11. Fizikai és kémiai hulladékkezelés és ártalmatlanítás

Átírás

1 Hulldékgzdálkodás Elődás 11. Fiziki és kémii hulldékkezelés és ártlmtlnítás - Előkészítés, komponens-elválsztás, fázisszétválsztás. -Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. Irodlom: Dr. Csőke Brnás szerk.: Hulldékgzdálkodás (FTP) Dr. Ngy Géz Dr. Bull Miklós Dr. Hornyák Mrgit: HUlldékgzdálkodás

2 Előkészítés: - továi kezelés szállítás: - megkönnyítése - gzdságosá tétele - minőség, jvítás - térfogt csökkentése, st.

3 Előkészítés szükséges kiindulási prméterek - Szemcseméret - Porozitás, sűrűség - Konzisztenci - Nedvességtrtlom - Fűtőérték és hmutrtlom - Anygi, Kémii összetétel (nehézfémek, klór, fluor, st.) - Szerves nyg trtlom

4 Előkészítés: - Már szelektív gyűjtés is z előkészítés egy módjánk tekinthető - Válogtás, válogtómű: - Zárt technológi - Kézi válogtó méretei (1,2 széles szlg, 1,5-1,8 m munkterület/fő) - Szlgseesség - Vs gépi, egyé fémek kézi v. gépi leválsztás - Kiporzás elleni védelem, porelszívás

5 Előkészítés: - Válogtás, válogtómű - méretezés: - Kiszámíthtó, hogy egy fő dott idő ltt, dott hulldéktípusól mennyit tud kiválogtni

6 Előkészítés: - Válogtás, válogtómű: - Munkfolymtok: - Érkeztetés, dtfelvétel (hídmérleg, st.) - Ürítés, lerkás - Feldás válogtórendszerre, gumiszlg - Finom rész leválsztás szitálássl - Vs leválsztás - Kézi szortírozás

7 Előkészítés: - Válogtás, válogtómű: - Munkfolymtok: - Szortírozott hulldék tárolás doozokn, konténereken - Kiválogtott hulldák tárolók ürítése, álázás, préselése, szállítás, st.

8 Előkészítés: - Válogtás, válogtómű: tálázt:a válogtómű fő technológii erendezései Szortírozó rendszer: 1. Feldószlg (zsákfeltépő) 2. Doszit (kétsíkú) 3. Virátor (egysíkú) 4. Mágneses szlgszeprátor 5. Mágneses doszeprátor 6. Válogtószlg 7. Örvényármú szeprátor Késztermék kezelése: 8. Bálázó feldószlg 9. Bálázó erendezés Levegőtisztító rendszer: 10. Ventilátor 11. Porszűrő 12. Klimtizálás

9 Gyűjtött nyg fogdás Fe Feldás előszortírozott műnyg Tisztított levegő Végtermék-tárolás Mrdvány Kis válogtószlg Fóli Szitálás Máneses szeprálás Porszűrés, levegőtisztítás Hsznos frkciók álázás K é z i v á l o g t á s Fűtés meleg levegõ efúvás Mágneses szeprálás MARADVÁNY Veszélyes nygok Egyé idegen nyg Fe Lerkó

10 (1) (2) (3) (4) (5) Beszállítás Kehely szit Fprítás Lom-kenténer Válogtósor Termék-oxok (7) Termék-konténer (8) Bálázó-prés (9) Fe-mágneses szeprátor (10) Mrdvány konténer Csrnok-méret 35x1o7 m (6) ár: Linzi kétszlgos válogtómű, t/év (A.S.A)

11 Előkészítés: - Válogtás, válogtómű - méretezés: - Negtív szortírozás: - A felesleges, kise mennyiségen jelenlevő részt válogtják ki, megtisztított megy tová szlgon - Pozitív szortírozás: - kinyerni kívánt komponenst (kise mennyiségű) válogtják ki

12 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás: - cél: válogtás, egyik komponens dúsítás -előkésztés: prítás (de lehet méretnövelő eljárás is )

