RU2704836C1 - Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions) - Google Patents

Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2704836C1
RU2704836C1 RU2019105150A RU2019105150A RU2704836C1 RU 2704836 C1 RU2704836 C1 RU 2704836C1 RU 2019105150 A RU2019105150 A RU 2019105150A RU 2019105150 A RU2019105150 A RU 2019105150A RU 2704836 C1 RU2704836 C1 RU 2704836C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
natural
iron
component
clinoptilolite
serpentinite
Prior art date
Application number
RU2019105150A
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 RU2019105150A priority Critical patent/RU2704836C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704836C1 publication Critical patent/RU2704836C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: ecology.
SUBSTANCE: invention relates to three versions of material for protection of environment from action of hydrogen sulphide and its derivatives, extracted from solid municipal wastes. Material is a product of two or three components to be combined before consumption. According to the first version, the first component is zeolite in form of natural clinoptilolite mixed with magnesium-containing silicate in form of natural serpentinite, the second component is iron sulphate in form of iron sulphate – iron (II) sulphate. According to the second version, the first component is a zeolite in form of natural clinoptilolite, the second component is a magnesium-containing silicate in form of natural serpentinite in a mixture with iron sulphate in form of iron sulphate – iron (II) sulphate. According to the third version, the first component is a zeolite in form of natural clinoptilolite, the second component is a magnesium-containing silicate in form of natural serpentinite and the third component is iron sulphate in form of iron sulphate – iron (II) sulphate. Weight ratio in terms of dry ingredients of said components: natural clinoptilolite / natural serpentinite – from 1:0.5 to 1:1.5; natural clinoptilolite / iron sulphate – from 10:1.8 to 10:2.2.
EFFECT: high efficiency of absorbing hydrogen sulphide and mercaptans and enabling a lesser repetition of treatment of landfill SMW without using compounds of transition metals, including iron (III) compounds.
3 cl

Description

Изобретение относится к области экологии, более конкретно -к обезвреживанию существующих полигонов складирования твердых бытовых отходов (ТБО), а именно к трем вариантам материала, предназначенного 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 three options for the material intended for the processing of landfills for the purpose of protecting the environment from the effects of 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 sealed, 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 газа.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 gas.

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 a technical solution to the specified 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 flavors. 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 техническое решение представлено тремя вариантами материала для защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов ТБО, далее кратко называемого также защитным материалом.The proposed technical solution is represented by three versions of a material for protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives, which are emitted from solid waste landfills, hereinafter also briefly referred to as protective material.

Изобретение по всем трем предлагаемым вариантам направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности поглощения сероводорода и меркаптанов с тем, чтобы обеспечить возможность более редкого повторения обработки полигона ТБО (но через интервалы времени, за которые накапливающийся очередной слой отходов еще недостаточен для создания опасности для окружающей среды) 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 по трем вариантам и дальнейшем его обсуждении будут названы и другие виды достигаемого технического результата.The invention for all three proposed options is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the efficiency of absorption of hydrogen sulfide and mercaptans in order to provide the possibility of more rare repetition of processing of solid waste landfill (but at time intervals for which the accumulating next layer of waste is still insufficient to create a danger to environment) without the use of transition metal compounds, including iron (III) compounds (but not excluding the use of unused in the method [7] of iron (II) compounds. Below, when disclosing the essence of the invention according to three options and its further discussion, other types of achieved technical result will be named.

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

Для достижения названного выше технического результата предлагаемый защитный материал по первому варианту, в отличие от наиболее близкого к нему известного, представляет собой двух-компонентный продукт, компоненты которого подлежат объединению непосредственно перед употреблением. При этом он содержит в качестве первого компонента цеолит в виде природного клиноптилолита в смеси с магнийсодержащим силикатом в виде природного серпентинита, причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, а в качестве второго компонента - сульфат железа в виде железного купороса - сульфата железа (II), при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты указанных компонентов: природный клиноптилолит/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; природный клиноптилолит/железный купорос - от 10:1,8 до 10:2,2.To achieve the above technical result, the proposed protective material according to the first embodiment, in contrast to the closest known to it, is a two-component product, the components of which must be combined immediately before use. Moreover, it contains as the first component zeolite in the form of natural clinoptilolite mixed with magnesium-containing silicate in the form of natural serpentinite, and these natural materials are crushed to a particle size of not more than 5 mm, and as the second component, iron sulfate in the form of iron sulfate - sulfate iron (II), with the following weight ratios, calculated on the dry ingredients of the indicated components: natural clinoptilolite / natural serpentinite - from 1: 0.5 to 1: 1.5; natural clinoptilolite / iron sulfate - from 10: 1.8 to 10: 2.2.

