RS104A - Proces tretiranja zemljišta zagađenog organskim jedinjenjima - Google Patents

Abstract

Opisan je poboljšan proces uklanjanja organskih zagađivača iz zemlje ekstrakcijom sa lipofilnim rastvaračem, pri čemu se poboljšanje ogleda u činjenici da se prečišćena zemlja tretira vodom kako bi se uklonili zaostali rastvarač. Ovaj porces omogućava potpuno uklanjanje rezidulanog rastvarača iz prečišćene zemlje, što omogućava vraćanje zemlje okolini, uz malu potrošnju energije i veće bezbednosti procesa proizvodnje.

Description

Proces tretiranja zemljišta zagađenog organskim jcdinjenjima

Ovaj pronalazak se odnosi na postupak tretiranja zemljišta zagađenog organskim jedinjenjima.

Tačenije, ovaj pronalazak se odnosi na unapređen proced uklanjanja organskih zagađivača iz zemljišta ekstrakcijom lipofilnim rastvaračima, gde se napredak ogleda u činjenici daje prečišćeno zemljište tretirano vodom radi uklanjanja rezidualnog rastvarača.

Problem zemljišta kontaminiranog organskim zagađivačima kao što su ugljovodonici, polinuklearni aromati, organohlorisani proizvodi postaje sve veći u industrijalizovanim zemljama, ne samo po pitanju uticaja zagađivača na zemljište i podzemne vode, već i po pitanju potrebe za regeneracijom površina za moguću industrijsku ili civilnu upotrebu. Drugi problem, koji je tupičan za uljnu industriju, je tretiranje otpada od sečenja pre nego što se bace u more.

Postoji brojni izvori zagađivanja i različite karakteristike osnovnih predmeta zagađivanja. Ove okolnosti upućuju na poterbu za širokim spektrom mogućih rešenja.

Tehnologije koje su generalno prihvaćene za tertiranje zemljišta su: ispiranje zemljišta, bioremedijacija i solidifikacija/stabilizacija.

Izraz ispiranje zemljišta se odnosi na tehnike ispiranja pomoću vode, po potrebi sadrže površinski aktivne supstance.

Ispiranje zemljišta koristi tendenciju zagađivača da se vezuju, ili hemijski ili fizički, za fine čestice sedimenta. Ove čestice se mogu odvojiti od ostatka matriksa na načine koji su manje ili više složene serije procesa razdvajanja zasnovanih na razlici u dimenvijama, gustim ili površinskim osobinama. Sa ovom tehnologijom, razdvajanje je dobijeno za fino zagađenje frakcije i grubo dekontaminirane frakcije.

Finije čestice ovako razdvojene predstavljaju samo malu frakciju inicijalno zagađene količine, ali sadrži najveći deo zagađivača.

Ispiranje zemljišta je tehnologija koja proizilazi iz borjnih situacija za redukovanje količine opasnih materijala koji se deponuju na stovarištima i regeneracijom dela troškova tretiranja prodajom grubljih frakcija dobijenih kao materijal za izgradnju.

Ovaj postupak ima i velike nedostatke koji proizilaze iz potrebe za primenom velike količine agensa za ekstrakciju i teškoća vezanih za regeneracijom korišćenih aditiva.

Biološke tehnike tretiranja su ograničene biodegradabilnih jedinjenja i ne-toksičnim koncentracijama i veoma su ugrožene dužinom trajanja potebnog za kompletiranje procesa tretiranja.

Proces solidifikacije/stabilizacije se sastoji u dodavanju hidrauličnog liganda sedminetu, na primer Portland cement. Ovime zagađivači su fizički blokirani unutar cementnog matriksa i ne mogu više da migiriraju u okolinu.

U nekim procesima, kao dodatak cementu, dodaju se specifični aditivi, koji mogu da reaguju sa zagađivačima i transformišu u manje toksične ili manje mobilne vrste.

