A szilárd anyagok fizikai-mechanikai elválasztása az ex situ fizikai-kémiai helyreállítási módszerek egyike. Ebben a módszerben a szennyezett anyagot tisztán mechanikai és fizikai eljárásokkal két vagy több frakcióra osztják szét. Az elválasztó mechanizmusok az anyagot egy viszonylag alacsony szennyezőanyag-koncentrációjú (általában durvább szemcseméretű) frakcióra és egy finomszemcsés frakcióra választják szét, amelyben a szennyezőanyag koncentrált marad. Ezt követően megfelelő helyreállítási módszerekkel másodlagosan megtisztítják (FRTR, 2008).
Alkalmazhatóság
Fizikai-mechanikus szétválasztási technológia alkalmazható a következőkkel szennyezett talajok, iszapok, üledékek és más szilárd anyagok kezelésére:
Illékony és félig illékony szerves szennyezők, beleértve a peszticideket is,
• potenciálisan mérgező elemek (nehézfémek),
alapjellemző
A fizikai-mechanikus szétválasztás gyakran része más kármentesítési technológiáknak, mint pl. talajmosás, koaguláció vagy pelyhesítés. A módszer célja nemcsak a szennyezett anyag szétválasztása a szennyezett anyagtól, hanem a szennyezett talaj/üledék/iszap vagy más szilárd anyag, pl. épületszerkezetek (Gavrilescu és mtsai, 2009; Mulligan és mtsai, 2001a, 2001b; Lowe és mtsai, 2000). A frakciókat többféleképpen lehet elválasztani:
• gravitációs elválasztás, amely a részecskék fajsúlyán alapuló frakciók elválasztásán alapul,
• fizikai elválasztás különböző szembőségű sziták szitálásával,
• mágneses elválasztás, amely elválasztja a mágneses és a radioaktív fémeket a megmaradt anyagtól.
Gravitációs elválasztás
A gravitációs elválasztás során a szilárd anyagokat két vagy több frakcióra választják szét, vagy a folyékony fázist elválasztják a szilárd fázistól, vagy a két folyadékot különféle ülepedési sebességek alapján választják el, a részecskék sűrűségétől, koncentrációjától, méretétől és alakjától, valamint a az elválasztott folyadék viszkozitása. Ha a részecskék fajsúlyának különbsége nagyobb, mint 0,4, akkor a gravitációs elválasztás alkalmas módszer nehézfémekkel vagy szerves szennyeződésekkel szennyezett anyagok kezelésére (FRTR, 2008). A szerves szennyezők általában a talaj szerves anyagához kötődnek, amelynek fajsúlya sokkal kisebb, mint az anyag szervetlen frakciójának. Ezzel szemben a nehézfémek többszörösen nagyobbak, mint a talaj többi része, és gyorsan megtelepednek a folyadékban (US EPA, 1994a, 1994b). A szokásos gravitációs elválasztási folyamatot vázlatosan szemlélteti a 2. ábra. 4.1.35 .
Magyarázatok: 1 - anyagtartály, 2 - ülepítőtartály, 3 - szennyezett vízellátás, 4 - megvastagodott iszap (másodlagos tisztítás), 4 - ülepedési mechanizmus, 5 - túlfolyás, 6 - tisztított víz, 7 - szonda.
Fizikai elválasztás - szitálás
Ez egy nagyon egyszerű, különböző szemcseméreteken alapuló helyreállítási módszer. Ebben az esetben a szerves vagy szervetlen szennyező anyagokkal szennyezett talaj (szilárd anyag) finom részét különálló szembőségű szitákkal különítjük el a nem szennyezett durva szemcsés anyagtól. Magának a talajnak a vetését megelőzően különféle csiszoló mechanizmusok segítségével el kell engedni a talaj finom szerves és agyagos frakcióját a homokos és kavicsos anyagból (FRTR, 2008).
Mágneses elválasztás
A mágneses elválasztási technológia az alkalmazott mágneses tér intenzitásától függően a következő eljárásokat foglalja magában:
• Az állandó mágneseket alacsony mágneses térerősségű szeparátorokban használják. Főként durván szemcsés, körülbelül 75 μm átmérőjű és nagy mágneses érzékenységű anyagok kezelésére tervezték.
• Az elektromágneseket nagy mágneses térerősségű elválasztókban használják. Sokoldalúbb felhasználásra tervezték, de különösen a bányaiparban.
• Nedves mágneses elválasztás nagy mágneses térerősséggel (WHIMS - nedves nagy intenzitású mágneses elválasztás) a legalkalmasabb e módszerek közül az üledék helyreállítására. Nagyon hatékony a finomszemcsés frakcióban is (Ø US EPA, 1994a, 1994b).
Előnyök és korlátozások
A fő előnyöket a szilárd anyagok fizikai-mechanikai elválasztásának módszerei a következők:
• A szennyező anyagok koncentrációja a szennyezett anyagok minimális mennyiségében,
• pénzügyi és időmegtakarítási módszer,
• nagyon alkalmas módszer, nagy szennyezőanyag-koncentrációval az anyagban,
• a kármentesítő berendezés könnyen szállítható a kívánt helyre.
Hátrányok és korlátozások a szilárd anyagok fizikai-mechanikai elválasztása a következőképpen foglalható össze (FRTR, 2008):
• az agyagásványok magas aránya és a magas páratartalom növeli a szétválasztás pénzügyi költségeit, mivel az anyagot elő kell kezelni; a vízelvezetésre elsősorban az iszap és az üledékek szükségesek (Mulligan et al., 2001a, 2001b),
• a megfelelő gravitációs elválasztáshoz elegendő különbség szükséges a fajsúlyban és a szemcseméretben, valamint a talaj szemcsésségében,
• szerves anyagok, pl. szennyvíziszappal nemkívánatos szag jelentkezhet,
• Száraz talaj szitálásakor a levegőben lévő por jelentősen megnőhet,
• A módszer nem alkalmas szennyező anyagokkal egyenletesen szennyezett anyagok kezelésére,
• A módszert általában csak a szennyezett anyagok megtisztítására használják, mielőtt más kármentesítési módszert alkalmaznának.
A tisztítás időtartama és hatékonysága
A fizikai-mechanikus szétválasztás minden módszere időt takarít meg. A terület helyreállításához szükséges idő a szennyezett anyag mennyiségétől függ, attól függ, hogy szükséges-e az anyag előzetes kezelése (zúzás, szárítás stb.) Vagy másodlagos befejezés más megfelelő technológiával.
A módszert sikeresen alkalmazták az Egyesült Államok hadseregéhez tartozó helyeken (Fort Dix, NAS Miramar, Twentynine Palms), amelyek ólommal voltak szennyezettek, és a koncentráció néhol meghaladta a 3000 mg-ot. kg –1. A gravitációs elválasztás utáni talaj másodlagos tisztítást igényelt (Lowe és mtsai, 2000). A szennyezett talajok megtisztítása legfeljebb 40 000 mg ólomkoncentrációval. kg - 1, leírta Marino és mtsai. (2006). A laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a szennyező anyagok akár 96% -a is az eredeti szennyezett anyag 20% -áig koncentrálódott.
A mágneses elválasztás módszerét kísérletileg tesztelték céziummal és stroncium-radionuklidokkal szennyezett talajokon, 60–98% -os hatékonysággal (Macášek et al., 2002).
Szerzők: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová és Vlasta Jánová
Dionýz Štúr Állami Földtani Intézet, Pozsony 2010, 360 p,