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

Для достижения названного выше технического результата предлагаемый защитный материал по второму варианту, в отличие от наиболее близкого к нему известного, представляет собой двух-компонентный продукт, компоненты которого подлежат объединению непосредственно перед употреблением. При этом он содержит в качестве первого компонента цеолит в виде природного клиноптилолита, а в качестве второго компонента - магнийсодержащий силикат в виде природного серпентинита в смеси с сульфатом железа в виде железного купороса - сульфата железа (II), причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты указанных компонентов: природный клиноптилолит/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; природный клиноптилолит/железный купорос - от 10:1,8 до 10:2,2.To achieve the above technical result, the proposed protective material according to the second embodiment, in contrast to the closest known to it, is a two-component product, the components of which must be combined immediately before use. Moreover, it contains as the first component zeolite in the form of natural clinoptilolite, and as the second component - magnesium-containing silicate in the form of natural serpentinite mixed with iron sulfate in the form of iron sulfate - iron (II) sulfate, and these natural materials are crushed to particle size not more than 5 mm, with the following weight ratios, calculated on the dry ingredients of the indicated components: natural clinoptilolite / natural serpentinite - from 1: 0.5 to 1: 1.5; natural clinoptilolite / iron sulfate - from 10: 1.8 to 10: 2.2.

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

Для достижения названного выше технического результата предлагаемый защитный материал по третьему варианту, в отличие от наиболее близкого к нему известного, представляет собой трехкомпонентный продукт, компоненты которого подлежат объединению непосредственно перед употреблением. При этом в качестве первого компонента он содержит цеолит в виде природного клиноптилолита, в качестве второго компонента - магнийсодержащий силикат в виде природного серпентинита и в качестве третьего компонента - сульфат железа в виде железного купороса - сульфата железа (II), причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты указанных компонентов: природный клиноптилолит/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; природный клиноптилолит/железный купорос - от 10:1,8 до 10:2,2.To achieve the above technical result, the proposed protective material according to the third embodiment, in contrast to the closest known to it, is a three-component product, the components of which must be combined immediately before use. Moreover, as the first component, it contains zeolite in the form of natural clinoptilolite, as the second component, magnesium-containing silicate in the form of natural serpentinite, and as the third component, iron sulfate in the form of iron sulfate - iron (II) sulfate, and these natural materials are crushed to a particle size of not more than 5 mm, with the following weight ratios, calculated on the dry ingredients of these components: natural clinoptilolite / natural serpentinite - from 1: 0.5 to 1: 1.5; natural clinoptilolite / iron sulfate - from 10: 1.8 to 10: 2.2.

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,%.

Как можно видеть, во всех трех вариантах выполнения предлагаемого защитного материала совокупность и соотношение ингредиентов, входящих в состав компонентов этого материала, объединяемых перед использованием, одинаковы. Поэтому для всех этих вариантов "механизм" функционирования защитного материала с достижением названного выше технического результата одинаков и может быть рассмотрен одновременно.As you can see, in all three embodiments of the proposed protective material, the combination and ratio of the ingredients that make up the components of this material, combined before use, are the same. Therefore, for all these options, the "mechanism" of the protective material functioning with the achievement of the above technical result is the same and can be considered simultaneously.

Клиноптилолит и железный купорос находятся в составе разных компонентов продукта, которым является защитный материал, благодаря чему они не могут взаимодействовать до начала использования этого материала по его назначению. При использовании предлагаемого защитного материала непосредственно перед обработкой им полигона ТБО в результате взаимодействия этих двух ингредиентов, происходящего при объединении компонентов материала с замешиванием на воде до состояния влажного песка происходит переход клиноптилолита в ионную форму Fe(II) с образованием при этом R2SO4, где R означает нерастворимую матрицу клиноптилолита.Clinoptilolite and iron sulfate are part of the various components of the product, which is a protective material, so they cannot interact before using this material for its intended purpose. When using the proposed protective material immediately before processing it with a solid waste landfill as a result of the interaction of these two ingredients, which occurs when the components of the material are combined with mixing on water to the state of wet sand, clinoptilolite undergoes transition to the Fe (II) ionic form with the formation of R 2 SO 4 , where R is an insoluble clinoptilolite matrix.