13 Előkészítés: Válogtás megoldási Szitálás: - kézi, gépi

14 Előkészítés: Válogtás megoldási Szitálás: - Szemeloszlási göre, nygmérleg. - Befolyásoló tényezők: Anygjellemzők Gépi jellemzők Üzemjellemzők 1. szemcseösszetétel, 2. szemcselk, 3. sűrűség, 4. nedvesség, és más 1. szitlp kilkítás, 2. szitnylások mérete, lkj, 3. szitlp nyg, 1. terhelés, 2. szárz vgy nedves 5. nygi minőség 4. szit mozgtásánk módj.

15 Előkészítés: Válogtás megoldási Szitálás: - Szitlp kilkítás: Szd szitfelület A ( ) ( ) ( ) ( ) + + = + + = + = + = + = + = A A A o ϕ π π ϕ ϕ Szd szitfelület A ( ) ( ) ( ) ( ) + + = + + = + = + = + = + = A A A o ϕ π π ϕ ϕ ( ) ( ) ( ) ( ) + + = + + = + = + = + = + = A A A o ϕ π π ϕ ϕ

16 Előkészítés: Válogtás megoldási Szitálás: - Mozgtott rácsok

17 Előkészítés: Válogtás megoldási Szitálás: - Dosziták

18 Előkészítés: Válogtás megoldási Szitálás: - Síksziták: - Rezgősziták - Virátorok - Lengősziták

19 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás közegármn: (ülepítés, centrifugálás, st.) v Szemcsemozgás grvitációs erőtéren, nyugvó közegen F = M F g = V s ρ s g F h = V s ρ k g F c A v k = k E 2 2 o 4 d = 3 c E ρ 2 ρ ρ s ρ k dv dt k g Szemcsemozgás differenciál egyenlete m dv = F F F dt F h g h k F k F g v 2 ro Szemcsemozgás centrifugális erőtéren, nyugvó közegen F M dv = dt F V R V v 2 t = ρ ω = ρ e s s R ρ F = c A v k E 2 ill. ( ρ ρ ) ' F = V k ro c s k 4 d = 3 c E 2 2 v t R ρ s ρ k ρ 2 k 2 v t R Szemcsemozgás differenciál egyenlete dv m = F c F dt F k F h h F ω k F c

20 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás közegármn: (ülepítés, centrifugálás, st.) - Ellenárm, keresztárm Elválsztás mozgó keresztármú közegármn Elválsztás mozgó ellenármú közegármn v 1 szemcsemozgást v o és w viszony htározz meg: v 01 > w v = v 01 - w v 03 = w leeg v = 0 v 02 < w v = w v 02 Q ɺ w A w szemcsemozgást v o és w vektoriális viszony htározz meg: v s = v o + w v 2 W v 0 Q ɺ v 0 h = A

21 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás közegármn: (ülepítés, centrifugálás, st.) - Ármkészülékek osztályozás: Erőtér szerint: grvitációs, centrifugális. Közeg szerint: szárz, nedves. Szilárd-nyg koncentrációj lpján:szd vgy hátrálttott ülepedésű. A közegárm- és szemcseseesség (nyugvó közegen) irány szerint: ellenármú (hidrulikus), keresztirányú vgy keresztármú (felszíni ármkészülék). Alklmzási terület szerint: osztályozó ármkészülékek (r = 1), dúsító ármkészülékek (r > 1). Kilkítási mód szerint: mozgó lktrésszel rendelkezik, mozgó lktrész nélküli készülékek.

22 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás közegármn: (ülepítés, centrifugálás, st.) - Ármkészülékek osztályozás: Csúcskádk: keresztármú hátrálttott ülepedésű mozgólktrész nélküli ármkészülékek Mechnikus ármkészülékek: keresztármú hátrálttott ülepedésű mozgólktrésszel működő ármkészülékek. A durv szemcséket trtályokól gerelye, kprószlg vgy spirális hordj ki.

