способ обезвреживания токсичных отходов

Формула изобретения

Способ обезвреживания токсичных отходов, включающий обработку последних химическим реагентом для перевода их в нерастворимые соединения и отверждение, отличающийся тем, что токсичные отходы предварительно перемешивают с водой до получения пластичной массы с подвижностью 7 10 см, в качестве химического реагента используют раствор сульфата железа, а обработку полученной массы ведут в течение 3 5 мин с последующим смешением с портландцементом.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области экологии, а более конкретно, к способам обезвреживания твердых токсичных отходов.

Способы обезвреживания твердых токсичных отходов известны. К ним относятся: термическое разложение, физико-химическая и биологическая переработка, складирование в отвалах, солидификация.

Известен способ отверждения отходов с понижением растворимости соединений тяжелых металлов в результате их обработки гидросульфидом или сульфидом натрия, смешения с химическим реагентом, представляющим собой раствор ускорителя отверждения (хлорид кальция) в ингибиторе осаждения (глицерин или его смесь с другими многоатомными спиртами), нейтрализации смеси до pH 5-14 после введения щелочного реагента (например, извести), добавления связующего с целью получения смеси отходов в виде твердых блоков, пригодных для захоронения [1].

Описанный способ является наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков и принят нами за прототип.

Недостатком описанного способа является его сложность и большой расход химических реагентов для обработки отходов.

Задачей изобретения является создание простого и экономичного способа обезвреживания твердых токсичных отходов.

Для решения поставленной задачи в способе обезвреживания токсичных отходов, включающем перевод токсичных веществ в нерастворимые соединения и солидификацию, согласно изобретению отходы предварительно перемешивают с водой до получения пластичной массы с подвижностью 7-10 см с последующей обработкой полученной массы в течение 3-5 мин сульфатом железа и смешением с портландцементом.

Обработка токсичных отходов сернокислым железом позволяет перевести наиболее токсичные формы химических элементов Cr⁶⁺, Mn⁷⁺ в менее токсичные формы - Cr³⁺ и Mn²⁺, после чего становится возможным их перевод в осадок при добавлении щелочного компонента. Время обработки отходов сульфатом железа выбрано из условия получения гомогенной массы.

Предварительное перемешивание токсичных отходов с водой до получения пластичной массы с подвижностью, характеризующейся осадкой конуса СтройЦНИЛа 7-10 см, обеспечивает полноту и высокую скорость прохождения реакции взаимодействия отходов с сульфатом железа.

Проведенные исследования показали также, что процессы осаждения труднорастворимых соединений и отверждения полученной смеси можно совместить, если загрязненные грунты при определенных условиях смешивать с портландцементом, который в процессе гидратации выделяет значительные количества гидроксида кальция и одновременно обладает способностью преобразовывать грунты в прочные конгломераты с получением строительных изделий, которые, благодаря входящим в состав портландцемента наполнителям (трепел и опока), могут сорбировать токсичные соединения.

При анализе уровня техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого решения, т.е. оно отвечает требованиям новизны.

Из уровня техники не выявлены также признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении, таким образом, заявляемое решение отвечает требованию изобретательского уровня.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Загрязненный грунт после первоначального разрыхления и дробления подается в бетономешалку. Грунт, содержащий соединения тяжелых металлов, предварительно перемешивается с водой до получения пластичной массы с подвижностью 7-10 см. После чего в бетономешалку подается раствор железного купороса и серная кислота. Время перемешивания устанавливается равным 3-5 мин, исходя из необходимости получения гомогенной массы. После перемешивания грунта с водой и химическими реагентами добавляется портландцемент и вся масса перемешивается вновь до получения однородной массы. Бетонная смесь подается в формы и твердеет на площадке или подвергается электроподогреву до получения требуемой прочности.

Пример.

Пробу грунта с содержанием Cr⁶⁺ - 3,52 мг/кг грунта и содержанием Mn⁷⁺ - 4,0 мг/кг грунта перемешивали с раствором сульфата двухвалентного железа, подкисленного серной кислотой, с целью перевода хрома шестивалентного в хром трехвалентный и марганца семивалентного в марганец двухвалентный. Известно, что Cr⁶⁺ находится в форме Cr₂O₇^2-, а марганец семивалентный (Mn⁷⁺) - в форме MnO₄^-. После перемешивания влажный грунт должен иметь слабокислую реакцию.

После обработки грунта указанным раствором к полученной смеси добавляли портландцемент и воду и вновь производили перемешивание.

Перечисленные компоненты смешивались в следующих соотношениях (кг на 1 м³ бетона): грунт - 1620; портландцемент - 368; вода - 331; сульфат двухвалентного железа - 0,697; серная кислота - 0,419.

Указанное содержание сульфата двухвалентного железа относительно цемента составляет 0,2%, что соответствует количеству сульфата железа, обычно вводимого в бетон в качестве уплотняющей добавки, и не вызывает снижения его прочности.

Прочность бетонных образцов, приготовленных из полученной смеси составила после 28 суток хранения в нормально-влажных условиях 110 кг/см².

Благодаря образованию консервирующей матрицы, полученные грунтоблоки устойчивы к атмосферным воздействиям, содержание в них токсичных веществ не превышает уровня, установленного действующими санитарно-техническими нормами.

Грунтоблоки, содержащие хромовые соли, отправляются на свалку, а грунтоблоки из менее зараженных грунтов могут быть использованы в строительстве гаражей, фундаментов, для устройства подпорных стенок и т.д.