Способ обезвреживания загрязненных осадков

 

Изобретение относится к технологии санации объектов окружающей среды, в частности донных отложений водоемов и шламохранилищ. В загрязненные осадки вносят алюмосиликаты, предварительно гидролизованные до значений pH от 9 до 12. Технический результат - обеспечение высокой степени пассивирования загрязнителей. 9 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии санации загрязненных объектов окружающей среды, в частности донных отложений водоемов или шламохранилищ.

Донные отложения водоемов и шламохранилищ в большинстве случаев загрязнены тяжелыми металлами (Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn, As, Hg и др.), углеводородами, полиароматическими соединениями и различными видами детергентов (поверхностно-активными веществами синтетическими и естественного происхождения и др.). Эти загрязнители находятся в осадках в миграционно-активной форме, что способствует их распространению в окружающей среде.

Известны способы обезвреживания загрязненных осадков путем разделения их с помощью гидроциклонных установок на песчаную и мелкодисперсную (пылевато-илисто-глинистую) фракции. За счет этого достигается уменьшение объема загрязненного материала, который должен быть удален на специализированный отвал для захоронения, см., например, Feenstra, L., Joziasse, J., Pruijn, M., Contaminated Soil, 95 Proceedings of Fifth International FZK/TNO Conference on Contaminated Soil, 1995, Maastricht, The Netherlands, W. J. van den Brink, R.Bosman, F.Arendt eds., p.p. 1123-1132.

Этот способ недостаточно эффективен, поскольку позволяет лишь частично отделить сравнительно менее загрязненную фракцию осадка от наиболее загрязненной тонкодисперсной фракции и не влияет на миграционную активность загрязнителей. Кроме того, этот способ обусловливает необходимость больших расходов на захоронение загрязненного материала в специально оборудованных отвалах.

Известны способы обезвреживания загрязненных осадков, в частности шлама-осадка (активного ила) в шламохранилищах путем внесения в них алюмосиликатов, золы-уноса, мелкозернистого заполнителя. При этом происходит преобразование шлама-осадка в искусственный грунт, в котором, благодаря процессам литификации, загрязнители теряют в определенной мере миграционную способность, см., например, патент РФ N 2084417 по кл. C 04 B 18/30 от 25.07.1994 г.

Этот способ принят в качестве прототипа настоящего изобретения.

Его недостатком является то обстоятельство, что он не обеспечивает необходимую степень снижения миграционной активности загрязнителей. Кроме того, для его реализации помимо алюмосиликатов требуются дополнительные компоненты, обеспечивающие процесс литификации (зола-уноса, мелкозернистый заполнитель), что осложняет и удорожает применение данного способа.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания такого способа обезвреживания загрязненных осадков, который обеспечивал бы высокую степень пассивирования загрязнителей, а также позволил бы упростить и удешевить его реализацию.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе обезвреживания загрязненных донных осадков путем внесения в них алюмосиликатов в загрязненные осадки вносят алюмосиликаты, предварительно гидролизованные до значений pH > 9; гидролизованные алюмосиликаты вносят в виде водной суспензии; дополнительно могут быть внесены коагулянты в виде хлоридов металлов с валентностью 2 и более; загрязненные осадки могут обрабатываться в виде пульпы, которую подают в емкость одновременно с подачей водной суспензии гидролизованных алюмосиликатов; дополнительно может подаваться водный раствор коагулянтов; в загрязненные осадки гидролизованные осадки вносят в весовом соотношении от 1 : 1 до 1 : 5 к сухой массе загрязненных осадков; в загрязненные осадки, находящиеся в состоянии пульпы, гидролизованные алюмосиликаты вносят в виде суспензии в весовом соотношении от 1 : 300 до 1 : 2000 к массе пульпы.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному способу. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает новый технический эффект - поглощение загрязнителей полидисперсной минеральной матрицей, которая входит в состав предварительно гидролизованных алюмосиликатов, что позволяет в весьма высокой степени снизить миграционную активность загрязнителей. Исключается необходимость применения золы-уноса и мелкозернистого заполнителя, что упрощает и удешевляет реализацию способа. Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Осуществление способа поясняется примерами.

Пример 1.

Донные отложения р. Фонтанки (г. Санкт-Петербург) извлечены в виде ненарушенной вязкопластичной массы. Они загрязнены тяжелыми металлами, нефтеуглеводородами, полиароматическими соединениями, поверхностно-активными веществами (ПАВ). Для обезвреживания донных отложений внесена водная суспензия, содержащая алюмосиликаты, которые предварительно гидролизованы до pH = 12. При этом в процессе предварительного гидролиза алюмосиликатов образовалась полидисперсная минерально-матричная система и золь-гелевая фаза, обладающие высокой сорбционной емкостью. Гидролизованные алюмосиликаты внесены в весовом соотношении 1 : 5 к массе отложений (в пересчете на сухое вещество). Дополнительно внесен коагулянт - CaCl₂ в количестве 1% от массы гидролизованных алюмосиликатов. Обработка донных отложений осуществлялась в лабораторной мешалке в течение 5 минут. Результаты обезвреживания загрязненных отложений приведены в таблице 1.

Пример 2.

Донные отложения р. Мойки в месте слияния с каналом Крузенштерна (г. Санкт-Петербург) извлечены с помощью земснаряда в виде пульпы. При этом пульпа подавалась в плавучую емкость. Одновременно с пульпой с помощью насоса подавалась водная суспензия гидролизованных до pH = 9,5 алюмосиликатов. Пульпа содержала те же виды загрязнителей, что и в примере 1. Соотношение масс суспензии гидролизованных алюмосиликатов и пульпы 1 : 1500. Коагулянт не вносился. Обработка осуществлялась в процессе заполнения плавучей емкости.

Результаты обезвреживания загрязнителей пульпы приведены в таблице 2.

Изобретение осуществляется с использованием дешевого природного минерального сырья, местных материалов и широко применяемого оборудования. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания загрязненных осадков путем внесения в них алюмосиликатов, отличающийся тем, что в загрязненные осадки вносят алюмосиликаты, предварительно гидролизованные до значений pH 9 - 12.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролизованные алюмосиликаты вносят в загрязненные осадки в виде донных отложений водоемов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролизованные алюмосиликаты вносят в загрязненные осадки в виде донных отложений шламохранилищ.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что гидролизованные алюмосиликаты вносят в виде водной суспензии.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что дополнительно вносят коагулянты в виде хлоридов металлов с валентностью 2 и более.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что загрязненные осадки обрабатывают в состоянии пульпы.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что пульпу подают в емкость, при этом одновременно подают водную суспензию гидролизованных алюмосиликатов.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно подают водный раствор коагулянтов.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролизованные алюмосиликаты вносят в весовом соотношении от 1 : 1 до 1 : 5 к сухой массе загрязненных осадков.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что суспензию гидролизованных алюмосиликатов вносят в весовом соотношении от 1 : 300 до 1 : 2000 к массе пульпы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2