RS50230B - Postupak za uklanjanje organskih zagađivača iz sedimenta - Google Patents

Abstract

Postupak za uklanjanje organskih zagađivača iz sedimenata, naznačen time, što je sadržaj vode u opsegu od 5% do granice zasićenja sedimenta, koji sadrži preko 60%, računato na suvi produkt, čestica manjih od 63 μm, koji se sastoji od sledećih koraka: (a) mešanja navedenog sedimenta sa lipofilnim rastvaračem koji se bira između petroletra i etilacetata, a navedeni rastvarač se meša u takvom odnosu da formira jedinstvenu tečnu fazu sa vodom koja se nalazi u sedimentu; (b) razdvajanja tečne faze od čvrste faze; (c) uklanjanja uparavanjem zaostalog rastvarača iz čvrste faze dobijene u koraku (b); (d) rekuperacije uparavanjem rastvarača iz tečne faze dobijene u koraku (b).Prijava sadrži još 12 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Ovaj pronalazak se odnosi na postupak prečišćavanja sedimenata zagađenih organskim jedinjenjima.

Preciznije, ovaj pronalazak se odnosi na postupak za uklanjanje organskih zagađivača iz sedimenata koje karakteriše sadržaj vode od 5% do zasićenja sedimenta i sa preovlađujućim sadržajem finih čestica (<63 um), koji koristi, kao sredstvo za ekstrakciju, jedan lipofilni rastvarao ili njegovu smešu sa hidrofilnim ko-rastvaračem.

Neprestanim odmuljivanjem prostora luka i laguna, neizbežnim u cilju održavanja plovnosti vodnih puteva i sprečavanja plavljenja usled zasipanja ušća reke, nastaju sedimenti, od kojih je većina zagađena industrijskim i gradskim otpadom, navigacionim i lučkim aktivnostima.

Na osnovu važećih propisa, materijal, koji pri tome nastaje, može se odlagati na otvorenom moru, koristiti kao materijal za nasipanje, ako je inertan, ili, ako je klasifikovan kao opasan, mora se odlagati na deponijama.

U cilju zadovoljenja zahteva za smanjivanjem upotrebe deponija, u razvijenijim zemljama (SAD i Zapadna Evropa) , razvoj"on-s/fe"ili" ex- situ"postupaka za tretiranje, koji zagadjeni sediment dovode do inertnih produkata i u nekim

slučajevima omogućavaju njegovu distribuciju, stalno napreduje.

Opšte usvojene tehnologije za tretiranje sedimenta su: ispiranje zemljišta, dovodjenje u biološki ispravno stanje i dovodjenje u čvrsto stanje/stabilizacija.

Termin ispiranje zemljišta se odnosi na tehnike ispiranja koje koriste vodu, koja opciono može sadržati surfaktante (površinski aktivne supstance).

Ispiranje zemljišta koristi tendenciju zagadjivača da se vezuju, hemijski ili fizički, za finije čestice sedimenta. Ove čestice se mogu odvojiti od ostatka glavne mase putem manje ili više kompleksnih serija postupaka odvajanja, baziranih na razlikama u dimenzijama, gustini ili svojstvima površine. Sa ovim tehnologijama odvajanja dobija se zagadjen deo od sitnih čestica i dekontaminiran deo od krupnih čestica.

Ovako odvojene fine čestice predstavljaju samo mali deo početne zagadjene zapremine, ali sadrže veći deo zagadjivača.

Ispiranje zemljišta je tehnologija u napredovanju koja se koristi u brojnim situacijama u lukama Severne Evrope (Rotterdam, Hamburg) za smanjivanje količine toksičnih materija koje su za odlaganje u deponijama, i povraćaj dela troškova postupka, prodajom dela sa krupnim česticama kao gradjevinski materijal.

Ovaj postupak ipak ima suštinske nedostatke koji proizilaze iz potrebe za velikom količinom sredstva za ekstrakciju i teškoća u povraćaju upotrebljenih aditiva.

Dalje, ove tehnike se teško primenjuju kod struktura kod kojih preovlađuju fine čestice (<63 pm).

