwłaszcza wówczas, gdy szlam zawiera dużo materii organicznej lub, gdy ta materia nie uległa w dostatecznym stopniu rozkładowi podczas etapu suszenia, suchy szlam poddaje się kalcynowaniu. Materia organiczna w szlamie może być

PL 209 926 B1 w stanie ciekłym lub w stanie stałym. Może ona zawierać, na przykład, węglowodory apolarne, węglowodory (mono- lub policykliczne) alifatyczne lub aromatyczne i rozpuszczalniki chlorowcowane. Celem procesu kalcynowania jest zniszczenie materii organicznej. Proces kalcynowania prowadzi się na ogół w temperaturze większej, niż 450°C tak, aby materia organiczna uległa zniszczeniu w dostatecznym stopniu. Wskazane jest unikać nadmiernej temperatury, która mogłaby powodować parowanie niektórych spośród metali ciężkich. W praktyce, temperatura kalcynowania jest niższa, aniżeli 1000°C. W korzystnym wariancie sposobu według wynalazku, temperatura kalcynowania jest wyższa, aniżeli 500°C, a niższa, aniżeli 800°C. Aby zniszczyć szczególnie dobrze materię organiczną i odparować tak niewiele metali ciężkich, jak to tylko jest możliwe, należy korzystnie utrzymywać temperaturę kalcynowania zwłaszcza w zakresie od 550°C i 750°C.

Zauważono, że proces kalcynowania prowadzi się korzystnie w atmosferze kontrolowanej.

Aby uzyskać ten skutek, w szczególnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, ta atmosfera jest utleniająca. Taki wariant ułatwia wiązanie zaprawy murarskiej, jak opisano poniżej. W tym przypadku, można zastosować, na przykład, otaczające powietrze. Należy jednak zadbać o to, aby powietrze było dostępne w piecu w dostatecznej ilości.

W innym szczególnym przykł adzie wykonania, ta atmosfera jest redukują ca. Ten przykł ad wykonania jest szczególnie korzystny dzięki temu, że wstrzymuje się tworzenie chromu (VI).

Czas trwania procesu kalcynowania zależy od składu szlamu, poddawanego obróbce i rozmieszczenia materiału w piecu do kalcynowania. Czas ten powinien być również wystarczający do tego, aby uległa zniszczeniu materia organiczna i, kiedy szlam zostanie poddany procesowi fosforanowania, aby wytworzyła się dostateczna ilość pirofosforanu.

W szczególnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, produkt pochodzący z etapu kalcynowania miesza się z wodą, a następnie poddaje się wiązaniu i utwardzaniu. W tym przykładzie wykonania, dodatek redukujący korzystnie wprowadza się do wody mieszającej. Jako przykład, ten dodatek można wybrać spośród żelaza, manganu, związków żelaza (II), związków manganu (II) i soli metali alkalicznych, o działaniu redukującym. Korzystnie stosuje się siarczyn sodowy. Środek redukujący korzystnie dodaje się w ilości, wynoszącej od 0,1 do 1%, wagowo, w stosunku do całkowitego ciężaru suchej substancji, wchodzącej w skład szlamu.

Podczas etapu kalcynowania niektórych szlamów, zwłaszcza tych, które są bogate w kalcyt, tworzą się większe ilości materiałów pucolanowych. W tym przypadku, nie zachodzi potrzeba dodawania lepiszcza hydraulicznego w celu spowodowania wiązania i utwardzania.

Wtedy, gdy lepiszcze hydrauliczne jest niezbędne do spowodowania wiązania i utwardzania, jego dokładny skład nie stanowi parametru bardzo krytycznego. Składa się ono zwykle z cementu portlandzkiego. Materiały pucolanowe takie, jak popiół, pochodzący z wypalania węgla drzewnego, mogą również być odpowiednie. Koniecznie należy dodać, podczas etapu mieszania lepiszcza hydraulicznego z produktem kalcynowania, w zamiarze utworzenia zaprawy murarskiej, taką ilość wody mieszającej, która wystarcza do uzyskania plastycznej masy. Ilość użytego lepiszcza hydraulicznego zależy od różnych parametrów, szczególnie od rodzaju wybranego lepiszcza hydraulicznego, składu szlamu i własności, wymaganych dla produktu końcowego, w procesie obróbki według wynalazku, zwłaszcza jego wytrzymałości mechanicznej. W praktyce, zaleca się często zastosować ilość lepiszcza, stanowiącą, wagowo, więcej, aniżeli 1%, całkowitego ciężaru wyprażonego popiołu. Według wynalazku, jest pożądane, aby ciężar lepiszcza hydraulicznego stanowił mniej, aniżeli 50%, a korzystnie nie więcej, niż 30%.