Клиноптилолит в ионной форме Fe(II) взаимодействует с вредными компонентами полигона ТБО в соответствии с реакциями:Clinoptilolite in ionic form Fe (II) interacts with harmful components of the MSW landfill in accordance with the reactions:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

(знак означает, что малорастворимые продукты реакции остаются в матрице клиноптилолита, как бы "иммобилизованы" в нем).(the sign means that sparingly 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) и 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 hydrogen sulfide zeolite capacity depends on the possible content of the ionic form Fe (II) in it and can be from 2 to 5% by weight of hydrogen sulfide in zeolite.

Третий ингредиент подготовленного к использованию защитного материала (упомянутой выше замешенной на воде композиции) -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 third ingredient of the protective material prepared for use (the composition mentioned above) is natural serpentinite containing 8-10% magnetite - a mixed oxide of Fe (II) and Fe (III), which itself very slowly interacts with hydrogen sulfide, but possesses 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, перешедшего в ионную форму Fe(II), последний работает эффективнее за счет буфериро-вания:In a mixture of serpentinite and clinoptilolite, which converted to the ionic form of Fe (II), the latter works more efficiently by 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.

Помимо отмеченной чрезвычайно важной роли серпентинита, необходимо указать на его бактерицидные свойства, что позволяет снизить интенсивность бактериального разложения и выделения газов.In addition to the markedly important role of serpentinite, it is necessary to indicate its bactericidal properties, which reduces the intensity of bacterial decomposition and gas evolution.

Следует отметить наличие сильных бактерицидных свойств также и у железного купороса, которые могут быть реализованы его частью, оставшейся не использованной в ионном обмене с клинопти-лолитом при переводе его в ионную форму Fe(II).It should be noted the presence of strong bactericidal properties also in iron sulfate, which can be realized by its part, which was not used in ion exchange with clinoptilolite when converting it to the ionic form Fe (II).

Дополнительно необходимо 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 is additionally necessary to emphasize 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.

Таким образом, только совместное использование всех рассматриваемых ингредиентов защитного материала в любом из трех вариантов обеспечивает возможность повышения его емкости по сероводороду и меркаптанам. При этом принадлежность железного купороса и клиноптилолита в любом из вариантов разным компонентам, подлежащим объединению только непосредственно перед использованием защитного материала, обеспечивает возможность сколь угодно долгого хранения заранее приготовленного двух- или трехкомпонентного продукта, в виде которого изготовлен предлагаемый защитный материал.Thus, only the joint use of all the considered ingredients of the protective material in any of the three options provides the possibility of increasing its capacity for hydrogen sulfide and mercaptans. Moreover, the belonging of iron sulfate and clinoptilolite in any of the options to different components, to be combined only immediately before using the protective material, provides the possibility of arbitrarily long storage of the previously prepared two- or three-component product in the form of which the proposed protective material is made.

Соотношение первых двух ингредиентов, входящих в состав компонентов предлагаемого защитного материала - клиноптилолита и серпентинита (от 1:0,5 до 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 компонента, вплоть до соотношения 1:1,5.The ratio of the first two ingredients that make up the components of the proposed protective material - clinoptilolite and serpentinite (from 1: 0.5 to 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 component is required, up to a ratio of 1: 1.5.

Массовое соотношение клиноптилолита и железного купороса (имея в виду сухие ингредиенты в составе компонентов предлагаемого защитного материала) выбирается в интервале от 10:1,8 до 10:2,2 с учетом того, что при меньшей доле железного купороса избыточное количество клиноптилолита не переходит в форму железа (II) и поэтому не используется для очистки от сероводорода, а при большей доле железного купороса его избыточное количество не приводит к повышению эффективности очистки.The mass ratio of clinoptilolite and iron sulfate (referring to the dry ingredients in the components of the proposed protective material) is selected in the range from 10: 1.8 to 10: 2.2, taking into account the fact that with a smaller proportion of iron sulfate the excess amount of clinoptilolite does not go into the form of iron (II) and therefore is not used for purification from hydrogen sulfide, and with a greater proportion of iron sulfate, its excessive amount does not increase the purification efficiency.

Природные материалы - клиноптилолит и серпентинит, используемые в измельченном виде, могут иметь весьма широкий гранулометрический состав: от пылевидного до гранул 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 granules no larger than 5 mm (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 указанные природные материалы в составе компонентов предлагаемого защитного материала могут быть использованы, в частности, после измельчения путем мокрого помола, так как приведенная выше характеристика предлагаемого защитного материала содержит соотношения масс в пересчете на сухие ингредиенты в составе его компонентов, т.е. с учетом их фактической влажности. Предпочтительным является использование измельченных природных материалов после просушивания, так как при этом облегчаются и удешевляются хранение и транспортирование получаемого защитного материала.Moreover, these natural materials in the composition of the components 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 mass ratios in terms of dry ingredients in the composition of its components, i.e. taking into account their actual humidity. It is preferable to use crushed natural materials after drying, since the storage and transportation of the resulting protective material are facilitated and cheapened.

