ES2354706T3 - Método de remediación de suelos contaminados con hidrocarburos polihalogenados. - Google Patents

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Abstract

Método de remediación de un suelo contaminado con hidrocarburos polihalogenados, en particular PCB, PCDD y PCDF, que comprende las etapas de: - retirar y tamizar dicho suelo para retirar piedras y grava; - ajustar el contenido en humedad de dicho suelo tamizado a un valor del 10-30%; - alimentar una corriente continua de dicho suelo a un turbocalentador (T), que comprende un cuerpo (1) tubular cilíndrico encerrado por paredes de extremo en sus extremos opuestos, dotado de una camisa (24) de calentamiento, al menos una abertura (25,26) de entrada, al menos una abertura (27) de salida y una pared (30) interna y sobre el interior del que está soportado de manera giratoria un rotor (28) de palas coaxiales, siendo la temperatura de la pared (30) interna de 250-290ºC, - someter la corriente de suelo a la acción de mecánica de dicho rotor (28) de palas que gira a una velocidad de al menos 200 rpm, con la consecuente centrifugación de dicho suelo contra dicha pared (30) calentada, lo que determina la generación instantánea de una corriente de vapor de agua y el transporte de dichas corrientes de vapor de agua y suelo hacia dicha al menos una abertura (27) de salida, - descargar de manera continua una corriente de suelo que tiene un contenido en humedad inferior al 1% y está sustancialmente libre de dichos hidrocarburos polihalogenados.

Description

Campo de aplicación
La presente invención se refiere generalmente al campo técnico de la remediación 5 medioambiental.
En particular, la invención se refiere a un método de remediación de suelos contaminados mediante hidrocarburos halogenados y en particular mediante policlorobifenilos (PCB), policlorodibenzodioxinas (PCDD) y/o policlorodibenzofuranos (PCDF).
Antecedentes de la técnica 10
Los hidrocarburos polihalogenados y en particular los policlorobifenilos son sustancias empleadas ampliamente en la industria por sus propiedades útiles, incluyendo su estabilidad considerable con la aplicación de calentamiento y presión.
No obstante, tales sustancias son muy tóxicas para la flora y la fauna, y su fuga en el suelo puede conducir a graves riesgos medioambientales. Ya se ha producido que, tras el flujo de salida 15 accidental de PCB y sus productos de degradación, tales como policlorodibenzodioxinas (PCDD) y policlorodibenzofuranos (PCDF) de plantas para la producción de hidrocarburos polihalogenados (por ejemplo, insecticidas), se ha prohibido el acceso a superficies de tierra incluso bastante amplias, también en entornos urbanos.
Se han propuesto diferentes métodos de remediación de suelos contaminados por PCB y/o 20 PCDD y PCDF, algunos basados en reacciones químicas (véanse por ejemplo el documento US 5 197 823 y el documento US 2002143226) llevadas a cabo en el suelo, otros basados en la absorción mediante un soporte polimérico tras la molienda del suelo y su mezcla con agua y con el soporte mencionado anteriormente (véase el documento FR 2 797 598), todavía otros basados en tratamientos con disolventes (documento US 4 801 394). 25
Estos métodos son bastante complicados y costosos desde el punto de vista tanto del diseño de la planta como del consumo de energía. Además, tales métodos no se prestan por sí mismos a llevarse a cabo in situ sino que requieren la retirada del suelo contaminado y su transporte por camiones a la planta de remediación.
La patente estadounidense n.º 5 658 094 da a conocer un sistema de remediación de suelo 30 contaminado con hidrocarburos y PCB, sistema que incluye un tambor giratorio que tiene regiones de intercambio de calor primera y segunda, conteniendo cada una regiones internas y externas separadas. Se inclina el tambor de modo que se impulsa de manera gravitacional el suelo alimentado a través de las regiones internas, mientras que la energía térmica proporcionada por medios de quemador remedia el suelo vaporizando y oxidando los hidrocarburos y PCB en una corriente de gases calientes. Se alcanzan 35 temperaturas de hasta 2000ºF (1093ºC).