Tehnike za dovodjenje u biološki ispravno stanje su ograničene na biološki razgradiva jedinjenja i ne-toksične koncentracije, a ugrožene su zbog velike količine vremena koja je potrebna da se završi dovodjenje u ispravno stanje. Postupak dovodjenja u čvrsto stanje/stabilizacija sastoji se u dodavanju hidrauličnog veziva, npr. Portland cementa, sedimentu. Na ovaj način zagadjivači se fizički blokiraju unutar zacementirane glavne mase i više ne mogu da migriraju u okolnu sredinu.

U nekim postupcima uz cement se dodaju odredjeni aditivi sposobni za reakciju sa zagadjivači ma pretvarajući ih u manje toksične ili manje pokretljive vrste.

Mana ove vrste tehnologije je u tome što proizvodi zapreminsko povećanje materijala koji se tretira (sediment + vezivo) i , u svakom slučaju, ne garantuje stabilnost krajnjeg proizvoda tokom dužeg vremenskog perioda.

Postupci tretiranja bazirani na ekstrakciji sa rastvaračem izabranim, npr. od, metilenhlorida, C2-C4 ugljovodonika u tečnom stanju, ili superkritičnim fluidima, su takodje poznati u stanju tehnike.

Primenjivost i efikasnost ovih postupaka je uveliko limitirana prisustvom visokog procenta finih čestica i velikim sadržajem vode koji obično odlikuje sedimente.

Dokument EP-A-934780 opisuje postupak za uklanjanje organskih zagađivača iz sedimenata (cf. par. 2) sa sadržajem vode do granice zasićenja sedimenta (cf.par. 9) koji se sastoji od koraka: (a) mešanja navedenog sedimenta sa lipofilnim rastvaračem (etilacetat) (cf.par.9), pozicija (a)), (b) odvajanja tečne faze od čvrste faze (cf.par. 9, pozicija (b); kolona 2, red 16-20), (c) uklanjanja zaostalog rastvarača uparavanjem iz čvrste faze koja je dobijena u koraku (b)

(cf.par. 9, pozicija (c), kolona 2, red 20-24) i (d) rekuperacije rastvarača iz tečne faze dobijene u koraku (b) (cf.par. 9, pozicija (d), kolona 2, red 24-30).

Sada je otkriveno da je moguće prevazići gore pomenute mane uz pomoć postupka koji kao ekstrakciono sredstvo koristi lipofilni rastvarač.

Upotrebom samo lipofilnog rastvarača dobija se visok stepen efikasnosti, bez obzira na sadržaj vode i finih čestica u sedimentu, zahvaljujući činjenici da fine čestice ostaju medjusobno vezane. Čvrsto-tečna separacija se stoga odvija jednostavnim taloženjem.

U skladu sa ovim, cilj ovog pronalaska se odnosi na postupak uklanjanja organskih zagadjivača iz sedimenata koje karakteriše sadržaj vode od 5% do zasićenja sedimenta i koji sadrži preko 60%, računato kao suvi produkt, čestica veličine ispod 63 pm, koji se sastoji iz sledećih koraka: (a) mešanja navedenog sedimenta sa lipofilnim rastvaračem, koji se bira između petroletra i etil acetata, pri čemu se navedeni rastvarač meša u takvom odnosu da se gradi jedinstvena tečna faza sa vodom koja je sadržana u sedimentu; (b) odvajanja tečne faze od čvrste faze; (c) uklanjanja uparavanjem preostalog rastvarača iz čvrste faze dobijene u koraku (b); (d) rekuperacije rastvarača uparavanjem iz tečne faze dobijene u koraku (b).

Sedimenti koji se koriste u postupku prema ovom pronalasku tipično imaju sadržaj vode u opsegu od 20% do 70% mas.

U koraku (a), odnos težine sedimenta i rastvarača ili rastvarač/ko-rastvarač smeše iznosi od 0,2 do 5,0 , poželjno 0,5 do 1. Ovaj korak se obično izvodi na sobnoj temperaturi, tokom vremenskog perioda od 10 do 120 minuta.

Rastvarači koji se koriste u postupku prema ovom pronalasku su netoksični (mala količina ipak ostaje u tretiranom sedimentu) i isparljivi (samim tim lako uklonjivi iz sedimenta), jeftini i lako dostupni.

Među lipofilnim rastvaračima, najpoželjniji za potrebe ovog pronalaska je etil acetat.

Koraci (a) do (d) postupka, prema ovom pronalasku, mogu se ponavljati nekoliko puta ukoliko je potrebno.