W korzystnym wariancie sposobu wedł ug wynalazku, stosuje si ę taką ilość lepiszcza hydraulicznego, która stanowi, wagowo, więcej, aniżeli 2%, a mniej, aniżeli 20% produktu kalcynowania.

Postać stałej masy, otrzymanej po utwardzeniu, która może przetrwać kilka dni, jest taka, w jaką formuje się zaprawę murarską. Może ona, na przykład, stanowić brykiety lub bloki sferyczne lub graniastosłupowe. Jest ona zwarta, zasadniczo pozbawiona dodatków gazowych i dzięki temu wykazuje dobre własności mechaniczne, a w szczególności twardość i odporność na uderzenia, które są wystarczające, aby umożliwić jej manipulowanie i składowanie bez trudności.

Stała i zwarta masa otrzymana po utwardzeniu spełnia normy toksyczności dotyczące ługów, wyekstrahowanych według ścisłych procedur takich jak te, które określono za pomocą norm „TL” lub „NEN”.

Francuski test dla potrójnego ługowania „TL” opisano w normie francuskiej XPX 31-210. Protokół dla testu polega na zmieleniu materiału tak, aby mógł przejść przez sito o rozmiarze oczek, równym 4 mm. Ten zmielony materiał poddaje się potrójnemu ługowaniu wodą demineralizowaną, w proporcji cieczy

PL 209 926 B1 do substancji stałej, równej 10, stosując ciągłe mieszanie. Po każdym ługowaniu, mierzy się zawartość metali ciężkich w cieczy wypłukującej dla proszku poddanego testowaniu.

Test holenderski „NEN” polega, częściowo, na drobnym zmieleniu próbki (poniżej 125 μm) i dodaniu do niej wody, w proporcji wody do substancji stałej, równej 50. Próbkę przechowuje się następnie przez trzy godziny przy wartości pH, równej 7, a następnie również przez trzy godziny przy wartości pH równej, 4 (co jest minimalną wartością pH dla wody deszczowej). Wartość pH koryguje się w sposób ciągły za pomocą 1 N roztworu kwasu azotowego (kwasu nietworzącego kompleksów). Zawartość metali ciężkich w fazie ciekłej oznacza się następnie za pomocą analizy.

Zgodnie z testem amerykańskim TCLP (Procedura Ługowania Charakteryzująca Toksyczność), 100 g stałej substancji, po przepuszczeniu przez sito o rozmiarze oczek, równym 9,5 mm, pobiera się i próbkę poddaje działaniu w ciągu 18 godzin, roztworu o objętości 2000 ml, zawierającego 6 g/l CH3COOH + 2,57 g/l NaOH (pH = 4,9). Materiał przefiltrowuje się następnie przez włókno szklane, o średnicy porów, wynoszącej od 0,6 do 0,8 μ^ι.

Sposób według wynalazku można zastosować na przykład:

- do szlamu otrzymanego poprzez sedymentację z wody odpadowej pochodzenia przemysłowego lub komunalnego;

- do szlamu otrzymanego w procesie odkażania gleb takich, jak gleby w niektórych miejscach przemysłowych;

- do szlamu uzyskanego wskutek dodawania wody do pozostałości ze zmiażdżonych pojazdów silnikowych lub do popiołu po spalaniu;

- do osadów, uzyskanych przy pogłębianiu lub oczyszczaniu rzek, stawów, studni lub kanałów ściekowych, i

- do osadów, uzyskanych przy oczyszczaniu dróg wodnych (na przykład portów, jezior, rzek, kanałów).

Wynalazek jest zwłaszcza odpowiedni do szlamu, składającego się z osadów, uzyskanych w wyniku oczyszczania dróg wodnych.

