Inertizarea deșeurilor

Inertizarea deșeurilor constă în încorporarea poluanților într-o matrice inertă, printr-un proces chimic și / sau fizic. Scopul este de a reduce potențialul poluant și pericolul deșeurilor, făcându-l astfel adecvat pentru următoarele faze: eliminarea în depozitele de deșeuri pentru deșeuri nepericuloase sau recuperarea.

Procesele de inertizare pot fi împărțite după cum urmează:

Stabilizare sau solidificare , obținută cu lianți hidraulici pe bază de reactivi anorganici (de exemplu: ciment, var, argilă)
Stabilizare sau solidificare , obținută cu reactivi organici (de exemplu, materiale termoplastice, compuși macro-încapsulați, polimeri)
Vitrificare și ceramicization Sticla ( „distrugerea termică a deșeurilor“).

Procese de stabilizare sau solidificare

Stabilizarea este etapa care transformă chimic contaminanții în forma lor mai puțin solubilă, mai puțin mobilă și mai puțin toxică. Faza de solidificare le fixează structural într-un material solid inert, reducând posibilitatea dispersiei în mediu.

Stabilizare sau solidificare cu reactivi anorganici

Reactivii pot fi:

Ciment sau silicați

Procesul se bazează pe fenomenul de hidratare a cimentului. Poluantul este imobilizat în rețeaua de gel și, prin urmare, în matricea de ciment. Cimentul / silicații pot fi neutri sau pe bază de acid, pe baza pH-ului deșeurilor: principalele diferențe se referă la parametrii de dozare ai reactivilor și la procesele chimico-fizice care au loc.

Beneficii

disponibilitatea și accesibilitatea cimentului și a altor aditivi
tehnologie de referință pe scară largă
disponibilitatea ușoară a echipamentului necesar
variabilitate chimică largă a deșeurilor tratabile
controlul proprietăților produsului final (rezistență, permeabilitate și alte proprietăți fizice) prin dozarea reactivilor
posibilitatea recuperării unor materiale inerte.

Dezavantaje

dacă procesul nu are doze corecte, materialul inert obținut poate fi atacat de acizi și eliberează poluanții fixați
unii poluanți afectează „setarea” cimentului și pot necesita pre-tratament cu cimenturi speciale sau aditivi scumpi
creșterea masei finale a deșeurilor de eliminat.

Lămâie verde

Matricea de ciment este alcătuită din var și materiale pozzolanice (naturale, cum ar fi tufurile sau artificiale, cum ar fi argile fierte, zgură, cenușă) care prezintă o mare afinitate pentru schimbul de ioni.

Lut

Mineralele argiloase (vermiculitul, bentonita) au o aptitudine marcată pentru schimbul de cationi și o suprafață specifică ridicată, potrivită pentru captarea și fixarea ionilor poluanți ai deșeurilor.

Parametrii procesului de stabilizare / solidificare Pentru a obține produse inerte cu caracteristici mecanice și chimice optime, se aplică următorii parametri:

În faza de amestecare : concentrația reactivilor, consistența amestecului (în special prin ajustarea conținutului de apă), timpii de amestecare
În fazele de reacție și maturare : pH, timpi de setare, conținut de aer, temperatură și umiditate

În special, în timpul procesului, trebuie evitate următoarele: exsudarea (excesul de apă care reapare la suprafață), stratificarea deșeurilor din amestec (datorită diferenței de greutate specifică), dilatarea și contracția (poate provoca crăparea produsul final).

Efectele poluanților asupra procesului

Poluanții pot afecta negativ formarea matricei, încetinind sau inhibând procesele normale de hidratare. Este necesar să se caracterizeze în mod adecvat deșeurile înainte de inertizare, să se identifice în special elemente și poluanți critici, precum săruri de metale grele, metale solubile la pH ridicat, mercur și crom hexavalent, poluanți organici, unele specii anionice. După identificare, se pot adăuga aditivi corespunzători capabili să imobilizeze aceste substanțe.

Stabilizare sau solidificare cu reactivi organici

Sunt folosiți ca reactivi:

Substanțe termoplastice (adică capabile să se înmoaie sau să se întărească odată cu schimbarea temperaturii): acestea sunt materiale polimerice organice capabile să fixeze mecanic poluanții, de exemplu asfalt, bitum, parafină, polietilenă, polipropilenă, nailon.

Tratamentul constă în amestecarea deșeurilor uscate anterior la temperaturi peste 100 ° C. Amestecul este apoi lăsat să se răcească și să se solidifice.

Polimeri organici : uree, formaldehidă (este cel mai frecvent), poliester, melamină, rășini fenolice. În prezența unui catalizator, reactivul polimerizează, încapsulând mecanic deșeurile în structura polimerului; nu există nicio reacție chimică, dar deșeurile rămân prinse într-o masă spongioasă.
Compuși macroîncapsulatori . Particulele poluante sunt mai întâi aglomerate prin rășini termorezistente (de exemplu rășini fuzionate de polibutadienă), apoi se realizează o încapsulare în rășini termoplastice (de exemplu polietilenă fuzionată de înaltă densitate), formând o structură finală compusă, având rășini organice de natură diferită. Procesul necesită costuri ridicate.

Procesele de reactanți organici fixează contaminanții printr-un mecanism fizic. Acestea sunt potențial eficiente în special pentru deșeurile și solurile contaminate, dar aplicațiile la scară largă sunt limitate din cauza costurilor ridicate. Acestea sunt procese dezvoltate inițial pentru eliminarea în siguranță a deșeurilor cu nivel scăzut de radioactivitate.