Con un sistema de este tipo es posible llevar a cabo un método para remediar un suelo contaminado con hidrocarburos polihalogenados, en particular PCB, PCDD y PCDF, que comprende las etapas de:
- retirar y tamizar dicho suelo para retirar piedras y grava; 40
- alimentar una corriente continua de dicho suelo al tambor, que comprende un cuerpo tubular cilíndrico encerrado por paredes de extremo en sus extremos opuestos, dotado de una camisa, al menos una abertura de entrada, al menos una abertura de salida y una pared interna, que se calienta,
- someter la corriente de suelo a la acción de volteo del tambor rotatorio inclinado, mientras se pone en contacto contra dicha pared calentada, lo que determina la generación de una corriente de vapor 45 de agua y el transporte de dicho suelo y vapor de agua hacia dicha al menos una abertura de salida,
- descargar de manera continua una corriente de suelo que tiene un contenido en humedad inferior al 1% y está sustancialmente libre de dichos hidrocarburos polihalogenados.
El documento EP-A-1 170 067 da a conocer un método de remediación de suelo que contiene metales pesados, que comprende la etapa de tratar un suelo tamizado en una capa delgada, mantenerlo en un estado fuertemente turbulento, con una disolución de un sulfuro alcalino a una temperatura de al menos 50ºC.
El documento US-B-6 213 030 describe un aparato para el tratamiento de materiales volátiles en 5 materiales contaminados incluyendo un conjunto de retorta que incluye una retorta giratoria dispuesta al menos parcialmente dentro de una cámara de combustión con un calentador para calentar indirectamente el contenido de la retorta giratoria.
Sumario de la invención
El problema subyacente de la presente invención era por tanto el de hacer disponible un método 10 de remediación de suelos contaminados con hidrocarburos polihalogenados, en particular PCB, PCDD y PCDF que puede llevarse a cabo in situ con bajo consumo de energía, sin el uso de reactivos químicos y con un aparato caracterizado por bajos costes de instalación y gestión.
Se resolvió el problema, según la invención, mediante un método según la reivindicación 1.
La corriente de vapor de agua que sale del turbocalentador puede dirigirse a un depurador de 15 lavado y enfriamiento; desde la salida de este último se obtiene una corriente líquida que contiene los hidrocarburos polihalogenados retirados del suelo, junto con una corriente de vapor de agua que se dirige a etapas de retirada adicionales.
El líquido que sale del depurador puede dirigirse en última instancia, posiblemente una vez que se ha concentrado mediante ósmosis inversa, a eliminación en incineradoras apropiadas adaptadas para 20 el tratamiento de PCB, PCDD y PCDF.
La velocidad de rotación del rotor de palas es preferiblemente de 200 a 1.500 rpm.
La velocidad de flujo de entrada del suelo en el turbocalentador está comprendida generalmente entre 1.000 y 10.000 kg/h.
Se mantienen la temperatura de la pared en aproximadamente 250-290ºC y el tiempo de 25 residencia promedio del suelo en el turbocalentador varía entre 2 y 30 minutos.
El suelo que sale del turbocalentador generalmente tiene una temperatura de aproximadamente 220-250ºC y un contenido en humedad inferior al 1%, normalmente de aproximadamente el 0,4-0,6%.
Cuando se somete un suelo contaminado con PCB al método de la invención, el contenido en PCB se reduce aproximadamente 100 veces, de modo que se lleva a valores del orden de uno pocos 30 microgramos por kg, que se consideran seguros según los reglamentos actuales.
Debe subrayarse que el método según la invención puede llevarse a cabo ventajosamente in situ, puesto que los aparatos necesarios se pueden instalar fácilmente sobre las plataformas de camiones y por tanto pueden llevarse al sitio que va a remediarse. Esto permite evitar los costes considerables debidos a la manipulación y el transporte de grandes cantidades de suelo desde el sitio 35 que va a remediarse hasta las plantas de eliminación de desechos.
Además, el consumo de energía relacionado con el tratamiento de remediación llevado a cabo con el presente método es decididamente bajo, puesto que puede calcularse que para la remediación de 10.000 kg/h de un suelo con un contenido en humedad del 10%, se requieren aproximadamente 2.500.000 kcal/h (1,046·1010 julios/h) y 200 kW. 40
Ventajas y características adicionales del método según la presente invención resultarán más claramente a partir de la descripción de una de sus realizaciones, proporcionadas en el presente documento a continuación como un ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran de manera esquemática un dispositivo para la ejecución del presente método.