23 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás közegármn: (ülepítés, centrifugálás, st.) - Ármkészülékek osztályozás: - Grvitációs erőtér Centrifugális erőtér

24 Előkészítés: Válogtás megoldási Osztályozás közegármn: (ülepítés, centrifugálás, st.) - Ármkészülékek osztályozás: - Légosztályozók (szárz ármkészülékek)

25 Előkészítés: Válogtás megoldási Továik: Optiki Ütköző Pulzációs ülepítő Bllisztikus

26 Előkészítés: Válogtás megoldási Továik: Optiki Ütköző Pulzációs ülepítő Bllisztikus

27 Előkészítés: Dúsítás Szárz dúsítási eljárások - kézi válogtássl, - sűrűség szerint légármml szárz ármkészüléken, légszérrel, - vs leválsztás mágneses szeprátorokkl, - nemvs-fémek pedig elektroszttikus vgy örvényármú szeprátorok lklmzásávl.

28 Előkészítés: Dúsítás Anygtuljdonság Eljárások Sűrűség Elektromos vezetőképesség, dilektromosság Mágneses szuszceptiilitás Optiki tuljdonságok Sugárzás Alk szerinti szeprálás Szilárdsági, törésmechniki tuljdonságok - nehézközegen történő szeprálás -ülepítés -szérelés - közegármml vló szétválsztás - elektroszttikus szeprálás - örvényármú szeprálás - elektromos válogtás - mágneses szeprálás - szétválsztás mágneses folydékn - optiki válogtás - rdiometrikus válogtás - röntgensugrs válogtás - infrsugrs válogtás - szelektív prítás(és osztályozás)

29 Előkészítés: Válogtás Automtikus válogtás: -lzítás, sor állítás, hogy minden dr külön detektálhtó legyen 1 ) szállítószlg; 5) sűrített levegős trtály; 2) szenzor-modul; 6) sűrített levegős fúvókák; 3) felismerő jel-források; 7)válszfl 4) vezérlő elektronik

30 Előkészítés: Válogtás Automtikus válogtás: A szétválsztást szolgáló nygsjátság Optiki tuljdonságok Reflexió o áltlános o specifikus o polrizált Áteresztőképesség Fluoreszcenci Infrvörös Form Röntgensugárzás Áteresztőképesség Fluoreszcenci (láthtó) Röntgen-fluoreszcenci Szenzor Fotocell Fotocell Fotocell Fotocell Fotocell Infrvörös-spektrométer Képnlizátor Szcintillációs számláló, impulzusmgsság nlizátor Fotocell Szcintillációs számláló, impulzusmgsság nlizátor Mágneses Elektromos vezetőképesség Kisfeszültségű Ngyfeszültségű Örvényárm-detektor Elektromos ellenállás Indukció vgy örvényárm detektor

31 Előkészítés: Válogtás Légármn vló szétválsztás: - keresztármú készülék - elszívó könnyű szemcsék leválsztásár

32 Előkészítés: Válogtás Légármn vló szétválsztás: - Ellenármú: Feldás Silo Levegő Cellás dgoló Szétválsztó tér Felsőtermék Silo Ventilátor Alsótermék

33 Előkészítés: Válogtás Légármn vló szétválsztás: -Légszér L - Légárm A - feldott nyg K - könnyű termék N - nehéz termék 1- lökő-rudzt 2 Rúgó 3 Ventilátor 4 szemipermeáilis sztl

34 Előkészítés: Válogtás Elektromos tuljdonságok lpján: - permnens vgy elektromágnes - kihordás nélküli függesztett vgy - kihordássl rendelkező Kilkításuk szerint: - szlgos vskiválsztók, - vskiválsztó dook