Na fig. 1 przedstawiono porównawczą zmianę zawartości suchej substancji w szlamie podczas jego przechowywania w temperaturze 25°C, stosownie do tego, czy szlam poddawano lub nie poddawano procesowi spieniania według wynalazku.

Wartości na osi Y oznaczają zawartość suchej substancji obliczonej, jako stosunek pomiędzy ciężarem próbki przed i po pobycie w piecu. Perfekcyjnie wysuszona próbka posiada zawartość suchej substancji jako 1 g/g = 1 = 100%.

Wartości na osi X oznaczają czas obróbki i podane są w sekundach. Liczby na osi X należy pomnożyć przez 10000 sekund. Przykładowo, liczba 20 odpowiada czasowi obróbki 20-10⁴ = 200 000 sekund.

Przykłady, których opis następuje niżej, pokazują znaczenie wynalazku.

P r z y k ł a d 1

W przykładzie 1, poddano obróbce próbki szlamu, pochodzącego z pogłębiania dróg wodnych. Skład głównych substancji zanieczyszczających, jako wagową część szlamu, przedstawiono w zamieszczonej dalej tablicy 1:

T a b l i c a 1

Składniki	Zawartość, wagowo, w stosunku do ciężaru suchej substancji
Cd	9 mg/kg
Co	40 mg/kg
Cr	92 mg/kg
Cu	88 mg/kg
Fe	25200 mg/kg
Pb	112 mg/kg
Zn	428 mg/kg
Substancje organiczne	48 mg/kg
Woda	417 g/kg

PL 209 926 B1

Szlam posiada gęstość, równą 1,54 kg/dm³. 5% (w stosunku do ciężaru suchej substancji) kwasu fosforowego o stężeniu 85% dodano do szlamu. Otrzymaną mieszaninę wprowadzono do rurowego reaktora u wylotu, którego mieszanina była w postaci piany, posiadającej gęstość w zakresie od 0,8 do 0,9. Pianę umieszczono następnie w cylindrycznych pojemnikach, o średnicy równej 10 cm i głębokości równej około 1 cm. Pojemniki umieszczono w strumieniu powietrza, o temperaturze, wynoszącej 25°C, i szybkości, równej 1,5 m/s, w ciągu 100 godzin, i podczas tego okresu próbki ważono w sposób ciągły. Wartości zawartości suchej substancji wyprowadzano na podstawie ważenia. Wyniki przedstawiono na fig. 1.

P r z y k ł a d 2 (niezgodnie z wynalazkiem)

W przykładzie 2, przeprowadzono postępowanie takie, jak w przykładzie 1 za wyją tkiem tego, że do szlamu nie dodawano kwasu fosforowego. Wartości zawartości suchej substancji, zmieniające się wraz z upływem czasu, przedstawiono na fig. 1.

Porównanie wyników z przykładów 1 i 2 ilustruje wpływ spieniania według wynalazku na zmianę wraz z upływem czasu, zawartości suchej substancji w poddanym obróbce szlamie.

P r z y k ł a d 3 (zgodnie z wynalazkiem)

W przykł adzie 3, poddano obróbce próbki szlamu, zebranego z miejsca rozprzestrzeniania się szlamu wskutek pogłębiania. Skład głównych substancji zanieczyszczających wyrażony, jako wagowa część szlamu, przedstawiono w zamieszczonej dalej tablicy 2:

T a b l i c a 2

Składniki	Zawartość, wagowo w stosunku do ciężaru suchej substancji
Cd	1,9 mg/kg
Co	14 mg/kg
Cr	95 mg/kg
Cu	100 mg/kg
Ni	22 mg/kg
Pb	78 mg/kg
Zn	385 mg/kg
Materia organiczna	31 mg/kg
Woda	420 g/kg