Ovaj tip tehnologije ima taj nedostatak što proizvodi povećanu zapreminu materijala koji se tretira (sediment + ligand) i u svakom slučaju ne garantuje dugotrajnu stabilnost krajnjeg proizvoda.

Procesi tretiranja zasnovani na ekstrakciji rastvaračem odabranim na primer od metilen hlorida, razredenim C2-C4ugljovodonicima ili superkritičnim tečnostima, su takođe poznati u tehnici.

Primenljivost i efikasnost ovih procesa bez obzira što su limitirani prisustvom finih čestica u velikom procentu i velikim sadržajem vode koji su generalno karakterisitčni za neke vrste zemljišta.

Da bi se prevazišli ove nedostatke, procesi ,koji su prdloženi u tehnici, za tertiranje zemljišta sa visokim sdržajem vode, koji su zasnovani na primeni smeše za ekstrahovanje koja se sastoji od para rastvarač/ko-rastvarač u takvim proporcijama da obrazuju jednu fazu sa vodom koja se nalazi u zemlji (U.S. 5,585,002) ili jednog rastvarača, poežljno etil acetata (IT 1298,543).

Tačnije, prema ovim procesima, zemljište posle ekstrakcije sa organskim rastvaračem i dekantovanja se zatim suši kako bi se uklonio ostatak rastvarača koji je prisutan u količini koja se generalno kreće od 3 do 10%.

U ovu svrhu, korišćena je oprema koja ja zbog bezbednosti vezanih za zapaljivost rastvarača i smanjenu emisiju u okolinu, mora biti inaktivirana azotom i opremljena odgovarajućim sistemom za prihvatanje praha. Dalje, zbog malog koeficijenta izmene zemlje, ova oprema zahteva zančajnu termalnu površinu za izemnu, veliki učinak i visoke temperature koje mogu da uzrokuju izmene u pedološkim karakteristikama zemlje, ugrožavajući time mogućnost vraćanja na originalno mesto.

Nađeno je da tretiranjem zemljištaposle ekstrakcije rastvaračem i dekantovanja, sa dovoljnom količinom vode za rastvaranje rezidulanog rastvarača, moguće je razdvojiti iz ovako formirane disperzije, vodenu fazu, koja sadrži rastvarač i čvrstu fazu u kojoj je rezidulani rastvaarač sveden na minimalnu koncentraciju koje je tolika da omogućava vraćanje u okolinu.

Rastvarač koji sadrži gore navedenu vodenu fazu može se regenerisati jednostavnim uparavanjem uz smanjeno korišćenje energije, i nije više neophodno zagrevati celu masu zemljišta.

U skladu sa ovim, predmet ovog pronalaska se odnosi na uklanjanje organskih rastvarača iz zemljišta koje sdrži vodu u količinama od 10% do granice zasićenja polja , a sastoji se od sledećih faza: (a) mešanja zemljišta sa lipofilnim rastvaračem; (b) uklanjanje dekantovanjem ili rzdvajanje tečne faze, koaj sadrži zagađivače

i rastvarač, od čvrste faze koja se sastoji od tretiranog zemljišta.

(c) Regeneracija rastvarača iz tečne faze dobijene u (b) fazi, destilacijom i recirkulacijom u fazi (a); (d) Klesanjem čvrste faze razdvojene u fazi (c) sa vodom u takvom odnosu da

potpuno rastvori ostatke rastvarača;

(e) Razdvajanje čvrste faze, dekantovanjem , koje se sastoji od ispranog

zemljišta i vodene faze zasićene rastvaračem.

(f) Uklanjanje vode iz čvrste frakcije dobijene u fazi (e);

i

(g) regeneracija rastvarača iz vodene faze uparavanjem i vraćanjem u fazu (a).