Используемые и отработанные природные сорбционные материалы 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 can be left at the place of storage of solid waste, and the surface of the landfill 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 из предлагаемого защитного материала по любому из вариантов. 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 from the proposed protective material according to any of the options. 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 a content of 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 поэтому 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 therefore impractical.

При указанных выше соотношениях ингредиентов это соответствует среднему удельному расходу клиноптилолита и серпентинита порядка 500-1250 тонн/га. Удельный средний расход железного купороса при этом составляет порядка 250 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 and serpentinite of the order of 500-1250 tons / ha. The specific average consumption of iron sulfate in this case is about 250 tons / ha. The flow rate during the construction of a permeable barrier around the territory of the solid waste landfill for liquid effluents (filtration water) has the same order.

Таким образом, применение предлагаемого материала в любом из описанных вариантов 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.Thus, the use of the proposed material in any of the described options 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.

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.

Claims (3)

1. Материал для защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов твердых бытовых отходов, включающий цеолит и магнийсодержащий силикат, а также сульфат железа, отличающийся тем, что он представляет собой двухкомпонентный продукт, компоненты которого подлежат объединению непосредственно перед употреблением, при этом он содержит в качестве первого компонента цеолит в виде природного клиноптилолита в смеси с магнийсодержащим силикатом в виде природного серпентинита, причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, а в качестве второго компонента - сульфат железа в виде железного купороса - сульфата железа(II) при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты указанных компонентов: природный клиноптилолит/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; природный клиноптилолит/железный купорос - от 10:1,8 до 10:2,2.1. Material for protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives released from solid waste landfills, including zeolite and magnesium-containing silicate, as well as iron sulfate, characterized in that it is a two-component product, the components of which must be combined immediately before use, when this it contains as a first component zeolite in the form of natural clinoptilolite mixed with magnesium-containing silicate in the form of natural serpentinite, and these natural materials crushed to a particle size of not more than 5 mm, and as the second component, iron sulfate in the form of iron sulfate - iron (II) sulfate with the following weight ratios in terms of the dry ingredients of these components: natural clinoptilolite / natural serpentinite - from 1: 0 5 to 1: 1.5; natural clinoptilolite / iron sulfate - from 10: 1.8 to 10: 2.2. 2. Материал для защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов твердых бытовых отходов, включающий цеолит и магнийсодержащий силикат, а также сульфат железа, отличающийся тем, что он представляет собой двухкомпонентный продукт, компоненты которого подлежат объединению непосредственно перед употреблением, при этом он содержит в качестве первого компонента цеолит в виде природного клиноптилолита, а в качестве второго компонента - магнийсодержащий силикат в виде природного серпентинита в смеси с сульфатом железа в виде железного купороса - сульфата железа(II), причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты указанных компонентов: природный клиноптилолит/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; природный клиноптилолит/железный купорос - от 10:1,8 до 10:2,2.2. Material for protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives released from solid waste landfills, including zeolite and magnesium-containing silicate, as well as iron sulfate, characterized in that it is a two-component product, the components of which must be combined immediately before use, when this it contains as the first component zeolite in the form of natural clinoptilolite, and as the second component - magnesium-containing silicate in the form of natural serpentinite mixed with sulfate ohm of iron in the form of vitriol - iron (II) sulfate, and these natural materials are crushed to a particle size of not more than 5 mm, with the following weight ratios in terms of the dry ingredients of these components: natural clinoptilolite / natural serpentinite - from 1: 0, 5 to 1: 1.5; natural clinoptilolite / iron sulfate - from 10: 1.8 to 10: 2.2. 3. Материал для защиты окружающей среды от сероводорода и его производных, выделяемых с полигонов твердых бытовых отходов, включающий цеолит и магнийсодержащий силикат, а также сульфат железа, отличающийся тем, что он представляет собой трехкомпонентный продукт, компоненты которого подлежат объединению непосредственно перед употреблением, при этом в качестве первого компонента он содержит цеолит в виде природного клиноптилолита, в качестве второго компонента - магнийсодержащий силикат в виде природного серпентинита и в качестве третьего компонента - сульфат железа в виде железного купороса - сульфата железа(II), причем указанные природные материалы измельчены до размера частиц не более 5 мм, при следующих соотношениях по массе в пересчете на сухие ингредиенты указанных компонентов: природный клиноптилолит/природный серпентинит - от 1:0,5 до 1:1,5; природный клиноптилолит/железный купорос - от 10:1,8 до 10:2,2.3. Material for protecting the environment from hydrogen sulfide and its derivatives released from solid waste landfills, including zeolite and magnesium-containing silicate, as well as iron sulfate, characterized in that it is a three-component product, the components of which must be combined immediately before use, when this, as the first component, it contains zeolite in the form of natural clinoptilolite, as the second component - magnesium-containing silicate in the form of natural serpentinite, and as a third the first component is iron sulfate in the form of iron sulfate - iron (II) sulfate, and these natural materials are crushed to a particle size of not more than 5 mm, with the following weight ratios in terms of dry ingredients of these components: natural clinoptilolite / natural serpentinite - from 1 : 0.5 to 1: 1.5; natural clinoptilolite / iron sulfate - from 10: 1.8 to 10: 2.2.
RU2019105150A 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions) RU2704836C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105150A RU2704836C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105150A RU2704836C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704836C1 true RU2704836C1 (en) 2019-10-31