Breve descripción de los dibujos 45
La figura 1 ilustra de manera esquemática una planta para la ejecución del presente método y
la figura 2 ilustra esquemáticamente el turbocalentador de la planta mencionada anteriormente.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a la figura 1, puede observarse que una planta a modo de ejemplo para llevar a cabo el procedimiento según la presente invención comprende un turbocalentador T continuo, conectado por medio de una campana 2 de transporte de vapor de agua y un conducto 3 a un depurador 4, del que parte un conducto 5 de salida que conduce a dispositivos de purificación de flujos de gases adicionales. 5
Puede observarse además en la figura 1 que el turbocalentador T está conectado, a través de un conducto 6, a un dosificador 7 de suelo, que está conectado a su vez a través de un conducto 8 a un tamiz 9. Este último está en comunicación con un triturador 10 para el suelo alimentado al mismo por medio del transportador 11 y la tolva 12.
El tamiz 9 también está conectado, a través de un conducto 13, a un lavador 14 de piedras y 10 grava, conectado a su vez a través de un conducto 15 a un tanque 16 de recogida de agua de lavado. Este último está conectado a una bomba 17 de alimentación de agua de lavado, que está en comunicación de fluido a través de un conducto 18 con el turbocalentador T.
El turbocalentador T (producido, por ejemplo, por la empresa VOMM Impianti e Processi de Rozzano (Milán)) comprende esencialmente un cuerpo 1 tubular cilíndrico encerrado por paredes de 15 extremo en sus extremos opuestos y dotado de una camisa 24 de calentamiento coaxial a través de la que se hace fluir un fluido, tal como por ejemplo aceite diatérmico.
El cuerpo 1 tubular tiene una abertura 25 de entrada para el suelo que va a tratarse, una abertura 26 de entrada para las aguas de lavado, y una abertura 27 de salida para el suelo tratado y el vapor de agua. 20
Dentro del cuerpo 1 tubular, un rotor 28 de palas está soportado de manera giratoria, extendiéndose las palas 29 del mismo de manera radial hasta que rozan la pared 30 interna del cuerpo 1 cilíndrico. Las palas 29 de este rotor están dispuestas helicoidalmente y se orientan para centrifugar y transportar simultáneamente el producto sometido a tratamiento hacia la salida. Un motor M gira el rotor 28 a una velocidad comprendida entre 200 y 1.500 rpm, preferiblemente 300-600 rpm. 25
El suelo contaminado por PCB, PCDD y/o PCDF se alimenta a través de la tolva 12 al transportador 11, que lo transfiere al triturador 10 de terrones. El suelo que sale del triturador 10 llega al tamiz 9, en el que se produce la separación del suelo fino (tamaño de partícula inferior a 3 mm) de las piedras y grava.
El suelo fino que sale del tamiz 9 se dirige a través del conducto 8 a un dosificador 7, que lo 30 alimenta, a través del conducto 6 y la abertura 25, al turbocalentador T.
Las piedras y grava que salen del tamiz 9 se dirigen en su lugar a través del conducto 13 al lavador 14, en la que se lavan con agua. Las aguas de lavado se dirigen a través del conducto 15 al tanque 16 y desde éste, por medio de la bomba 17 y el conducto 18, se alimentan al turbocalentador T a través de la abertura 26. 35
En última instancia, las piedras y grava se descargan del lavador 14.
Por tanto, la corriente de suelo fino se alimenta de manera continua al turbocalentador T a través de la abertura 25 de entrada, simultáneamente y en corriente paralela a una corriente de agua de lavado que procede del tanque 16, dosificada a una velocidad de flujo tal como para llevar el contenido en humedad del suelo fino hasta un valor del 10-30%. Tras su entrada en el turbocalentador, el suelo fino 40 se centrifuga mediante las palas del rotor contra la pared 30 interna calentada, se mezcla estrechamente con la corriente de agua de lavado y se transporta simultáneamente hacia la abertura 27 de salida gracias a la orientación helicoidal de las palas mencionadas anteriormente.
Gracias a la formación de una capa tubular delgada, dinámica y turbulenta de suelo fino, en la que las partículas del material absorben una gran cantidad de energía tanto en forma de energía 45 mecánica proporcionada por la acción del rotor de palas colocado en alta velocidad de rotación como en forma de calor producido por la pared calentada interna del turbocalentador T, ahí se produce una vaporización instantánea y violenta del agua unida a cada partícula. El vapor de agua generado también se lleva consigo la mayoría de los compuestos orgánicos que pueden volatilizarse en una corriente de vapor de agua. 50
Tras un tiempo de residencia en el secador de entre 2 y 30 minutos, se descarga de manera continua una corriente de suelo fino con un contenido en humedad inferior al 1% y una corriente de vapor de agua, que se transporta a través de la campana 2 y el conducto 3 al depurador 4.