Različite vrste zemljišta se mogu koristiti u procesu i sa različitim pedološkim karakteristikama, i sa visokim sadržajem peska i sa glinenim komponentama. Važno je kontrolisati da se sadržaj vode prisutne u zemlji regeneriše približno do kapaciteta u svog zemljištu. U sličaju zemljišta sa manjim sadržajem vlage, materijal bi tebalo prvo nakvasiti.

Ovim procesima su obično tretirana zemljišta sa ilovačom ili umerena mešavina zemljišta , sa sadržajem čestica od 10 do 50% (u odnosi na suvu težinu) sa veličinom čestica manjim od 63um i sadržajem vode od 10 do 60%, težinskih.

U fazi (a), težinski odnos rastvarač/zemljište je u opsegu od 0.2 do 0.5, poželjno 0.5 do 1. U procesu, sa kontinualnom brzinom protoka u kontra toku odnos rastvarač/zemljište se kreće od 0.2 do 0.5.

Ova faza se generalno odvijana sebnoj temperaturi u periodu od 10 do 120 minuta.

Prema ovom pronalasku, rastvarači koji su korišćeni u procesu su odabrani tako da budu ne-toksični i isparljivi, da nisu skupi i da su lako dostupni.

Primeri liofilnih rastarača koji su pogodni za primenu u ovom pronalasku su etil acetat i petol etar. Za potrebe ovog pronalaska, preferentan je etil acetat.

Faze (a) do (e) procesa prema ovom pronalasku, mogu se ponavljati nekoliko puta, po potrebi.

Ekstrakcija sa rastvaračima prema fazi (a) se može sprovesti sa serijskim ili kontinualnim procesom. U prvom slučaju, oprema se sasstoji od industrijskog sistema za mešanje kao što je plužno mešanje, mešanje lopaticama i mešanje u rotirajućem bubnju, u koji se sipa količina zemljišta koje se tretira, zajedno sa rastvaračem, mešanjem u vremenskom periodu neophodnom za ekstrahovanje zagađivača.

U slučaju kontinualnog procesa, oprema za ekstrakciju se sastoji od pužastog sistema u kojem se rastvarač i zemlja transportuju u supreotnom smeru. Poslednji navoj razdvaja zemlju od rastvarača.

Razdvajanje prema fazi (b) se odvija neposredno posle zaustavljanja mešanja usled činjenice da se fine frakcije zemlje nalaze kao aglomerati i samo mali deo prolazi u rastvarač za ekstrakciju.

Na ovaj način, dobijena je zemlja , koja je prečišćena od zagađivača, sadrži i grubu frakciju i finu frakciju, sa 3-10% rezidulanog rastvarača i tečne frakcije koja sadrži zagađivače.

U fazi (c) procesa prema ovom pronalasku, čvrsta faza je isprana vodom kako bi se omogućila regeneracija preostalog rastvarača za ekstrakciju, a koji ima rastvorljivost u vodi od 8.7% (z/z); zatim je ovako regenerisan rastvarač ponovo korišćen u fazi (a) procesa prema ovom pronalasku.

U slučaju serijskog procesa, ispiranje sa vodom se izvodi u istoj opremi koja se koristi za ektrahovanje u fazi (a), dodavanjem vode u sistem posle odvajanja rastvarača, dekantovanjem. Kontinualnim procesom, ispiranje vodom se može postići u pogodnom mikseru ili u dodatnom navoju u koji su zemlja i voda dodavani na suprot struji.

U svakom slučaju, nije neophodno aparate podvrgnuti pritisku inertnog gasa i ne dolazi do formiranja praha, pošto je materijal dispergovan u vodi.

U fazi (e) procesa prema ovom pronalasku, posle dekantovanja , čvrsta frakcija je odvojena koja sastoji se od isprane zemlje i vodena frakcija zasićena rastvaračem. Ovako dobijena čvrsta frakcija se zatim podvrgne uklanjanju vode, korišćenjem opreme poznate u tehnici, kao stoje trakasta presa , centrifugiranje.

