RU2701446C1 - Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills - Google Patents

Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills Download PDF

Info

Publication number
RU2701446C1
RU2701446C1 RU2019105151A RU2019105151A RU2701446C1 RU 2701446 C1 RU2701446 C1 RU 2701446C1 RU 2019105151 A RU2019105151 A RU 2019105151A RU 2019105151 A RU2019105151 A RU 2019105151A RU 2701446 C1 RU2701446 C1 RU 2701446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
natural
activated sludge
clinoptilolite
serpentinite
compounds
Prior art date
Application number
RU2019105151A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Хажсетович Хамизов
Магомет Абубекирович Конов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий"
Priority to RU2019105151A priority Critical patent/RU2701446C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2701446C1 publication Critical patent/RU2701446C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B1/00Dumping solid waste

Abstract

FIELD: waste processing and disposal.
SUBSTANCE: invention relates to material intended for treatment of solid domestic waste landfills in order to protect environment from action of hydrogen sulphide and its derivatives extracted from such dumps. Material contains zeolite and magnesium-containing silicate. Feature of the material is that it contains a zeolite in form of natural clinoptilolite, previously converted into an ionic form of Fe (II), and the magnesium-containing silicate is natural serpentinite, and further contains anhydrous spent activated sludge, with the following weight ratio (in terms of dry ingredients, excluding dried activated sludge): natural clinoptilolite pre-converted to ionic Fe (II) / natural serpentinite from 1:0.5 to 1:1.5; dehydrated spent activated sludge / natural clinoptilolite previously converted into Fe (II) ion form – from 0.4:1 to 0.6:1.
EFFECT: technical result is higher efficiency of absorption of hydrogen sulphide and mercaptans in order to enable a lesser repetition of treatment of solid household waste polygon without using compounds of transition metals, including iron (III) compounds, but not excluding use of iron (II) compounds; Besides, task of recycling spent active sludge without cleaning it from heavy metals is solved.
1 cl

Description

Изобретение относится к области экологии, более конкретно - к обезвреживанию существующих полигонов складирования твердых бытовых отходов (ТБО), а именно к материалу, предназначенному для обработки полигонов ТБО с целью защиты окружающей среды от воздействия сероводорода и его производных, выделяемых с таких полигонов.The invention relates to the field of ecology, more specifically to the disposal of existing landfills for storage of solid household waste (MSW), and in particular to a material intended for the processing of landfills for solid waste in order to protect the environment from exposure to hydrogen sulfide and its derivatives released from such landfills.

Известны технические решения указанного назначения, при которых на поверхность полигона ТБО наносят защитный слой газонепроницаемого материала (см., например, патент РФ №2014164, опубл. 15.06.1994 [1], патент США №8403598, опубл. 26.03.2013 [2]).Known technical solutions for this purpose, in which a protective layer of gas-tight material is applied to the surface of the MSW landfill (see, for example, RF patent No. 2014164, publ. 06/15/1994 [1], US patent No. 8403598, publ. 03/26/2013 [2] )

Недостатком таких решений является то, что они лишь изолируют отходы от окружающей среды. Обезвреживания массы отходов при применении подобных решений не происходит. При этом, поскольку практически нереально гарантировать газонепроницаемость защитного слоя по всей поверхности полигона, образующиеся под этим слоем во все возрастающем количестве газы неизбежно проникнут в окружающую среду. Даже если изначально защитный слой был герметичен, его целостность практически невозможно сохранить при дальнейшей эксплуатации полигона, в частности, вследствие необходимости перемещения по его поверхности техники, в том числе тяжелой.The disadvantage of such solutions is that they only isolate the waste from the environment. Neutralization of the waste mass when using such solutions does not occur. At the same time, since it is almost impossible to guarantee the gas tightness of the protective layer over the entire surface of the landfill, the gases formed under this layer in an ever-increasing amount will inevitably penetrate the environment. Even if the protective layer was initially hermetic, its integrity is almost impossible to maintain during the further operation of the landfill, in particular, due to the need to move equipment, including heavy ones, along its surface.

Известно применение цеолитов для адсорбции сероводорода и меркаптанов (авторское свидетельство СССР №1109183, опубл. 23.08.1984 [3]). Однако способ [3] применим лишь в производственных условиях для очистки метана от сероводорода и меркаптанов.It is known the use of zeolites for adsorption of hydrogen sulfide and mercaptans (USSR author's certificate No. 1109183, publ. 08.23.1984 [3]). However, the method [3] is applicable only in a production environment for the purification of methane from hydrogen sulfide and mercaptans.

Из патента РФ №2310076 (опубл. 10.11.2007 [4]) также известно использование цеолитов для нейтрализации ядовитых газов за счет их поглощения. Способ по этому патенту ориентирован на предотвращение попадания таких газов в окружающую среду из насыщенных агрессивными рассолами породных отвалов, но не предназначен для применения на полигонах ТБО;From the patent of the Russian Federation No. 2310076 (publ. 10.11.2007 [4]) it is also known to use zeolites to neutralize toxic gases due to their absorption. The method according to this patent is aimed at preventing the entry of such gases into the environment from rock dumps saturated with aggressive brines, but is not intended for use in landfills;

В техническом решении по патентной заявке США №20120024157 (опубл. 02.02.2012 [5]) цеолит используют для отделения сероводорода и меркаптанов из свалочного газа в специальном устройстве для переработки такого таза.In the technical solution for US patent application No. 20120024157 (publ. 02.02.2012 [5]), zeolite is used to separate hydrogen sulfide and mercaptans from landfill gas in a special device for processing such a basin.