₃

Szlam posiada gęstość, równą 1,67 kg/dm³. 2,5% (w stosunku do ciężaru suchej substancji) kwasu fosforowego dodano do szlamu. Fosforanowany szlam przepompowano następnie za pomocą perystaltycznej pompy i wprowadzono na przeźroczyste kolumny, posiadające wysokość, równą 1220 mm, a ś rednicę , równą 100 mm. Kolumny zablokowano u dolnej podstawy siatk ą drucianą , posiadając ą otwory o średnicy 1 mm, i pokrytą tkaniną. Samą tkaninę przykryto warstwą piasku (o grubości około 1 cm). Gęstość szlamu, który był w postaci piany, wyprowadzano następnie z pomiarów wysokości piany w kolumnie i jej ciężaru. Otrzymano wartość, wynoszą c ą 1,4 kg/dm³. W tym momencie, zawartość suchej substancji wynosiła 50%. Po 4 dniach przechowywania w kolumnie, w temperaturze, wynoszącej 30°C, gęstość wzrastała aż do 1,7 kg/dm³, a zawartość suchej substancji wynosiła 52,9%.

Na końcu okresu przechowywania, próbki poddawano testowi ługowania „TCLP, wyżej określonemu. Wyniki testu przedstawiono w tablicy 3 (w mg/l):

T a b l i c a 3

PH	Cd	Cu	Ni	Pb	Zn	P04
4,9	<0,005	<0,05	<0,05	<0,04	0,9	1010

P r z y k ł a d 4 (niezgodnie z wynalazkiem)

W przykł adzie 4, przeprowadzono postę powanie takie, jak w przykł adzie 3 za wyj ą tkiem tego, że ani szlamu nie spieniano, ani nie poddawano go procesowi fosforanowania. Podczas jego wprowadzania na kolumny, szlam nie był w postaci piany, a jego gęstość wynosiła 1,67 kg/dm³.

PL 209 926 B1

Po wysuszeniu, szlam poddano testowi TCLP. Wyniki przedstawiono w tablicy 4: T a b l i c a 4:

PH	Cd	Cu	Ni	Pb	Zn	P04
5,3	0,012	0,18	0,05	0,06	5,5	<1

Porównanie tablic 3 i 4 pokazuje zobojętnienie metali ciężkich, które otrzymano.

P r z y k ł a d 5 (zgodnie z wynalazkiem)

W przykładzie 5, przeprowadzono postę powanie takie, jak w przykładzie 3 za wyją tkiem tego, ż e do szlamu dodano 7,2% (w stosunku do ciężaru suchej substancji) kwasu fosforowego o stężeniu 85%. Po jego wprowadzeniu na kolumny, gęstość piany wynosiła 1,01 kg/dm³, co stanowiło około 70%, gęstości szlamu przed fosforanowaniem, a zawartość w nim suchej substancji wynosiła 50%. Po 6 dniach przechowywania w kolumnie, gęstość wzrastała aż do 1,4 kg/dm³. W tym momencie, zawartość suchej substancji wynosiła 59,4%. Pianę przeniesiono następnie do miseczek i ponownie wprowadzono na kolumny. Po tej manipulacji, która imituje odwracanie szlamu, szlam ponownie przechowywano w ciągu 6 dni. Na końcu tego sześciodniowego okresu, zawartość suchej substancji wynosiła 71,2%.

Claims (7)

1. Sposób obróbki szlamu zanieczyszczonego metalami ciężkimi, znamienny tym, że stosuje się zobojętnianie i spieniania szlamu w tym samym czasie poprzez dodanie kwasu fosforowego w warunkach kontrolowanego mechanicznego mieszania, do otrzymania piany o gęstości od 30 do 90% tej gęstości, którą posiada szlam, następnie prowadzi się etap suszenia tej piany w obszarze zaopatrzonym w środki do cyrkulacji powietrza, i wysuszony szlam poddaje się następnie ewentualnie kalcynowaniu w temperaturze od 550 do 750°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gęstość piany wynosi mniej niż 85% tej gęstości, którą posiada szlam.

3. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że gęstość piany wynosi od 55 do 65%.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pianę suszy się za pomocą technik powiązanych z kompostowaniem.

5. Sposób według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że prowadzi się suszeni przez 12 dni, do uzyskania zawartości suchej substancji w szlamie o wartości przekraczającą 65%.

6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że proces suszenia przeprowadza się w tunelu do kompostowania zawierającym warstwę piasku, umieszczoną na membranie nie przepuszczalnej dla wody.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkt otrzymany w procesie kalcynowania miesza się następnie z wodą i poddaje zestalaniu i utwardzaniu.