35 Előkészítés: Válogtás Elektromos tuljdonságok lpján: Szétválsztási jellemző Elektromos vezetőképesség Felületi vezetőképesség Influencikonstns (dielektromos állndó) Eljárás Örvényármú szeprálás Elektroszeprálás koronelektródás doszeprátorrl Elektroszttikus szeprálás szdesésű lpszeprátorrl Szétválsztás lpelve Örvényárm keletkezése mágneses téren mozgó vezetően, örvényárm htásár fellépő mágneses tér (mely z őt létrehozó eredeti mágneses teret csökkenteni törekszik), ill. Lorentzerő vezető szemcsét eredeti mozgásirányától eltéríti ( nemvezető szemcséket nem). Eltérő koronfeltöltődés (elektronok megtpdás szemcsék felületén) és eltérő töltésvesztés (áttöltődés) és ezzel összefüggésen fellépő eltérő elektroszttikus erők révén vezető szemcsék dol érintkezve vele zonos töltésre tesznek szert, és doról eltszítódnk, szigetelő szemcsék megtrtván töltésüket dohoz tpdnk, mely mgávl szállítj őket. Dörzselektromos feltöltődés (ngyo dielektromos állndójú szemcsék pozitívk) és ennek következtéen szttikus téren eltérő mozgásirány Szortírozási feldt Fémek-nemfémek egymástól vló elválsztás Fémek-nemfémek egymástól vló elválsztás Dielektrokumok, pl. műnygok egymástól vló elválsztás Alklmzási szemcseméret - htárok > 5 mm 0,02 4 mm < 5 (10) mm

36 Előkészítés: - Mechniki-iológii stilizálás (MBS) - Mechniki kezelés: iológii, termikus kezelés előkészítéséhez és után utókezeléseként is. - Biológii kezelés: stilizálás (fertőzőképesség, szervesnyg, víztrtlom, toxikusság, st.) - A kettő együttes lklmzásnk célj: - Egy ngy fűtőértékű rész és egy inert, lerkhtó rész előállítás

37 Mechniki-iológii stilizálás 1. Cél: Ngyo rész kerüljön iológii stilizáslásr 2. Cél: Ngyo fűtőértékű leválsztás iológii kezelés előtt

38 Mechniki-iológii stilizálás 1. Cél: 2. Cél: Települési hulldék mrdéknyg Települési hulldék mrdéknyg Aprítás Aprítás Szitálás Szitálás Vs színes fémek Mágneses és örvényármú szeprálás Mágneses és örvényármú szeprálás Vs színes fémek Vs, színes fémek Mágneses és örvényármú szeprálás Mágneses és örvényármú szeprálás Vs, színesfémek Homogenizálás és iostilizálás Homogenizálás és iostilizálás Szitálás Szitálás Vs, színesfémek Mágneses és örvényármú szeprálás Mágneses és örvényármú szeprálás Vs, színesfémek Mágneses és örvényármú szeprálás Mágneses és örvényármú szeprálás Vs, színes fémek Másodtüzelõnyg Biostilizált nyg lerkó vgy mezõgzdság Másodtüzelőnyg Biostilizált nyg lerkó vgy mezõgzdság

39 Mechniki-iológii stilizálás Végtermék hulldék előírások (német péld): Fűtőérték felsőhtár kj/kg s szárz nyg TOC (totl orgnic cron) szárznygr Oxigén-fogysztás (AT 4 ) Gázképződés (GB 21 ) 18 % 5 mg/g szárz nyg 20 Nl/g szárz nyg TOC elut 250 mg/l

40 Mechniki-iológii stilizálás Másodtüzelőnyg előírások (német péld): Prméter Egység Előírás Nedvességtrtlom % 10,2 (1 Fűtőérték kj/kg Cl % 0,2 (1 F % 0,0 (1 S % 0,3 (1 Nehézfémek I Cd mg/kg szárz 4,0 Hg mg/kg szárz 0,6 Tl mg/kg szárz 1,0 Nehézfémek II As mg/kg szárz 5 Co mg/kg szárz 6 Ni mg/kg szárz 80 Se mg/kg szárz 3 Te mg/kg szárz 3 Nehézfémek - III S mg/kg szárz 25 P mg/kg szárz 190 Cr mg/kg szárz 125 Cu mg/kg szárz 350 Mn mg/kg szárz 250 V mg/kg szárz 10 Sn mg/kg szárz 3 Be mg/kg szárz 0,5