Техническое решение по патенту США №8100605 (опубл. 24.01.2012 [6]) предусматривает использование покрывного материала для поверхности полигона ТБО, содержащего цеолит (предпочтительно, в виде клиноптилолита), обладающего способностью не только задерживать, но и поглощать сероводород и другие вредные газы и обезвреживать их, в том числе, за счет ионообменных свойств, в частности, благодаря использованию в указанном материале цеолита в ионной форме Zn. Однако поглощающая способность такого материала настолько невелика, что данное решение ориентировано на ежедневное обновление покрытия после накопления очередного незначительного по толщине слоя отходов, что ограничивает привлекательность данного технического решения. Кроме того, использование цинка для задерживания свалочных газов является необоснованно дорогим.The technical solution according to US patent No. 8100605 (publ. 24.01.2012 [6]) provides for the use of coating material for the surface of a solid waste landfill containing zeolite (preferably in the form of clinoptilolite), which is capable of not only retaining, but also absorbing hydrogen sulfide and other harmful gases and neutralize them, including due to ion-exchange properties, in particular, due to the use of zeolite in the said material in ionic form Zn. However, the absorption capacity of such a material is so small that this solution is focused on daily updating of the coating after the accumulation of another layer of waste that is insignificant in thickness, which limits the attractiveness of this technical solution. In addition, the use of zinc to trap landfill gases is unreasonably expensive.

Техническое решение по патенту [6] можно отнести к альтернативной группе, которую образуют решения, направленные на избирательное поглощение или нейтрализацию экологически опасных газов непосредственно на полигонах ТБО. К данной группе относится и предлагаемое техническое решение.The technical solution according to the patent [6] can be attributed to an alternative group, which is formed by decisions aimed at the selective absorption or neutralization of environmentally hazardous gases directly at landfills. The proposed technical solution also belongs to this group.

Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение указанной группы по патенту США №7056537 (опубл. 06.06.2006 [7]). Это техническое решение предусматривает периодическую засыпку поверхности полигона ТБО материалом в виде композиции, включающей материал-носитель, в качестве которого используется "земля Фуллера", соединения металлов и органические ароматизаторы. Согласно патенту [7], "земля Фуллера" может состоять из алюмосиликатов, или силикатов магния, или их смесей, или из природных материалов, содержащих такие силикаты. Например, в качестве алюмосиликата может использоваться природный цеолит. В качестве соединений металлов могут использоваться нитраты или сульфаты серебра, меди, цинка или железа (III), например, сульфат железа Fe2(SO4)3. Доля данной составляющей материала по патенту [7] находится в пределах от 70 до 85 процентов по весу, а доля металлов - до 5000 ppm (0,5%). Засыпка обеспечивает поглощение сероводорода и других экологически вредных газов, в частности органических производных сероводорода - меркаптанов.Closest to the proposed is the technical solution of the indicated group according to US patent No. 7056537 (publ. 06.06.2006 [7]). This technical solution provides for periodic filling of the surface of the MSW landfill with material in the form of a composition comprising a carrier material, which is used as “Fuller’s earth”, metal compounds and organic flavorings. According to the patent [7], "Fuller’s land" may consist of aluminosilicates, or magnesium silicates, or mixtures thereof, or from natural materials containing such silicates. For example, natural zeolite can be used as aluminosilicate. As metal compounds, nitrates or sulfates of silver, copper, zinc or iron (III) can be used, for example, iron sulfate Fe 2 (SO 4 ) 3 . The proportion of this component of the material according to the patent [7] is in the range from 70 to 85 percent by weight, and the proportion of metals is up to 5000 ppm (0.5%). Filling ensures the absorption of hydrogen sulfide and other environmentally harmful gases, in particular organic derivatives of hydrogen sulfide - mercaptans.

Механизм действия используемого материала в патенте [7] детально не обсуждается, но можно предположить, что он основан на физической адсорбции, поскольку подчеркивается роль пористости используемых материалов-носителей, а также на химическом взаимодействии сероводорода с металлами и их соединениями.The mechanism of action of the material used in the patent [7] is not discussed in detail, but it can be assumed that it is based on physical adsorption, since the role of the porosity of the used carrier materials, as well as on the chemical interaction of hydrogen sulfide with metals and their compounds, is emphasized.

