Фізико-механічне розділення твердих матеріалів є одним із фізико-хімічних методів відновлення ex situ. У цьому способі забруднений матеріал розділяється на дві або більше фракцій за допомогою чисто механічних та фізичних процесів. Механізми розділення розділяють матеріал на фракцію з відносно низькою концентрацією забруднень (зазвичай більш грубої фракції зерна) та дрібнозернисту фракцію, в якій забруднювач залишається концентрованим. Потім він вторинно очищається відповідними методами санації (FRTR, 2008).
Застосовність
Технологію фізико-механічного розділення можна застосовувати для обробки ґрунтів, мулів, відкладень та інших твердих матеріалів, забруднених:
• леткі та напівлеткі органічні забруднення, включаючи пестициди,
• потенційно токсичні елементи (важкі метали),
основна характеристика
Фізико-механічне розділення часто є частиною інших технологій відновлення, таких як напр. промивання ґрунту, коагуляція або флокуляція. Метою методу є не тільки відокремити забруднений матеріал від незабрудненого, але також зменшити кількість забрудненого ґрунту/осаду/мулу або іншого твердого матеріалу, наприклад будівельні конструкції (Gavrilescu et al., 2009; Mulligan et al., 2001a, 2001b; Lowe et al., 2000). Дроби можна розділити кількома способами:
• гравітаційне поділ, яке засноване на поділі фракцій на основі питомої ваги частинок,
• фізичне розділення шляхом просіювання через сита різної величини вічка,
• магнітна сепарація, яка відокремлює магнітні та радіоактивні метали від решти матеріалу.
Гравітаційне розділення
При гравітаційному розділенні тверді речовини поділяються на дві або більше фракцій, або рідка фаза відокремлюється від твердої фази, або дві рідини відокремлюються на основі різної швидкості осідання в залежності від щільності, концентрації, розміру та форми частинок в'язкість відокремленої рідини. Якщо різниця в питомій вазі частинок перевищує 0,4, гравітаційне розділення є придатним методом для обробки матеріалу, забрудненого важкими металами або органічними забруднювачами (FRTR, 2008). Органічні забруднювачі зазвичай зв’язані з органічною речовиною ґрунтів, яка має набагато меншу питому вагу, ніж неорганічна фракція матеріалу. Навпаки, важкі метали мають щільність решти ґрунту в кілька разів і швидко осідатимуть у рідині (US EPA, 1994a, 1994b). Стандартний процес гравітаційного розділення схематично проілюстрований на фіг. 4.1.35 .
Пояснення: 1 - резервуар для матеріалу, 2 - відстійник, 3 - забруднене водопостачання, 4 - згущений мул, призначений для знешкодження (вторинна обробка), 4 - механізм відстоювання, 5 - перелив, 6 - очищена вода, 7 - зонд.
Фізичне відділення - просіювання
Це дуже простий метод відновлення, заснований на різних розмірах частинок. У цьому випадку дрібна фракція ґрунту (твердий матеріал), забруднена органічними або неорганічними забруднювачами, відокремлюється від незабрудненого грубозернистого матеріалу за допомогою сит з різними розмірами вічок. Перед посівом самого ґрунту необхідно звільнити дрібну органічну та глинисту фракцію ґрунтів від піщано-гравійного матеріалу за допомогою різних абразивних механізмів (FRTR, 2008).
Магнітне розділення
Технологія магнітного розділення передбачає такі процедури залежно від напруженості використовуваного магнітного поля:
• Постійні магніти використовуються в сепараторах з низькою напруженістю магнітного поля. Вони призначені в основному для обробки крупнозернистого матеріалу діаметром приблизно 75 мкм і з високою магнітною сприйнятливістю.
• Електромагніти використовуються в сепараторах з високою напруженістю магнітного поля. Вони розроблені для більш універсального використання, але особливо в гірничодобувній промисловості.
• Мокра магнітна сепарація з високою напруженістю магнітного поля (WHIMS - мокра магнітна сепарація високої інтенсивності) є найбільш підходящим із зазначених вище способів для відновлення осаду. Він також високоефективний у дрібнозернистій фракції (Ø US EPA, 1994a, 1994b).
Переваги та обмеження
Головний переваги Методи фізико-механічного розділення твердих матеріалів такі:
• Концентрація забруднень у мінімальній кількості забрудненого матеріалу,
• фінансово та економічний час метод,
• дуже підходящий метод з високою концентрацією забруднень у матеріалі,
• санаційне обладнання легко транспортувати до необхідного місця.
Недоліки та обмеження фізико-механічне розділення твердих матеріалів можна узагальнити наступним чином (FRTR, 2008):
• висока частка глинистих мінералів та висока вологість збільшують фінансові витрати на сепарацію, оскільки матеріал потрібно попередньо обробити; дренаж необхідний, головним чином, осадом та осадами (Mulligan et al., 2001a, 2001b),
• достатнє розділення ваги вимагає достатньої різниці у питомій вазі та розмірі частинок та зернистості грунту,
• при роботі з органічними матеріалами, напр. з осадом стічних вод може виникнути небажаний запах,
• Під час просіювання сухого ґрунту пил у повітрі може значно збільшитися,
• Метод не підходить для обробки матеріалів, рівномірно забруднених забрудненнями,
• Метод, як правило, застосовується лише для очищення забруднених матеріалів перед використанням іншого методу відновлення.
Тривалість та ефективність очищення
Всі методи фізико-механічного розділення економлять час. Час, необхідний для відновлення території, залежить від кількості забрудненого матеріалу, від того, чи потрібна попередня обробка матеріалу (подрібнення, сушіння тощо) або вторинна обробка за іншою відповідною технологією.
Метод був успішно застосований на ділянках, що належать армії США (Форт Дікс, NAS Miramar, Twentynine Palms), які були забруднені свинцем, а концентрація місцями перевищувала 3000 мг. кг –1. Грунт після обробки гравітаційною сепарацією вимагав вторинного очищення (Lowe et al., 2000). Санація забруднених ґрунтів із концентрацією свинцю до 40000 мг. кг - 1, описаний Marino et al. (2006). Лабораторні випробування показали, що до 96% забруднень було зосереджено лише до 20% від початкової кількості забрудненого матеріалу.
Метод магнітного розділення експериментально апробований на ґрунтах, забруднених радіонуклідами цезію та стронцію з ефективністю від 60 до 98% (Macášek et al., 2002).
Автори: Яна Франківська, Йозеф Кордік, Ігор Сланінка, Любомир Юркович, Володимир Грайф,
Петро Шоттник, Іван Дананай, Славомир Мікіта, Катаріна Деркова та Власта Янова
Діоніз Штур Державний геологічний інститут, Братислава 2010, 360 с,