Regeneracija korišćenog rastvarača (faza d) se može izvesti u uparavanjem u

tankom sloju, pod normalnim pritiskom ili pod neznatno sniženim pritiskom, pri čemu se dobija ostatak koji sadrži frakciju ekstrahovanu iz zemljišta i minimalnu količinu vode i sa površinskim strujanjem koje se sastoji od ekstrakcionog rastvarača u skladu sa fazom (a).

Alternativno, ova regeneracija se može izvesti destilacijom u prisustvu vode, pri čemu se dobija ostatak koji se sastoji od vode i zagađivača, koji se može odvojiti dekantovanjem i i sa površinskim tokom koji se sastoji od ekstrakiconog rastvarača iz faze (a).

Proces prema ovom pronalasku omogućava zagađivačima da budu uklonjeni iz zemljišta sa visokim sadržajem vode i finih čestica u uzorku na krajnje ekonomičan način.

Slika 1 poakzuje blok shemu procesa ovog pronalaska.

Primeri koji slede ilustruju ali ni na koji načine ne ograničavaju opseg pronalaska.

Primer 1

Primer zemljišta uklonjenog sa mesta zagađenog ugljovodonicima ima sledeće karakteristike:

• pH u vodenom rastvoru = 7.02; u KC1 1N = 7.34

• vlažnost: 18.3%

• Specifična provodljivost: 1.14mS/cm

• Koncentracija rastvora soli : 6.76mEq/100g

• Ukupni ugljeni hidrati (ukupni naftni ugljovodonici -TPH) 18 000 ppm (određeno gasnom hromatografijom) • Agronnomske karatkeristike : šljunak 46.3%, pesak 41.4%, glina 11.3%.

Kilogram ove zemlje je stavljen u rotirajući cilindar zajedno sa lkg etil acetata i mešan 30 minuta na sobnoj temperaturi.

Nakon stoje smeša ostavljena da stoji 5 minuta, tečna faza je profiltrirana na Teflon filteru sa porama od 0.45 mikrona, da bi se odredila, merenjem, frakcija fine zemlje sa rastvaračem, a koja iznosi 0.7 težinskih % zemlje.

Etil acetat je regenerisan iz tečne frakcije destilacijom u rotor-upariveču na 90°C.

940g rastvarača je regenerisano, koji je sa još dodatih 60 g svežeg etil acetata korišćen za drugi ciklus isprianja zemlje.

Količina rastvarača koja je regenerisana posle ovog drugog ciklusa iznosi do lkg.

U rotirajući bubanj sa zemljom dodata je voda (lkg), koja sadrži 60g rezidulanog etil acetata što je dovoljno za rastvaranje rezidulanog rastvarača, znajući da rastvorljivost etil acetata u vosi iznosi 8.7% (z/z).

Posle mešanja od 10 minuta, smeša je ostavljena da odstoji 30 minuta. Gornji vodeni sloj je odvojen i sačuvan. Dispezija zemlje u vodi koja se nalazi na dnu je centrifugirana na 3000xG, pri čemu dolazi do regeenracije čvrste frakcije koja se sastoji od prečišćene zemlje u kojoj je koncentracija ukupnih naftnih ugljovodonika (TPH) iznosi do 180 ppm, u okviru granica ustanovljenih važećim zakonima.

Vodena faza dobijena u fazi centrifugiranja, je posle sedimentacije ostavljena da stoji, zagrejana na 90° u rotor uparivaču, pri čemu se regebneriše rastvoren etil acetat.

Primer 2 ( komparativni)

Uzorak zemlje od lkg, koji ima karakteristike naznačene u Primeru 1, je sušen na vazduhu 48 sati da bi se smanjila vlažnost do 3.2% i zatim je tretiran kao što je opisano u Primeru 1.

Primećeno je daje u rastvarač inkorporirano 65g fine frakcije uzorka. Ova disperzija otaje stabilna duže vreme, što uslovljava centrifugiranje da bi se razdvojio čvrsto ostatak od tečnosti.