Vitrificare și procese vitroceramice

Vitrificarea

Vitrificarea transformă deșeurile într-o masă sticloasă amorfă solidă inertă. Deșeurile sunt topite la o temperatură peste 1300 ° C, astfel încât să se obțină o matrice de sticlă topită, formată în mare parte din componente ale sistemului SiO ₂ –Al ₂ O ₃ –CaO și oxizi de metal alcalin.

Parametrii de control al procesului sunt:

Temperatura
Compoziție : în special, pentru a regla conținutul de oxizi de siliciu și aluminiu, pentru a optimiza fuzibilitatea, lucrabilitatea și procesul de cristalizare, este posibil să se adauge materiale cum ar fi bulina, dolomita etc.

Poluanții prezenți în deșeuri pot provoca diferite efecte negative asupra procesului:

Materialul organic poate determina reducerea oxizilor de metale grele, prin fenomene precum evaporarea, solubilitatea redusă, densitatea ridicată, precipitațiile.
Sulfatii (nu foarte solubili in masa sticlei) pot provoca oxizi de sulf din emisii

Sticlă ceramică

Ceramizarea sticlei este cristalizarea controlată a materialului vitrificat, pentru a oferi produsului final caracteristici de rezistență mecanică, tehnologică și chimică mai bune.

Se efectuează prin încălzire controlată, controlând procesul acționând asupra următorilor parametri:

Temperatura
Timpuri de încălzire
Compoziție : pot fi adăugați agenți posibili, de exemplu agenți de nuclere, cum ar fi TiO2

Beneficii

Principalele avantaje ale vitrificării pot fi rezumate după cum urmează:

Distrugerea substanțelor organice prezente (inclusiv dioxine, furani, benzeni ...) cu eficiență ridicată
Imobilizarea totală a metalelor grele și a oricăror elemente radioactive într-o stare de durabilitate chimică ridicată și nelizibilitate comparativ cu majoritatea agenților chimici și biologici. Produsele de vitrificare și vitroceramică, supuse testelor de levigare , au niveluri de eliberare a substanțelor periculoase mult mai mici decât pragurile de siguranță stabilite de reglementările în vigoare.
Stabilizarea a aproape toate elementele și oxizii înrudiți
Flexibilitatea procesului care permite tratarea a numeroase tipuri de deșeuri: nămol, cenușă zburătoare, deșeuri solide, adesea fără a fi nevoie de procese preliminare de tratare datorită faptului că nu există limite compoziționale stricte ale materiilor prime necesare pentru obținerea stării sticloase
Posibilitatea reutilizării produsului final (ca alternativă la depozitarea deșeurilor), de exemplu pentru fundații de drumuri, agregate de drenaj, umplutură pentru clădiri, pardoseli industriale, lucrări de izolare etc.
Cost de tratament relativ scăzut și uneori mai puțin costisitor decât depozitul de deșeuri;
Reducerea volumului deșeurilor.

Aplicații

Procesul de inertizare se aplică în special deșeurilor speciale care conțin poluanți, în principal anorganici.

Astfel de deșeuri provin, în majoritatea cazurilor, din următoarele sectoare:

Prelucrarea metalelor. Exemple: nămoluri provenite din operațiuni de neutralizare a băilor acide, tratarea băilor alcaline sau băilor de fosfatare, clarificarea apei de spălare, reducerea în cabina de pulverizare
Tratarea suprafețelor metalelor. Exemple: nămoluri de la tratarea apei de spălare de cromare , nichelare , cupru placare ...
Tratamente chimice. Exemple: reziduuri solide din băile de nitrurare și carburare
Industrii metalurgice. Exemple: topirea zgurilor, pulberi de reducere a fumului
Centrale termoelectrice și centrale de incinerare a deșeurilor. Exemple: cenușă de ardere; deșeuri de la tratarea fumului
Industria ceramicii. Exemple: nămoluri de sedimentare și limpezire a apei; praf de la reducerea fumului
Industrii fotografice. Exemple: dezvoltarea și tipărirea băilor
Industrii textile și vopsire. Exemple: reziduuri din sedimentarea primară, nămol din instalațiile de purificare
Producția de acetilenă. Exemplu: nămol de hidroxid de var
Industria minieră. Exemplu: nămol de zgură și flotație
Reclamarea terenului
Dragare nămol

Există diverse aplicații industriale ale proceselor de stabilizare / solidificare, adesea acoperite de brevete

Principalele aplicații la scară industrială ale proceselor de vitrificare / vitroceramizare sunt:

Tratarea zgurii și a cenușii de la tratarea termică reziduală.

Tehnologia de vitrificare este acum stabilită și în continuă creștere: proprietățile materialului transformat și costurile procesului sunt de natură să îl facă competitiv cu alte metode de tratament.

Stabilizarea / solidificarea este cea mai răspândită aplicație la scară industrială, datorită costului redus al reactivilor, simplității tehnologiei, costurilor mici de investiții și construcției și gestionării ușoare a instalațiilor.

Bibliografie

Acest text provine parțial sau integral din descrierea relativă a site-ului novambiente.it lansată sub licența Creative Commons CC-BY-3.0

Elemente conexe

Portal de ecologie și mediu

Portal de inginerie