41 Továi fiziki eljárások Ülepítés, centrifugálás, derítés, flotálás Szűrés: - Gyorsszűrő (mélységi) - Szitszűrők - Szűrőnuccs - Gyertyás szűrő - Szűrőprések - Vákuum-szlgszűrő - Vákuum-doszűrő - Memrán eljárások (RO, NF, UF)

42 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Desztilláció - Frkcionált desztilláció - Egyszerű szkszos desztilláció - Egyszerű folymtos desztilláció - Szkszos rektifikálás (reflux) - Folymtos rektifikálás

43 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Aszorpció - Aszorens (oldószer) regenerálás lehet szükséges: nyomáscsökkentéssel, melegítéssel, inert gázzl, vízgőzzel kihjtássl

44 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Adszorpció -

45 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Extrkció -

46 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Semlegesítés - Cspdékképzés: - Ktionok leválsztás: - Hidroxidos leválsztás - Szulfidos leválsztás - Kronátos - Borátos - Komplexképzés - Anionok: - Ritkán szükséges (de pl.: foszfát)

47 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Hidrolízis - Redukció - Oxidáció - Vegyszeres - Klórgáz, hipokloritok, klór-dioxid - Hidrogén-peroxid - Kálium-permngnát - Nedves oxidáció - Szukritikus nedves - Szuperkritikus nedves - Ózonos - Rdiokémii

48 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Fotolízis - Ktlízis - Elektrokémii rendszerek: - Fémvissznyerés, elektrolízis - Elektrodilízis(ld. memrán) - Elektroflotálás - Elektroflokkuláció

49 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Beágyzás, Eljárás szilárdítás Előnye Hátrány Cementlpú eágyzás Mész, pernyelpú eágyzás Kpszulázás olcsó dléknygok; kidolgozott eljárások; ésszerűen megvlósíthttó erendezések. Az eljárás hulldékok vegyi összetételének ingdozásár nem érzékeny. A cement dgolásávl szályozhtó szilárdság és vízáteresztő képesség. Mérgező szervetlen vegyületekhez, füstgáztisztítás szilárd és iszpmrdékihoz jól lklmzhtó Az dlékok olcsók és könnyen eszerezhetők; erendezések egyszerűek. A lejátszódó rekciók jól ismertek (puzzolánrekció). Mérgező szervetlen hulldékhoz füstgáztisztítók szilárd és iszpmrdékihoz jól lklmzhtó A hulldék nem tud érintkezni vízzel, így jól oldhtó nygokhoz sikeresen lklmzhtó. A kettős urkolt ellenáll külső környezeti htásoknk A svs oldtokr kis szilárdságú etonok érzékenyek; dott körülmények eton omlását idézhetik elő. Az egyes hulldékfjták esetéen szükséges előkezelés és dlékok lklmzás költségnövelő. A cement és más dlék növeli tömeget és térfogtot. Szerves hulldék és mérgező nionok esetéen nem megfelelő A stilizált hulldéktöm érzékeny svs oldtokr és szervetlen szennyeződésekre, mi lssítj kötési folymtot. Szerves hulldékhoz és mérgező nionokhoz nem lklmzhtó. A felhsznált kötőnygok drágák. Az eljárás energiigényes (szárítás, hevítés). Speciális erendezéseket igényel, lklmzásához lortóriumi háttér és szkképzett személyzet szükséges