El condensado recogido en el depurador 4 se dirige a una etapa de concentración, por ejemplo mediante ósmosis inversa, y para la posterior eliminación de desechos en incineradoras apropiadas. 5
La corriente que sale del depurador se dirige en su lugar a etapas de retirada adicionales, mediante por ejemplo baterías de condensación de agua glicolada y depuradores de retirada adicionales. El agua recogida por estos últimos dispositivos de retirada también se recoge, se concentra y se dirige a eliminación de desechos.
EJEMPLO 1 10
Utilizando el dispositivo esquemáticamente descrito anteriormente y siguiendo el método de la invención, se sometió a remediación suelo procedente de una zona contaminada con PCB, PCDD y PCDF, que tenía un contenido en agua de aproximadamente el 10%.
Tal suelo tenía un contenido en suelo fino (partículas menores que 3 mm) igual al 50,2% del peso, grava o arena (mayor que 3 mm) 16,4%, piedras y ladrillos 32,0% y hierba 1,4%. 15
El suelo fino contenía una cantidad total de PCB igual a 1,18 mg/kg y un contenido total de PCDD y PCDF igual a 0,578 g/kg.
Se cargaron los terrones tomados de la zona contaminada en la tolva 12 y se alimentaron desde ésta al triturador 10 de terrones por medio del transportador 11. Se separó el material que salía del triturador mediante el tamiz 9 en una fracción de suelo fino (tamaño < 3 mm) y una fracción de grava y 20 piedras (tamaño > 3 mm).
Se alimentó el suelo fino, por medio del dosificador 7, al turbocalentador T, a una velocidad de flujo de 10.000 kg/h.
Se lavaron las piedras y grava que salían del tamiz 9 con agua dentro del lavador 14 y se recogieron las aguas de lavado en el tanque 16, desde el que, por medio de la bomba 17, se alimentó 25 una corriente continua de tales aguas al turbocalentador T a una velocidad de flujo tal para como para llevar el contenido en humedad del suelo fino en la zona de entrada del turbocalentador hasta un valor de aproximadamente el 20%.
Se mantuvo la temperatura de la pared interna del cuerpo 1 tubular cilíndrico en aproximadamente 290ºC, por medio de aceite diatérmico que circulaba en la camisa 24 de 30 calentamiento, mientras que se mantuvo constante la velocidad de rotación del rotor 28 de palas en 250 rpm.
Tras un tiempo de residencia promedio en el turbocalentador T de 20 minutos, se descargó una corriente continua de suelo fino y vapor de agua.
El suelo fino tenía un contenido en humedad del 0,6%, un contenido en PCB igual a 15,4 g/kg y 35 contenido en PCDD y PCDF igual a 0,20 g/kg.
Se transportó la corriente de vapor de agua que salía del turbocalentador a través de la campana 2 y el conducto 3 al depurador 4, compuesto por un turbodepurador del tipo descrito en la solicitud de patente EP-A-749 772.
El líquido recogido del depurador tenía un contenido en PCB totales igual a 645 g/l. 40
Se dirigió finalmente el vapor de agua que salía del depurador a un depurador adicional y el líquido recogido de este último depurador tenía un contenido en PCB totales igual a 0,61 g/l, lo que demuestra que el primer depurador permitió la recuperación de casi todos los PCB retirados del suelo.
El contenido en PCB del suelo tratado con el método de la invención está completamente dentro de los límites previstos por los reglamentos actuales. 45
EJEMPLO 2
Se cargaron los terrones tomados de la zona contaminada en la tolva 12 y se alimentaron desde ésta al triturador 10 de terrones por medio del transportador 11. Se separó el material que salía del triturador mediante el tamiz 9 en una fracción de suelo fino (tamaño < 3 mm) y una fracción de grava y piedras (tamaño > 3 mm).
Se alimentó el suelo fino, por medio del dosificador 7, al turbocalentador T, a una velocidad de 5 flujo de 10.000 kg/h.
