Химия и экология (стр. 6 из 16)
Промывка является эффективным методом обработки как почв, так и донных отложений рек, озер и пр.
Процесс может быть эффективным и экономически оправданным, когда загрязненная почва или донные отложения содержат не более 40% ила, а частицы глины имеют размеры не более 63 микрон. Содержание твердых органических веществ не должно превышать 20% объема.
К типичным опасным загрязнениям, которые эффективно удаляются этим методом, относятся:
· донные отложения, насыщенные нефтепродуктами;
·
радиоактивные загрязнения;· тяжелые металлы;
· креозот;
· пестициды,
· цианиды.
Состав почвы и распределение загрязняющих веществ
Более полное понимание процессов очистки почвы и пользы этой промывки может быть достигнуто при рассмотрении почвенных образцов А—Г и типичного распределения в них загрязнений.
А. Поверхностное загрязнение обычно наименьшее, в основном — физическая адгезия, выражающаяся в уплотнении. Удаляется и переносится в промывочную воду механическим разрыхлением.
Б. Минеральные илы и глины являются основными веществами, абсорбирующими опасные загрязнения, так как имеют очень развитую поверхность по отношению к объему и обладают повышенной способностью сцепления.
В. Твердые органические вещества, такие как корни и листья растений, гумус и т.д., обладающие, в виду их абсорбирующих свойств, способностью сбора загрязнений.
Г. Взвешенные загрязнения присутствуют в растворенном состоянии в виде частичек ила и глины.
Кроме этих твердых и жидких компонентов, вместилищем для летучих загрязнений может служить воздух (или газ), присутствующий в пустотах между частицами почвы.
Сложность почвенной промывки возрастает с ростом содержания ила, глины и твердых органических веществ.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЦЕССА РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Рекультивация осуществляется за счет выполнения технологических процессов (рис. 70), позволяющих выделить из загрязненной почвы:
1) обезвреженный, обезвоженный гранулированный почвенный продукт, который можно возвратить на участок или использовать для других целей;
2) обезвоженные загрязненные твердые - органические вещества для дальнейшей обработки или захоронения;
3) обезвоженные загрязненные глинистые/илистые почвенные фракции для дальнейшей обработки или захоронения;
4) загрязняющие вещества из промывочной воды с целью ее очистки и обезвреживания в соответствии с нормативами для сброса в водоемы.
1 этап: Подготовка почвы к очисткеОсновная цель этого этапа — приготовить суспензию, имеющую номинальные размеры частиц в пределах 6 мм. Для этого с помощью комплекта сит или первичного виброэкрана почву просеивают для удаления мусора, металла, дерева и пр. При необходимости доведения размеров крупных каменных включений до нужного размера допускается применение размельчения. Для контроля размеров частиц суспензии и отделения материала, не требующего очистки, используется мокрое вибрационное экранирование. При помощи распылителей омывающего раствора, встроенных в просеивающую машину, в питающий поток добавляется промывочная вода, создающая среду, в которую будут перенесены, а затем и удалены все загрязняющие вещества.
2 этап: смешивание, притирочное размельчение, поверхностное извлечение
Предварительно отсортированная суспензия направляется в машину, осуществляющую размельчение притиркой. Здесь загрязненный ил/глина отслаиваются от поверхностей гранулированных почвенных частиц и переносятся в промывочную воду. Это достигается путем комбинации:
· воздействия механических и жидкостных касательных напряжений, вызываемых взаимным трением гранулированных частиц (Движение частиц обеспечивается роторными двигателями внутри притирочных ячеек или другими механическими средствами.);
· воздействия добавляемых химических реагентов, ускоряющих растворимость и перенос загрязняющих веществ с поверхностей гранулированных частиц в промывочную воду.
3 этап: Отделение ила, глины и загрязняющих веществ, находящихся в промывочной воде, от размельченного гранулированного материала.
Эта операция обычно выполняется с помощью гидроциклонов или наклонных разделителей винтового типа. В результате образуются два продукта:
1) обезвоженный поток твердых частиц, состоящий в Основном из размельченного песка и твердого органического вещества, такого как уголь, лигнин, дерево и т.д.;
2) поток, состоящий из промывочной воды со взвешенными (загрязненными) частицами минерального (ила/глины) и твердого органического вещества. Промывочная вода может также содержать растворенные загрязняющие вещества, такие как ионы тяжелых металлов, которые будут удалены позже традиционной обработкой для промышленных сточных вод (например осаждением или ионообменом).