Основные недостатки способа [7] состоят в следующем:The main disadvantages of the method [7] are as follows:

- использование соединений переходных металлов (кроме железа) для защиты от сероводорода и газообразных меркаптанов экономически нецелесообразно; при этом уменьшение содержания металлов в композиции не решает эту проблему, т.к. количество задержанного сероводорода за все время эксплуатации полигона бытовых отходов определяется общим количеством использованных за это время соединений металлов; наоборот, низкое их содержание в композиции приводит к дополнительным эксплуатационным издержкам, связанным с частым обновлением покрытия, и дополнительным капитальным затратам, связанным с неоправданно высоким содержанием силикатов;- the use of transition metal compounds (except iron) for protection against hydrogen sulfide and gaseous mercaptans is not economically feasible; however, reducing the metal content in the composition does not solve this problem, because the amount of hydrogen sulfide retained for the entire duration of the household waste landfill is determined by the total number of metal compounds used during this time; on the contrary, their low content in the composition leads to additional operating costs associated with frequent updating of the coating, and additional capital costs associated with an unreasonably high content of silicates;

- использование соединений железа (III) в составе композиции является технологически неоправданным в связи с тем, что получаемый при взаимодействии с сероводородом сульфид железа Fe2S3 - малоустойчивое соединение, которое может гидролизоваться во влажной среде с обратным выходом сероводорода.- the use of iron (III) compounds in the composition is technologically unjustified due to the fact that the iron sulfide Fe 2 S 3 obtained by interaction with hydrogen sulfide is an unstable compound that can be hydrolyzed in a humid environment with the return of hydrogen sulfide.

Предлагаемое изобретение, относящееся к материалу для защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов ТБО (далее кратко называемому также защитным материалом), направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности поглощения сероводорода и меркаптанов с тем, чтобы обеспечить возможность более редкого повторения обработки полигона ТБО без использования при этом соединений переходных металлов, в. том числе соединений железа (III) (но не исключая применение не используемых в способе [7] соединений железа (II)). Ниже при раскрытии сущности изобретения и дальнейшем его обсуждении будут названы и другие виды достигаемого технического результата.The present invention relates to a material for protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives released from solid waste landfills (hereinafter also referred to as a protective material), aimed at achieving a technical result consisting in increasing the absorption efficiency of hydrogen sulfide and mercaptans in order to provide the possibility of more a rare repetition of processing a landfill without using transition metal compounds, c. including iron (III) compounds (but not excluding the use of iron (II) compounds not used in the method [7]). Below, when disclosing the essence of the invention and its further discussion, other types of achieved technical result will be named.

Предлагаемый защитный материал, как и указанный наиболее близкий к нему известный материал по патенту [7], включает цеолит и магнийсодержащий силикат.The proposed protective material, as well as the specified closest known material according to the patent [7], includes zeolite and magnesium-containing silicate.

Для достижения названного выше технического результата предлагаемый защитный материал, в отличие от наиболее близкого к нему известного, содержит цеолит в виде природного клиноптилолита, предварительно переведенного в ионную форму Fe(II), в качестве магнийсодержащего силиката - природный серпентинит, причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, и дополнительно - обезвоженный отработанный активный ил, при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты, за исключением обезвоженного отработанного активного ила: природный клиноптилолит, предварительно переведенный в ионную форму Fe(II)/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; обезвоженный отработанный активный ил/природный клиноптилолит, предварительно переведенный в ионную форму Fe(II) - от 0,4:1 до 0,6:1.To achieve the above technical result, the proposed protective material, in contrast to the closest known to it, contains zeolite in the form of natural clinoptilolite, previously converted to the ionic form Fe (II), as a magnesium-containing silicate - natural serpentinite, and these natural materials are crushed to particle size not more than 5 mm, and additionally dehydrated spent activated sludge, with the following weight ratios in terms of dry ingredients, with the exception of dehydrated Botan activated sludge: natural clinoptilolite previously converted into the ionic form of Fe (II) / natural serpentinite - 1: 0.5 to 1: 1.5; dehydrated spent activated sludge / natural clinoptilolite previously converted to the ionic form Fe (II) - from 0.4: 1 to 0.6: 1.

Упомянутый пересчет означает, что в указанных массовых соотношениях используются фактические значения масс ингредиентов, домноженные на коэффициент: 1 - W/100, где W - влажность соответствующего ингредиента, %.Mentioned recalculation means that the indicated mass ratios use the actual mass values of the ingredients, multiplied by a factor: 1 - W / 100, where W is the moisture content of the corresponding ingredient,%.

Известно, что клиноптилолит является природным ионообменником, легко переводимым из одной ионной формы в другую с помощью обработки растворимым соединением соответствующего иона (Н.Ф. Челищев, В.Ф. Володин, В.Л. Крюков. Ионообменные свойства природных высококремнистых цеолитов. - М., Наука, 1988, гл. 2 [8]).It is known that clinoptilolite is a natural ion exchanger that can be easily converted from one ionic form to another by treatment with a soluble compound of the corresponding ion (NF Chelishchev, VF Volodin, VL Kryukov. Ion-exchange properties of natural high-silicon zeolites. - M ., Science, 1988, ch. 2 [8]).