Se lavaron las piedras y grava que salían del tamiz 9 con agua dentro del lavador 14 y se recogieron las aguas de lavado en el tanque 16, desde el que, por medio de la bomba 17, se alimentó una corriente continua de tales aguas al turbocalentador T a una velocidad de flujo tal como para llevar el contenido en humedad del suelo fino en la zona de entrada del turbocalentador hasta un valor de 10 aproximadamente el 18%.
Se mantuvo la temperatura de la pared interna del cuerpo 1 tubular cilíndrico en aproximadamente 270ºC, por medio de aceite diatérmico que circulaba en la camisa 24 de calentamiento, mientras que se mantuvo constante la velocidad de rotación del rotor 28 de palas en 350 rpm. 15
Tras un tiempo de residencia promedio en el turbocalentador T de 30 minutos, se descargó una corriente continua de suelo fino y vapor de agua.
El suelo fino tenía un contenido en humedad del 0,4%, un contenido en PCB igual a 16,7 g/kg y un contenido en PCDD y PCDF igual a 0,25 g/kg.
Se transportó la corriente de vapor de agua que salía del turbocalentador a través de la 20 campana 2 y el conducto 3 al depurador 4, compuesto por un turbodepurador del tipo descrito en la solicitud de patente EP-A-749 772.
El líquido recogido del depurador tenía un contenido en PCB totales igual a 630 g/l.
Finalmente se dirigió el vapor de agua que salía del depurador a un depurador adicional y el líquido recogido de este último depurador tenía un contenido en PCB totales igual a 0,58 g/l, lo que 25 demuestra que el primer depurador permitió la recuperación de casi todos los PCB retirados del suelo.
También en este caso, el contenido en PCB del suelo tratado con el método de la invención está completamente dentro de los límites contemplados por los reglamentos actuales.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método de remediación de un suelo contaminado con hidrocarburos polihalogenados, en particular PCB, PCDD y PCDF, que comprende las etapas de:
    - retirar y tamizar dicho suelo para retirar piedras y grava;
    - ajustar el contenido en humedad de dicho suelo tamizado a un valor del 10-30%; 5
    - alimentar una corriente continua de dicho suelo a un turbocalentador (T), que comprende un cuerpo (1) tubular cilíndrico encerrado por paredes de extremo en sus extremos opuestos, dotado de una camisa (24) de calentamiento, al menos una abertura (25,26) de entrada, al menos una abertura (27) de salida y una pared (30) interna y sobre el interior del que está soportado de manera giratoria un rotor (28) de palas coaxiales, siendo la temperatura de la pared (30) interna de 250-290ºC, 10
    - someter la corriente de suelo a la acción de mecánica de dicho rotor (28) de palas que gira a una velocidad de al menos 200 rpm, con la consecuente centrifugación de dicho suelo contra dicha pared (30) calentada, lo que determina la generación instantánea de una corriente de vapor de agua y el transporte de dichas corrientes de vapor de agua y suelo hacia dicha al menos una abertura (27) de salida,
    - descargar de manera continua una corriente de suelo que tiene un contenido en humedad inferior al 1% 15 y está sustancialmente libre de dichos hidrocarburos polihalogenados.
  2. 2. Método según la reivindicación 1, en el que la velocidad de rotación del rotor de palas está comprendida entre 200 y 1.500 rpm.
  3. 3. Método según la reivindicación 1, en el que la velocidad de flujo de la corriente de suelo que entra en el turbocalentador (T) está comprendida entre 1.000 y 10.000 kg/h. 20
  4. 4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de someter dichas piedras y grava a lavado con agua y alimentar una corriente continua de las aguas de lavado resultantes al turbocalentador (T) en corriente paralela a dicha corriente de suelo, a una velocidad de flujo tal como para llevar el contenido en humedad de dicho suelo cerca de dicha al menos una abertura (25) de entrada hasta un valor del 10-30%. 25
  5. 5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de enviar dicha corriente de vapor de agua que sale de dicho turbocalentador (T) a una etapa de condensación y dirigir el condensado resultante a una etapa de eliminación de desechos mediante incineración.
  6. 6. Método según la reivindicación 5, en el que dicho condensado, antes de dirigirse a dicha etapa de 30 eliminación de desechos, se somete a concentración.
  7. 7. Método según la reivindicación 6, en el que la concentración de dicho condensado se lleva a cabo por medio de ósmosis inversa.
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