50 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Beágyzás, szilárdítás Hőre lágyuló nygok felhsználás Szerves polimerek lklmzás A szennyező nygok migrációj áltlán kise, mint más eágyzási módszernél. A végtermék jól ellenáll legtö vizes oldtnk. A hőre lágyuló nygok jól tpdnk hulldékhoz. Mérgező szervetlen vegyületekhez lklmzhtó. Kis mennyiségű dlék szükséges keverék megszilárdításához; végtermék más eljárásokhoz viszonyítv kis sűrűségű. Szárz és nedves hulldék (főként iszp) esetéen egyránt jó eredményt d. Különleges erendezés nem szsükséges hozzá. Mérgező, szervetlen hulldékhoz jól lklmzhtó. Drág erendezések és szkképzett személyzet szükséges hozzá. A kis hőmérsékleten párolgó hulldékkomponensek gondot okoznk; hőre lágyuló nygok gyúlékonyk. A nedves hulldékot stilizálás előtt szárítni kell. Szerves qnygokt, erős oxidálószereket trtlmzó hulldékhoz nem lklmzhtó. A hulldékkomponensek lz szerkezetű gyntmátrixn helyezkednek el. A krmidformldehid eljárás ktlizátori erősen svsk, legtö fém kis ph-értéknél oldódik, és elekerülhet csurglékvizekepolimerizálódás ltt. Egyes szerves polimerek iológiilg leonthtók. A végleges lerkáshoz még tároló-és csomgolóeszközt is fel kell hsználni. Svs és erős oxidálószer trtlmú, vlmint szerves nygú hulldékokhoz nem megfelelő.

51 Semlegesítés, kicsptás, oxidáció, redukció, hidrolízis, elektrokémii eljárások, eágyzás, szilárdítás. - Beágyzás, szilárdítás Gipszképzés Üvege történő eágyzás Kevés dléknygot igényel, gyors kötési idő. A termék stil, nem éghető, iológiilg nem onthtó. Nehézfém-vissztrtás jó, részeni szárítást igényel. Igen jó htásfokú eágyzás. A nyersnygok olcsók, könnyen hozzéáférhetők. Csk szulfit vgy szulfittrtlmú iszpr lklms. A kioldási jellemzők cement-és mészlpú eljárásokévl zonosk. A klcináláshoz töletenergi és külön erendezés szükséges. Az eljárás energiigénye ngy. Speciális erendezéseket és szkképzett személyzetet igényel.

52 Zárthelyi kérdések 1. Mi z előkészítés célj és milyen prméterek ismerete szükséges módszer kiválsztásához? 2. Milyen követelményeket támsztunk válogtóművel szemen és milyen munkfolymtokt vlósít meg? 3. Soroljon fel példákt válogtómű technológii erendezéseire! 4. Mi különség negtív és pozitív szortírozás között? 5. Milyen szitálási módszereket és erendezéseket ismer? 6. Milyen prméterek efolyásolják szitálást? 7. Milyen fjt szitákt ismer? 8. Milyen, hulldék osztályozásár lklms ármkészülékeket ismer? 9. Milyen dúsítási eljárásokt ismer? 10. Milyen nygtuljdonságon lpul z ülepítés? 11. Milyen tuljdonságok és nekik megfelelő szenzorok lpján lehet utomtikus válogtást kilkítni? 12. Milyen szétválsztási jellemzőket hsználhtunk ki z elektromos tuljdonságon lpuló válogtásnál? 13. Mi z örvényármú szeprálás lpelve, milyen nygokt képes szétválsztni? 14. Mi koronelektródás doszeprálás elve, milyen nygokt képes szétválsztni? 15. Mi z MBS lényege (mechniki-iológii stilizálás) lényege, milyen célll lklmzzák? 16. Soroljon fel mechniki (fiziki) komponens- vgy fázisszétválsztási eljárásokt! 17. Milyen kémii eljárásokt ismer? 18. Soroljon felé példákt vegyszeres cspdékképző eljárásokr! 19. Soroljon fel példákt vegyszeres oxidációs eljárásokr! 20. Soroljon fel példákt eágyzási eljárásokr! 21. Mik cement lpú eágyzás előnyei és hátrányi? 22. Mik mész, pernyelpú eágyzás előnyei ás hátrányi? 23. Mik kpszulázás előnyei és hátrányi? 24. Mik hőre lágyuló nygokkl történő eágyzás előnyei és hátrányi? 25. Mik gipszképzéssel történő eágyzás előnyei és hátrányi? 26. Mik z üvege történő eágyzás előnyei és hátrányi?