Обезвоженный обычно применяемыми нетермическими методами (фильтрацией, флотацией, центрифугированием, отстаиванием) отработанный активный ил может содержать, по данным ряда источников, от 75% до 90% влаги (Е.Ю. Брязгина, Р.Р. Насыров, З.А. Латыпова, Л.Р. Хазимова. Способ обезвреживания и утилизации отработанного активного ила. Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело", 2014, №3, С. 124-133, http://www.ogbus.ru [9]; А.Г. Ушаков. Утилизация обезвоженного избыточного активного ила с получением топливных гранул. Вестник Кузбасского госуд. Технич. Университета, 2010, №5, С. 142-144 [10]; авт.св. СССР №1623696, опубл. 30.01.1991 [11]; патент РФ №2421288, опубл. 20.06.2011 [12]); А.Е. Кузнецов и др. Прикладная экобиотехнология, т. 1. М., БИНОМ, Лаборатория знаний, 2012, С. 241 [13]).Dehydrated by commonly used non-thermal methods (filtration, flotation, centrifugation, sedimentation), spent activated sludge may contain, according to a number of sources, from 75% to 90% moisture (E.Yu. Bryazgina, RR Nasyrov, Z.A. Latypova , LR Khazimova. Method for the disposal and disposal of spent activated sludge. Electronic scientific journal "Oil and Gas Business", 2014, No. 3, P. 124-133, http://www.ogbus.ru [9]; A.G. Ushakov, Utilization of dehydrated excess activated sludge to obtain fuel granules, Bulletin of the Kuzbass State Technical University, 2010 , No. 5, S. 142-144 [10]; Aut. St. USSR No. 1623696, publ. 01/30/1991 [11]; RF patent No. 2421288, publ. 06/20/2011 [12]); A.E. Kuznetsov et al. Applied Ecobiotechnology, vol. 1. M., BINOM, Laboratory of Knowledge, 2012, S. 241 [13]).

Природные материалы - клиноптилолит и серпентинит, используемые в измельченном виде, могут иметь весьма широкий гранулометрический состав: от пылевидного до частиц размером не более 5 мм (использование более крупных частиц привело бы одновременно с уменьшением их суммарной поверхности к снижению интенсивности химических и сорбционных процессов, в которых они принимают участие).Natural materials - clinoptilolite and serpentinite, used in powdered form, can have a very wide particle size distribution: from pulverized to particles no more than 5 mm in size (the use of larger particles would lead to a decrease in the intensity of chemical and sorption processes at the same time as which they participate).

При этом серпентинит в составе предлагаемого защитного материала может быть использован, в частности, после измельчения путем мокрого помола, так как приведенная выше характеристика предлагаемого защитного материала содержит соотношения, зависящие от количеств сухого вещества в используемых природных материалах, т.е. с учетом их фактической влажности. Мокрый помол применим и к природному клиноптилолиту, переводимому в ионную форму Fe(II) на стадии получения предлагаемого защитного материала. Вместе с тем, в готовом продукте, которым является предлагаемый защитный материал, предпочтительным является использование серпентинита и клиноптилолита, переведенного в ионную форму Fe(II), после просушивания, так как при этом облегчаются и удешевляются хранение и транспортирование получаемого продукта.Moreover, serpentinite in the composition of the proposed protective material can be used, in particular, after grinding by wet grinding, since the above characteristic of the proposed protective material contains ratios that depend on the amount of dry matter in the used natural materials, i.e. taking into account their actual humidity. Wet grinding is applicable to natural clinoptilolite, converted into the ionic form Fe (II) at the stage of obtaining the proposed protective material. At the same time, in the finished product, which is the proposed protective material, it is preferable to use serpentinite and clinoptilolite converted to the ionic form Fe (II) after drying, as this makes storage and transportation of the resulting product easier and cheaper.

Входящие в состав предлагаемого защитного материала природные высокопористые материалы селективно и устойчиво иммобилизуют сероводород и меркаптаны не только за счет физической адсорбции, но и, главным образом, за счет химического взаимодействия с ними.Natural highly porous materials included in the proposed protective material selectively and stably immobilize hydrogen sulfide and mercaptans not only due to physical adsorption, but also mainly due to chemical interaction with them.

Первый ингредиент - клиноптилолит в ионной форме Fe(II) взаимодействует с вредными компонентами полигона ТБО в соответствии с реакциями:

Figure 00000001
Figure 00000002
The first ingredient - clinoptilolite in ionic form Fe (II) interacts with the harmful components of the MSW landfill in accordance with the reactions:
Figure 00000001
Figure 00000002

Здесь R означает нерастворимую матрицу клиноптилолита; знак “…” означает, что малорастворимые продукты реакции остаются в матрице клиноптилолита, как бы "иммобилизованы" в нем.Here, R is an insoluble clinoptilolite matrix; the sign “...” means that poorly soluble reaction products remain in the clinoptilolite matrix, as if “immobilized” in it.

Таким образом, образуются относительно устойчивые слаборастворимые соединения - сульфиды железа и их органические производные в матрице смешанной ионной формы водорода и железа. Однако при значительной степени отработки клиноптилолита (что обычно имеет место после продолжительной его эксплуатации) образуется малоустойчивая чистая водородная форма.Thus, relatively stable slightly soluble compounds are formed - iron sulfides and their organic derivatives in the matrix of the mixed ionic form of hydrogen and iron. However, with a significant degree of clinoptilolite mining (which usually takes place after prolonged use), an unstable pure hydrogen form is formed.