Kada se koristi lipofilni rastvarač, u koraku (b) postupka ovog pronalaska, odvajanje tečne faze iz čvrste faze se vrši odmah nakon što se mešanje prekine, zahvaljujući činjenici da su fini delovi sedimenta aglomerisani vodom i ne prolaze, osim minimalnog dela, u rastvarač za ekstrakciju.

Na ovaj način se dobija, sediment očišćen od zagadjivača, koji se sastoji od krupne frakcije i fine frakcije, i tečna frakcija (rastvarač) koja sadrži zagadjivače.

U koraku (c) postupka prema ovom pronalasku, čvrsta faza se zagreva do temperature odabrane tako da dozvoli ponovno dobijanje ostatka ekstrakcionog rastvarača, koji se reciklira do koraka (a) postupka prema ovom pronalasku.

Poželjno je da se koristi temperatura u opsegu od 60°C do 100°C, poželjno od 70 do 90°C.

Postupak se može izvesti upotrebom sušača sa rotirajućim bubnjem, sušača sa sitom ili drugim uredjajima komercijalnog tipa.

Rekuperacija istrošenog rastvarača (korak d) može se ostvariti upotrebom uparivača sa tankim filmom i sa struganjem zidova koji radi na atmosferskom pritisku ili pod uslovima neznatno sniženog pritiska. Na ovaj način, dobija se ostatak u uparivaču, koji sadrži frakciju ekstrahovanu iz sedimenta i frakciju na vrhu koja se sastoji od rastvarača za ekstrakciju, koji se može reciklirati do koraka (a) postupka prema ovom pronalasku.

Postupak prema ovom pronalasku omogućuje da se toksičnost sedimenta, sa velikim sadržajem vode i finih čestica, smanji na jednostavan i ekonomičan način.

Sledeći primeri su dati zbog boljeg razumevanja pronalaska i ne treba na bilo koji način da se posmatraju kao ograničenje njegovog obuhvata.

PRIMER 1

U eksperimentu se koristi sediment zagadjen sa hlorovanim, aromatičnim i alifatičnim ugljovodonicima, sa sledećim karakteristikama: - 70% finih čestica (frakcija <63 pm); - 61% vlažnosti; - ukupno organskih zagadjivača: 12786 mg/kg suvog proizvoda (određeno gasnom hromatografijom)

100 g ovog sedimenta se uvodi u rotirajući cilindar zajedno sa 100 g etil acetata i konstantno se mesa, na sobnoj temeraturi, tokom 30 minuta.

Nakon što se smeša ostavi da se slegne tokom 5 minuta, tečna faza se filtrira kroz Teflon filter sa 0,45 pm otvorima da bi se merenjem utvrdio fini deo sedimenta koji je poneo rastvarač.

Etil acetat se rekuperira iz tečnog dela destilacijom u rotirajućem evaporatoru na 90°C .

Ovako se rekuperira 96 g rastvarača, što se sa dodatkom 4 g svežeg etil acetata koristi za drugi krug ispiranja sedimenta.

Sediment povraćen nakon ekstrakcije sa rastvaračem se suši na vazduhu tokom 24 h i zatim se analizira da bi se utvrdila koncentracija organskih zagadjivača.

Tabela 1 prikazuje vrednosti preostale koncentracije zagadjivača nakon svakog ciklusa pranja.

Zadnja desna kolona prikazuje efikasnost uklanjanja (R) za svaki zagadjivač u odnosu na ispražnjen sediment iz poslednjeg ciklusa. Ukupna efikasnost uklanjanja za svaki ciklus je prikazana u poslednjoj liniji.

Iz podataka prikazanih u tabeli može se uočiti da se ovim postupkom može ukloniti preko 99% organskih zagadjivača prisutnih u sedimentu.

Ukupni sadržaj finih čestica ponetih od strane rastvarača na kraju svakog koraka je 0,03% u odnosu na sam rastvarač. Ova vrednost je posebno važna kad se ima u vidu pretežno prisustvo finih materijala (<63 pm) u tretiranom uzorku.

Ukupna količina rekuperisanog rastvarača je 96% od početne količine.

PR1MER 2

Isti postupak se primenjuje kao što je opisano u Primeru 1, sa tom razlikom što se koristi staklena boca od 500 cm<3>kao reaktor za mešanje zajedno sa mehaničkom mešalicom.