4 этап: Отделение загрязненного твердого органического вещества от размельченного гранулированного материала.
Загрязненные твердые органические вещества, такие как уголь, древесина, сгнившие остатки растительности, имеют очень высокую способность абсорбировать загрязняющие вещества, поэтому такие твердые вещества должны быть изолированы от гранулированных компонентов почвы. Этот материал эффективно удаляется с помощью уплотняющего сепаратора. Он отделяет органические вещества, имеющие меньшую силу тяжести от песка или других более тяжелых частиц. Изолированный осадочный органический продукт затем обезвоживается и, если необходимо, уничтожается, например, сжиганием. Промытый, очищенный песок, поступающий из сепаратора, вторично промывается или же сразу обезвоживается с помощью вибросита, винтового обезвоживателя или гидроциклона. Впоследствии его можно вернуть обратно на участок, с
которого была взята почва, продать производителям бетона, асфальта или использовать для других целей.
5 этап: Удаление загрязненного ила/глины из промывочной воды. Удаление растворенных загрязняющих веществ.
Загрязненные минеральные ил или глина, находящиеся в промывочной воде во взвешенном состоянии, коагулируются, флоккулируются и осаждаются в форме уплотненного минерального отстоя, который обезвоживается с помощью фильтрующего пресса или другого фильтраци-онного оборудования (см. рис. 71).
В случаях, когда в промывочной воде присутствуют растворенные соли тяжелых металлов, они осаждаются при повышении рН с образованием гидроксидов металлов, которые можно удалить флоккуляцией и осаждением или флотацией растворенным воздухом с последующим обезвоживанием загрязненного отстоя (или накипи) с помощью фильтрации.
6 этап: Менеджмент осадка
Существуют многочисленные применения для использования осадков после промывки почвы. Твердые органические вещества и органическая спрессовавшаяся корка с фильтров обычно разрушаются сжиганием. Осадки, загрязненные гидроксидами тяжелых металлов стабилизируются при затвердевании. В зависимости от экономических затрат насыщенные металлами неорганические осадки могут быть восстановлены, рециклированы или подготовлены к сбросу на специально предназначенные для них свалки.
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ
Биологическая рекультивация вне участка. Помимо промывки почвы в последнее время в развитых странах появилось большое число новых технологий, позволяющих очистить почву как от всех загрязнений, так и от специфических загрязняющих веществ. При этом рекультивации почвы проводится непосредственно на участке, для того чтобы избежать затрат на экскавацию и транспортировку больших объемов грунта.
При биологической рекультивации вне участка верхний слой почвы снимается и вывозится на специальный полигон, где вся эта масса земли обрабатывается. При этом для разложения органических загрязняющих веществ в почве, отстое и твердом грунте используются микроорганизмы. Микроорганизмы разлагают загрязняющие вещества, используя их как источник пищи. Конечным продутом обычно являются СО2 и Н2О. При биологической рекультивации твердые вещества сначала перемешиваются в воде до формирования жидкой пульпы, и биологическое восстановление осуществляется на жидкой фазе; затем производится второй этап обработки — твердофазная биорекультивация, при которой почва загружается в камеру или закрытое помещение и разрыхляется с добавкой воды и питательных веществ.
Если пораженные участки земли очень большие, такой процесс будет очень трудоемок, долог и достаточно дорог. Представьте себе перемещение больших объемов земли, погрузку в самосвалы и перевозку, иногда на значительные расстояния, на место, которое, как правило, занимает довольно большую территорию. После рекультивации этот процесс необходимо повторить в обратном порядке. Однако качество рекультивации в этом случае будет значительно выше.
Биологическая рекультивация на участке. При рекультивации непосредственно на участке можно избежать громадных затрат, связанных с вывозом почвы, большим расходом горючего и людских ресурсов. Однако продолжительность этого процесса будет несколько больше. Что же это за процесс? Кислород, а иногда питательные вещества, закачиваются под давлением через скважины в почву или распределяются по поверхности для инфильтрации в загрязненный материал. Процесс разложения загрязняющих веществ микроорганизмами происходит прямо на участке, а при помощи биовенттиляции конечные продукты удаляются.