Процессы (1) и (2) сами по себе быстрые, особенно в условиях избыточной увлажненности полигонов ТБО, что исключает проскок вредных газовых компонентов. Емкость цеолита по сероводороду зависит от возможного содержания в нем ионной формы Fe(II), что может составить от 2 до 5% по массе сероводорода в цеолите.Processes (1) and (2) by themselves are fast, especially in conditions of excessive wetting of solid waste landfills, which eliminates the breakthrough of harmful gas components. The capacity of the zeolite for hydrogen sulfide depends on the possible content of the ionic form Fe (II), which can be from 2 to 5% by weight of hydrogen sulfide in zeolite.

Второй ингредиент защитного материала - природный серпентинит содержит 8-10% магнетита - смешанного оксида Fe(II) и Fe(III), который сам весьма медленно взаимодействует с сероводородом, но обладает при этом чрезвычайно большой буферной емкостью по кислоте (в данном случае - по сероводороду).The second ingredient of the protective material - natural serpentinite contains 8-10% magnetite - a mixed oxide of Fe (II) and Fe (III), which itself interacts very slowly with hydrogen sulfide, but at the same time has an extremely large buffer capacity for acid (in this case, for hydrogen sulfide).

В ходе компактизации тела полигона ТБО под действием засыпки защитного материала и последующего складирования нового слоя ТБО серпентинит попадает в разогретую зону гнилостного разложения отходов, и реакция сероводорода с магнетитом ускоряется:During the compaction of the solid body of the solid waste landfill under the influence of backfill of the protective material and the subsequent storage of a new layer of solid waste, serpentinite falls into the heated zone of putrefactive decomposition of waste, and the reaction of hydrogen sulfide with magnetite is accelerated:

Figure 00000003
Figure 00000003

В смеси серпентинита и клиноптилолита последний работает эффективнее за счет буферирования:In a mixture of serpentinite and clinoptilolite, the latter works more efficiently due to buffering:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Как видно из приведенных реакций, в отличие от (1) и (2) здесь не образуется чистая водородная форма клиноптилолита (R-H), которая неустойчива и разрушается, а получается магниевая форма. При условии прохождения всех реакций (1)-(4) будет образовываться смешанная водородно-магниевая форма, существенно более устойчивая, чем чистая водородная форма.As can be seen from the above reactions, in contrast to (1) and (2), the pure hydrogen form of clinoptilolite (R-H) is not formed here, which is unstable and collapses, but the magnesium form is obtained. Provided all reactions (1) - (4) are completed, a mixed hydrogen-magnesium form will be formed, which is significantly more stable than the pure hydrogen form.

Следует дополнительно подчеркнуть при анализе химических процессов (1)-(4), что железо (II) в ионной форме клиноптилолита и в оксиде металла - это не одно и то же. В ионной форме оно более свободно и сразу (быстро) вступает в реакцию с сероводородом, в противоположность железу в молекулярной форме в виде оксидов, которые медленно вступают в реакцию с сероводородом.It should be further emphasized in the analysis of chemical processes (1) - (4) that iron (II) in the ionic form of clinoptilolite and in metal oxide is not the same thing. In ionic form, it is more free and immediately (quickly) reacts with hydrogen sulfide, as opposed to iron in molecular form in the form of oxides, which slowly react with hydrogen sulfide.

Третий ингредиент предлагаемого защитного материала - обезвоженный отработанный активный ил - создает возможность получения готового к применению материала заранее и последующего его хранения:The third ingredient of the proposed protective material - dehydrated spent activated sludge - creates the possibility of obtaining ready-to-use material in advance and its subsequent storage:

- он обеспечивает восстановительные условия, снижая скорость окисления железа (II) в клиноптилолите и образующегося сульфида железа (II) до тех пор, пока в ходе эксплуатации полигона слой засыпки не окажется под очередным гнилостным слоем ТБО, создающим в дальнейшем необходимые восстановительные условия;- it provides reducing conditions, reducing the rate of oxidation of iron (II) in clinoptilolite and the resulting iron (II) sulfide until, during the operation of the landfill, the backfill layer is under the next putrefactive layer of solid waste, creating further the necessary reducing conditions;

- он обеспечивает необходимую влажность для эффективной работы всей смешанной засыпки, а именно, первых двух ингредиентов, независимо от их собственной влажности, до тех пор, пока в ходе эксплуатации полигона слой засыпки не окажется под гнилостным слоем ТБО, создающим в дальнейшем повышенную влажность.- it provides the necessary humidity for the effective operation of the entire mixed backfill, namely, the first two ingredients, regardless of their own moisture content, until during the operation of the landfill the backfill layer is under the putrid layer of solid waste, which creates further increased humidity.

Таким образом, только совместное использование трех рассматриваемых ингредиентов защитного материала обеспечивает возможность как повышения его емкости по сероводороду и меркаптанам, так и саму возможность хранения и применения заранее приготовленного материала.Thus, only the combined use of the three considered ingredients of the protective material provides the possibility of both increasing its capacity for hydrogen sulfide and mercaptans, and the very possibility of storing and using pre-prepared material.

При этом наличие в его составе обезвоженного активного ила играет важную роль также в следующем аспекте, связанном с обеспечиваемым предлагаемым изобретением техническим результатом.Moreover, the presence of dehydrated activated sludge in its composition also plays an important role in the following aspect related to the technical result provided by the invention.