Family

ID=68500927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105150A RU2704836C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704836C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003226873A (en) * 2002-02-05 2003-08-15 Kawagoe Concrete Kogyo Kk Waste treatment material and method for treating waste material
US7056537B2 (en) * 2003-10-17 2006-06-06 Aceto Corporation Treatment of landfill gas
KR20070111104A (en) * 2006-05-17 2007-11-21 에코랜드 주식회사 Eecocover material for daily, middle, final cover in waste landfill
UA31819U (en) * 2007-11-29 2008-04-25 Национальный Университет Водного Хозяйства И Природопользования Method of safe storage of solid household waste at existing disposal sites
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
US20120114736A1 (en) * 2007-05-21 2012-05-10 University Of Maine System Board Of Trustees Zeolite composite materials for waste odor control

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003226873A (en) * 2002-02-05 2003-08-15 Kawagoe Concrete Kogyo Kk Waste treatment material and method for treating waste material
US7056537B2 (en) * 2003-10-17 2006-06-06 Aceto Corporation Treatment of landfill gas
KR20070111104A (en) * 2006-05-17 2007-11-21 에코랜드 주식회사 Eecocover material for daily, middle, final cover in waste landfill
US20120114736A1 (en) * 2007-05-21 2012-05-10 University Of Maine System Board Of Trustees Zeolite composite materials for waste odor control
UA31819U (en) * 2007-11-29 2008-04-25 Национальный Университет Водного Хозяйства И Природопользования Method of safe storage of solid household waste at existing disposal sites
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
Zanuzzi et al. Amendments with organic and industrial wastes stimulate soil formation in mine tailings as revealed by micromorphology
Moon et al. An evaluation of lead leachability from stabilized/solidified soils under modified semi-dynamic leaching conditions
Gitari et al. Passive neutralisation of acid mine drainage by fly ash and its derivatives: A column leaching study
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
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
JP2018538128A (en) Composition containing modified low chromate red mud and process for producing the composition
Moirou et al. Stabilization Pb, Zn, and Cd-contaminated soil by means of natural zeolite
Bezuglova et al. Use of brown coal as a detoxifier of soils contaminated with heavy metals
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
RU2704836C1 (en) Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid municipal waste landfills (versions)
Hafsteinsdóttir et al. Remediation of metal-contaminated soil in polar environments: Phosphate fixation at Casey Station, East Antarctica
Chaiyaraksa et al. Acid soil amendment by zeolite, sepiolite and diatomite.
Roberts et al. Effects of sulphur deposition on litter decomposition and nutrient leaching in coniferous forest soils
RU2701446C1 (en) Material for environmental protection from hydrogen sulphide and derivatives thereof from solid household waste landfills
Kozyatnyk et al. On the leaching of mercury by brackish seawater from permeable barriers materials and soil
Johnson et al. Anion mobility in soils: Relevance to nutrient transport from terrestrial to aquatic ecosystems
Nagasinghe et al. Applicability of alkaline waste and by-products as low cost alternative neutralizers for acidic soils
Larson et al. Amended ballistic sand studies to provide low maintenance lead containment at active small arms firing range systems
Fronczyk et al. Removal of copper (II) ions from groundwater using powdered devonian dolomite in premeable reactive barriers
Laperche Immobilization of lead by in situ formation of lead phosphates in soils
Ericksen et al. Air-surface exchange of mercury with soils amended with ash materials
Han The Compost of Sludge Mixture and Forest Reconstruction
Olem et al. Prevention of acid drainage from stored coal
Ji et al. Reconciling Environmental Safety and Economic Feasibility: A Review of Soil Fluorine Management Strategies in the Republic of Korea