Tabela 2 pokazuje rezultate uklanjanja dobijene u 4 koraka ekstrakcije.

Ovim postupkom se može ukloniti preko 98% prisutnih organskih zagadjivača.

Ukupna količina rekuperisanog rastvarača na kraju ciklusa ekstrakcije dokazano je 97% u odnosu na doziranu količinu. Sadržaj ponetih finih čestica je 0,03%.

PRIMER 3 (niie prema ovom pronalasku)

500 g sedimenta čije su karakteristike 70% finih čestica (frakcija <63um) i 44% vlažnosti, zagadjen sa aromatičnim policikličnim ugljovodonicima, dovodi se u kontakt sa 500 g smeše etil acetata i acetona u odnosu 48/52, tokom 120 minuta na sobnoj temperaturi. Kao rezultat homogene kontaminacije uzorka, odvajanje krupne frakcije (>63pm) se ne dogadja.

Na kraju prva dva ekstrakciona koraka, tečno/čvrsto odvajanje se izvodi dekantovanjem, a nakon sledeća tri koraka, centrifugovanjem na 700 x g tokom 10 minuta.

Tabela 3 prikazuje rezultate uklanjanja dobijene u 5 ekstrakcionih koraka.

Ovim postupkom je moguće ukloniti preko 99% prisutnih organskih zagadjivača.

PRIMER 4 (nije prema ovom pronalasku)

Uradjen je test ekstrakcije kao što je opisano u Primeru 3, sa tom razlikom što je umesto 5 koraka izvedeno 8 ekstrakcionih koraka. Rezultati su prikazani u Tabeli 4.

Iz rezultata prikazanih u tabeli, može se primetiti daje postupkom moguće potpuno ukloniti organske zagadjivače.

Claims (13)

1. Postupak za uklanjanje organskih zagađivača iz sedimenata, naznačen time, što je sadržaj vode u opsegu od 5% do granice zasićenja sedimenta, koji sadrži preko 60%, računato na suvi produkt, čestica manjih od 63 pm, koji se sastoji od slededh koraka: (a) mešanja navedenog sedimenta sa lipofilnim rastvaračem koji se bira između petroletra i etilacetata, a navedeni rastvarač se mesa u takvom odnosu da formira jedinstvenu tečnu fazu sa vodom koja se nalazi u sedimentu; (b) razdvajanja tečne faze od čvrste faze; (c) uklanjanja uparavanjem zaostalog rastvarača iz čvrste faze dobijene u koraku (b); (d) rekuperacije uparavanjem rastvarača iz tečne faze dobijene u koraku (b).

2. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je lipofilni rastvarač etil acetat.

3. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što je maseni odnos između sedimenta i lipofilnog rastvarača u opsegu od 0,2 do 5,0.

4. Postupak prema Zahtevu 3, naznačen time, stoje maseni odnos između sedimenta i lipofilnog rastvarača u opsegu od 0,5 do 1.

5. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što se u koarku (a) mešanje komponenata vrši na sobnoj temperaturi, u toku vremena u opsegu od 10 do 60 minuta.

6. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što se razdvajanje u koraku (b) vrši dekantovanjem. fina frakcija.

7. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što se u koraku (c) uklanjanje rastvarača iz čvrste frakcije vrši na temperaturi u opsegu od 60 do 100 "C.

8. Postupak prema Zahtevu 7, naznačen time, što je temperatura u granicama od 70 do 90<*>C.

9. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što se korak (c) izvodi pomoću rotacionog sušača sa bubnjem, sušača sa sitom, ili drugih uređaja komercijalnog tipa.

10. Postupak prema Zahtevu 1. naznačen time. što se rekuperacija rastvarača u koraku (d) vrši pomoću tankoslojnog uparivača sa strugačem zidova, koji radi na atmosferskom pritisku ili pod malim podpritiskom.

11. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što se koraci (a) do (d) mogu ponoviti nekoliko puta.

12. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što se rastvarač rekuperisan u koraku (d) reciklira u koraku (a).

13. Postupak prema Zahtevu 1, naznačen time, što su organski zagađivači alifatski ili aromatski ugljovodonici, polinuklearni aromatski ugljovodonici, alifatski i aromatski hlorovani organski proizvodi, pesticidi, dioksini i dibenzofurani.