Он содержит железо и марганец, взаимодействующие с сероводородом, а также тяжелые металлы, которые с сероводородом образуют еще более устойчивые нерастворимые соединения, вступая с ним в реакции типа:It contains iron and manganese interacting with hydrogen sulfide, as well as heavy metals, which form even more stable insoluble compounds with hydrogen sulfide, entering into a reaction like:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

где А - органический компонент анионного типа.where A is the anionic type organic component.

Кроме того, использование в составе предлагаемого материала обезвоженного отработанного активного ила способствует параллельному решению важной экологической и экономической проблемы утилизации самого отработанного активного ила без очистки его от тяжелых металлов (присутствие последних, наоборот, создает описанный выше дополнительный экологически полезный технический результат) и без термической обработки.In addition, the use of dehydrated spent activated sludge as part of the proposed material contributes to the parallel solution of an important environmental and economic problem of utilizing the spent activated sludge itself without removing heavy metals (the presence of the latter, on the contrary, creates the additional environmentally useful technical result described above) and without heat treatment .

Что же касается серпентинита, то, помимо отмеченной чрезвычайно важной буферной роли входящего в его состав магнетита и непосредственного участия во взаимодействии с сероводородом, он обладает бактерицидными свойствами, что позволяет снизить интенсивность бактериального разложения и выделения газов.As for serpentinite, in addition to the noted extremely important buffer role of magnetite included in its composition and direct participation in the interaction with hydrogen sulfide, it has bactericidal properties, which reduces the intensity of bacterial decomposition and gas evolution.

Соотношение клиноптилолита в ионной форме Fe(II) и серпентинита (1:0,5-1:1,5) по массе (в пересчете на сухие ингредиенты) выбирается исходя из следующих соображений. Для длительно эксплуатируемых полигонов (более 30 лет) успевает отрабатываться практически весь магнетит в составе серпентинита, и оценки на основе учета скорости процессов показывают достаточность соотношения 1:0,5. Для полигонов с коротким периодом эксплуатации (менее 10 лет) требуется больше второго ингредиента, вплоть до соотношения 1:1,5.The ratio of clinoptilolite in ionic form Fe (II) and serpentinite (1: 0.5-1: 1.5) by weight (in terms of dry ingredients) is selected based on the following considerations. For long-term exploited landfills (more than 30 years) almost all magnetite in the composition of serpentinite manages to be mined, and estimates based on taking into account the speed of the processes show the sufficiency of the ratio 1: 0.5. For landfills with a short period of operation (less than 10 years) more than the second ingredient is required, up to a ratio of 1: 1.5.

Содержание обезвоженного отработанного активного ила и клиноптилолита в ионной форме Fe(II) выбирается исходя из того, что при соотношении (в пересчете на сухой клиноптилолит) 0,4:1 уже обеспечиваются необходимая влажность для работы клиноптилолита как ионообменника (независимо от его собственной влажности, благодаря тому, что обезвоженный отработанный активный ил всегда имеет влажность в пределах 75-90%) и необходимые восстановительные условия, а при соотношении, превышающем 0,6:1, перестает расти эффективность работы указанного сорбента (скорость сорбции и емкость по сероводороду).The content of dehydrated spent activated sludge and clinoptilolite in the ionic form Fe (II) is selected based on the fact that when the ratio (in terms of dry clinoptilolite) of 0.4: 1, the necessary humidity is already provided for the clinoptilolite to work as an ion exchanger (regardless of its own moisture, due to the fact that dehydrated spent activated sludge always has a moisture content in the range of 75-90%) and the necessary reducing conditions, and with a ratio exceeding 0.6: 1, the efficiency of the specified sorbent stops growing (speed spine and sorption capacity for hydrogen sulfide).

Используемые и отработанные природные сорбционные материалы, в том числе вместе с отработанным активным илом, могут быть оставлены на месте складирования ТБО, а поверхность полигона может быть рекультивирована известными способами. С другой стороны, эти материалы являются агрорудами: мелиорантами и удобрениями, и после длительного времени выдерживания, они могут быть изъяты вместе с компостом и гумусом, образующимися из ТБО после их полного разложения. В этом случае требуется окислительная обработка сульфидов до сульфатов.Used and spent natural sorption materials, including together with spent activated sludge, can be left at the place of solid waste storage, and the landfill surface can be reclaimed by known methods. On the other hand, these materials are agro-ore: ameliorants and fertilizers, and after a long aging time, they can be removed together with compost and humus formed from solid waste after their complete decomposition. In this case, oxidative treatment of sulfides to sulfates is required.

Для решения проблем жидких стоков (фильтрационных вод) с полигонов ТБО могут быть реализованы проницаемые искусственные геохимические барьеры вокруг их территорий с использованием засыпки с использованием предлагаемого защитного материала. Такие барьеры способны блокировать распространение растворимых форм вредных веществ, включая остатки сероводорода и его производных, тяжелые металлы, радионуклиды и другие токсичные компоненты.To solve the problems of liquid effluents (filtration water) from solid waste landfills, permeable artificial geochemical barriers around their territories can be implemented using backfill using the proposed protective material. Such barriers can block the spread of soluble forms of harmful substances, including residues of hydrogen sulfide and its derivatives, heavy metals, radionuclides and other toxic components.