Rastvarač regenerisan destilacijom je korišćen za drugo ispiranje zemlje. Posle druge centrifugacije, dve frakcije sa finom zemljom su kombinovane sa frakcijom sa grubom zemljo i sušene na vazduhu 24 sata.

Koncentracija TPH posle drugog tretmana iznosi do 1670ppm, što je vrednost veća od maksimalno dozvoljene od 750 ppm odeđene zakonom za ponovnu upotrebu terena (Official Bulletin of the Region of Tuscanv nr. 36 of June 16, 1993).

Primer 3

Uzorak zemljišta je osušen kao u Primeru 2, pa je dodata voda, tako da vlažnost iznosi 18%.

Posle tertmana opisanog u Primeru 1, uočeno je da rastvarač, dobijen jendostavnim dekantovanjem, sadrži manje od 0.7% fine frakcije.

Analiza TPH pokazuje da koncentracija ostataka iznosi 183ppm, što je vrednost koja potvrđuje rezultat iz Primera 1, u oba slučaja u smislu tetiranja zemljišta i jednostavnosti operacija regeneracije rastvarača.

Regeneracija rastvarača, sumiranjem količina dobijenih dekantovanjem posle ekstrakcije zagađivača i razdvajanja destilacijom i destilacije ostataka u vodenim fazama od ispiranja zemljišta, se pokazala da je praktično kvantitativna.

Claims (11)

1. Proces uklanjanja organskih zagađivača iz zemlje , naznačen time, što se sadržaj vode kreće od 10% do granice zasićenja polja koji obuhvata sledeće faze: (a) mešanje zemlje sa lipofilnim rastvaračem; (b) uklanjanje dekantovanjem ili razdvajanjem od tečne faze koja sadrži zagađivače i rastvarač, od čvrste faze koju sačinjava tretirana zemlja; (c) regeneracija rastvarača iz tečne faze dobijene u fazi (b) destilacijom i recirkulacijom u fazi (a); (d) mešanje čvrste faze razdvojene u fazi (c), sa vodom u takvom odnosu da dolazi do potpunog rastvaranja rezidulanog rastvarača; (e) razdvajanje dekantovanjem čvrste frakcije, koja se sastoji od isprane zemlje, i vodene faze zasićene rastvaračem; (f) uklanjanje vode iz čvrste frakcije dobijene u fazi (e); i (g) regeneracija rastvarača iz vodene faze uparavanjem i ponovnim vraćanjem u fazu (a).

2. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, stoje lipofilni rastvarač, etil acetat.

3. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, što se težinski odnos lipofilnog rastvarača i zemlje kreće u opsegu od 0.2 do 5.0.

4. Proces prema zahtevu 3, naznačen time, što se težinski odnos lipofilnog rastvarača i zemlje kreće u opsegu od 0.5 do 1.0.

5. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, što se u fazi (a), mešanje komponenata odvija na sobnoj temperaturi, u periodu od 10 do 60 minuta.

6. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, što se u fazi (b) procesa razdvajanja, izvodi dekantovanjem ili uklanjanjem tečnosti.

7. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, što se regeneracija rastvarača u fazi (d) izvodi u uparivaču u tankom sloju uz struganje sa zidova, koji se odvija na atmosferskom pritisku ili pod neznatno sniženim pritskom ili destilacijom u pristustvu vode.

8. postupak prema zatevu 1, naznačen time, što se rastvarač regenerisan u fazi (d) vraća u fazu (a).

9. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, što se faze (a) do (e) mogu ponoviti nekoliko puta.

10. Proces prema zahtevu 1, naznačen time, što su organski zagađivači , alifatični i aromatični ugljovodonici, polinuklearni aromatični ugljovodonici, alifatični i aromatični organo-hlorisani proizvodi, pesticidi, dioksini i dibenzofurani.

11. Proces prema zahtevu 1 do 9, naznačen time, što se odvija serijski ili kontinualno.