Технология с применением предлагаемого защитного материала не требует обязательного использования высококачественных природных материалов с большим содержанием клиноптилолита. Для целей иммобилизации сероводорода пригодны низкокачественные туфы с содержанием до 50% природного цеолита. Что касается серпентинита, то известен целый ряд богатых его месторождений, расположенных в зонах хорошей транспортной доступности.The technology using the proposed protective material does not require the mandatory use of high-quality natural materials with a high content of clinoptilolite. For the purposes of immobilizing hydrogen sulfide, low-quality tuffs with up to 50% natural zeolite are suitable. As for serpentinite, a number of its rich deposits are located in areas of good transport accessibility.

При периодической засыпке (например, раз в год) поверхности полигона ТБО в ходе его эксплуатации целесообразно создавать слой толщиной в 15-35 см. При меньшем, чем 15 см, слое засыпки, возможны периодические "проскоки" сероводорода, увеличение же толщины слоя сверх 35 см повышает лишь расход материала и нецелесообразно.When periodically filling (for example, once a year) the surface of the MSW landfill during its operation, it is advisable to create a layer 15–35 cm thick. If the layer is less than 15 cm thick, periodic “breakthroughs” of hydrogen sulfide are possible, but the layer thickness increases over 35 cm increases only the consumption of material and is impractical.

При указанных выше соотношениях ингредиентов это соответствует среднему удельному расходу клиноптилолита, серпентинита и активного ила порядка 500-1250 тонн/га. Такой же порядок имеет расход при сооружении проницаемого барьера вокруг территории полигона ТБО для жидких стоков (фильтрационных вод).With the above ratios of ingredients, this corresponds to an average specific consumption of clinoptilolite, serpentinite and activated sludge of the order of 500-1250 tons / ha. The flow rate during the construction of a permeable barrier around the solid waste landfill for liquid effluents (filtration water) has the same order.

Таким образом, применение предлагаемого материала позволяет решить задачу защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов твердых бытовых отходов как непосредственно в газообразной форме, так и в составе жидких стоков, одновременно способствуя решению проблемы утилизации отработанного активного ила без очистки его от тяжелых металлов.Thus, the use of the proposed material allows us to solve the problem of protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives released from solid waste landfills both directly in gaseous form and as part of liquid effluents, while simultaneously contributing to the solution of the problem of utilizing spent activated sludge without cleaning it from heavy metals.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2014164, опубл. 15.06.1994.1. RF patent No. 2014164, publ. 06/15/1994.

2. Патент США №8403598, опубл. 26.03.2013.2. US patent No. 8403598, publ. 03/26/2013.

3. Авторское свидетельство СССР №1109183, опубл. 23.08.1984.3. USSR Author's Certificate No. 1109183, publ. 08/23/1984.

4. Патент РФ №2310076, опубл. 10.11.2007.4. RF patent No. 2310076, publ. 11/10/2007.

5. Патентная заявка США №20120024157, опубл. 02.02.2012.5. Patent application US No. 20120024157, publ. 02.02.2012.

6. Патент США №8100605, опубл. 24.01.2012.6. US Patent No. 8100605, publ. 01/24/2012.

7. Патент США №7056537, опубл. 06.06.2006.7. US patent No. 7056537, publ. 06/06/2006.

8. Н.Ф. Челищев, В.Ф. Володин, В.Л. Крюков. Ионообменные свойства природных высококремнистых цеолитов. - М., Наука, 1988, 128 с.8. N.F. Chelishchev, V.F. Volodin, V.L. Hooks. Ion-exchange properties of natural high-silicon zeolites. - M., Science, 1988, 128 p.

9. Е.Ю. Брязгина, Р.Р. Насыров, З.А. Латыпова, Л.Р. Хазимова. Способ обезвреживания и утилизации отработанного активного ила. Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело", 2014, №3, С. 124-133 (http://www.ogbus.ru).9. E.Yu. Bryazgina, R.R. Nasyrov, Z.A. Latypova, L.R. Khazimov. The method of disposal and disposal of spent activated sludge. Electronic scientific journal "Oil and Gas Business", 2014, No. 3, P. 124-133 (http://www.ogbus.ru).

10. А.Г. Ушаков, Утилизация обезвоженного избыточного активного ила с получением топливных гранул. Вестник Кузбасского госуд. Технич. Университета, 2010, №5, С. 142-144.10. A.G. Ushakov, Disposal of dehydrated excess activated sludge to obtain fuel granules. Bulletin of the Kuzbass State. Tech. University, 2010, No. 5, pp. 142-144.

11. Авторское свидетельство СССР №1623696, опубл. 30.01.1991.11. Copyright certificate of the USSR No. 1623696, publ. 01/30/1991.

12. Патент РФ №2421288, опубл. 20.06.2011.12. RF patent No. 2421288, publ. 06/20/2011.

13. А.Е. Кузнецов и др. Прикладная экобиотехнология, т. 1. М., БИНОМ, Лаборатория знаний, 2012, 629 с.13. A.E. Kuznetsov et al. Applied Ecobiotechnology, vol. 1. M., BINOM, Laboratory of Knowledge, 2012, 629 pp.

Claims (1)

Материал для защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов твердых бытовых отходов, включающий цеолит и магнийсодержащий силикат, отличающийся тем, что он содержит цеолит в виде природного клиноптилолита, предварительно переведенного в ионную форму Fe(II), а в качестве магнийсодержащего силиката - природный серпентинит, причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, и, кроме того, дополнительно содержит обезвоженный отработанный активный ил, при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты, за исключением обезвоженного отработанного активного ила: природный клиноптилолит, предварительно переведенный в ионную форму Fe(II)/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; обезвоженный отработанный активный ил/природный клиноптилолит, предварительно переведенный в ионную форму Fe(II) - от 0,4:1 до 0,6:1.Material for protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives emitted from solid waste landfills, including zeolite and magnesium-containing silicate, characterized in that it contains zeolite in the form of natural clinoptilolite, previously converted to the ionic form Fe (II), and as magnesium-containing silicate - natural serpentinite, moreover, these natural materials are crushed to a particle size of not more than 5 mm, and, in addition, additionally contains dehydrated spent activated sludge, in the following ratios p about the mass in terms of dry ingredients, with the exception of dehydrated spent activated sludge: natural clinoptilolite, previously converted to the ionic form Fe (II) / natural serpentinite - from 1: 0.5 to 1: 1.5; dehydrated spent activated sludge / natural clinoptilolite previously converted to the ionic form Fe (II) - from 0.4: 1 to 0.6: 1.
RU2019105151A 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills RU2701446C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105151A RU2701446C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105151A RU2701446C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2701446C1 true RU2701446C1 (en) 2019-09-26

Family

ID=68063272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105151A RU2701446C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2701446C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU41264U1 (en) * 2004-05-17 2004-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" DEVICE FOR BIOGAS COLLECTION
US7056537B2 (en) * 2003-10-17 2006-06-06 Aceto Corporation Treatment of landfill gas
UA25546U (en) * 2007-04-11 2007-08-10 Nat Univ Water Economy & Nature Man Method of safe storage of household waste
US20080293614A1 (en) * 2007-05-21 2008-11-27 University Of Maine System Board Of Trustees Zeolite composite materials for waste odor control
RU2412012C2 (en) * 2008-11-24 2011-02-20 Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии" Method of storing solid household wastes at landfill

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7056537B2 (en) * 2003-10-17 2006-06-06 Aceto Corporation Treatment of landfill gas
RU41264U1 (en) * 2004-05-17 2004-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" DEVICE FOR BIOGAS COLLECTION
UA25546U (en) * 2007-04-11 2007-08-10 Nat Univ Water Economy & Nature Man Method of safe storage of household waste
US20080293614A1 (en) * 2007-05-21 2008-11-27 University Of Maine System Board Of Trustees Zeolite composite materials for waste odor control
RU2412012C2 (en) * 2008-11-24 2011-02-20 Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии" Method of storing solid household wastes at landfill

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Namasivayam et al. Removal of Cd (II) from wastewater by adsorption on “waste” Fe (III) Cr (III) hydroxide
Puttanna et al. Effect of concentration, temperature, moisture, liming and organic matter on the efficacy of the nitrification inhibitors benzotriazole, o-nitrophenol, m-nitroaniline and dicyandiamide
Gupta et al. Utilisation of bagasse fly ash (a sugar industry waste) for the removal of copper and zinc from wastewater
Massey The effects of ozone and NOx on the deterioration of calcareous stone
Laumb et al. X-ray photoelectron spectroscopy analysis of mercury sorbent surface chemistry
Wilson et al. Sorption of Cu and Zn by bone charcoal
Guaya et al. Valorisation of N and P from waste water by using natural reactive hybrid sorbents: Nutrients (N, P, K) release evaluation in amended soils by dynamic experiments
Eturki et al. Use of clay mineral to reduce ammonium from wastewater. Effect of various parameters
Yunnen et al. Removal of Ammonia Nitrogen from Wastewater Using Modified Activated Sludge.
Zhu et al. Mechanism of mercury vapor release from flue gas desulfurization gypsum
Wei et al. Chemical composition of high organic carbon soil amendments affects fertilizer-derived N2O emission and nitrogen immobilization in an oxic sandy loam
Bezuglova et al. Use of brown coal as a detoxifier of soils contaminated with heavy metals
US20060182709A1 (en) Treatment of landfill gas
Njoroge et al. Ammonia removal from an aqueous solution by the use of a natural zeolite
RU2701446C1 (en) Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills
De Haan et al. Behaviour of inorganic contaminants in soil
RU2704836C1 (en) Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions)
Li et al. Aged biochar for simultaneous removal of Pb and Cd from aqueous solutions: Method and mechanism
RU2049107C1 (en) Composition for soil amelioration
He et al. Paper sludge as a feasible soil amendment for the immobilization of Pb2+
AU661703B2 (en) Improvements to organic waste treatment processes
RU2655215C1 (en) Method of lead immobilization in polluted soils
Fronczyk et al. Removal of copper (II) ions from groundwater using powdered devonian dolomite in premeable reactive barriers
Lounate et al. Stabilization and Management of Sulfate-Reducing Bioreactor Residues After Acid Mine Drainage Treatment
Olem et al. Prevention of acid drainage from stored coal