Separarea fizico-mecanică a materialelor solide este una dintre metodele de remediere fizico-chimică ex situ. În această metodă, materialul contaminat este separat în două sau mai multe fracții folosind procese pur mecanice și fizice. Mecanismele de separare separă materialul într-o fracțiune cu o concentrație relativ scăzută de contaminanți (de obicei o fracțiune mai grea) și o fracțiune cu granulație fină în care contaminantul rămâne concentrat. Apoi este purificat secundar prin metode adecvate de remediere (FRTR, 2008).
Aplicabilitate
Tehnologia de separare fizico-mecanică poate fi utilizată pentru tratarea solurilor, nămolurilor, sedimentelor și a altor materiale solide contaminate cu:
• contaminanți organici volatili și semi-volatili, inclusiv pesticide,
• elemente potențial toxice (metale grele),
caracteristică de bază
Separarea fizico-mecanică face adesea parte din alte tehnologii de remediere, precum de ex. spălarea solului, coagularea sau flocularea. Scopul metodei nu este numai de a separa materialul contaminat de cel nepoluat, ci și de a reduce cantitatea de sol contaminat/sediment/nămol sau alt material solid, de ex. structuri de construcții (Gavrilescu și colab., 2009; Mulligan și colab., 2001a, 2001b; Lowe și colab., 2000). Fracțiile pot fi separate în mai multe moduri:
• separarea gravitațională, care se bazează pe separarea fracțiilor pe baza greutății specifice a particulelor,
• separarea fizică prin sitare prin site de dimensiuni diferite a ochiurilor,
• separarea magnetică, care separă metalele magnetice și radioactive de materialul rămas.
Separarea gravitațională
În separarea gravitațională, solidele sunt separate în două sau mai multe fracții, sau faza lichidă este separată de faza solidă sau cele două lichide sunt separate pe baza unor rate de sedimentare diferite în funcție de densitatea, concentrația, dimensiunea și forma particulelor și vâscozitatea lichidului separat. Dacă diferența de greutate specifică a particulelor este mai mare de 0,4, separarea gravitațională este o metodă adecvată pentru tratarea materialelor contaminate cu metale grele sau contaminanți organici (FRTR, 2008). Poluanții organici sunt de obicei legați de materia organică a solurilor, care are o greutate specifică mult mai mică decât fracția anorganică a materialului. În schimb, metalele grele au de mai multe ori densitatea restului solului și se vor așeza rapid în lichid (US EPA, 1994a, 1994b). Procesul standard de separare gravitațională este ilustrat schematic în FIG. 4.1.35 .
Explicații: 1 - rezervor de material, 2 - rezervor de sedimentare, 3 - alimentare cu apă contaminată, 4 - nămol îngroșat destinat eliminării (tratament secundar), 4 - mecanism de sedimentare, 5 - deversare, 6 - apă purificată, 7 - sondă.
Separare fizică - cernere
Este o metodă de remediere foarte simplă bazată pe diferite dimensiuni de particule. În acest caz, o fracțiune fină de sol (material solid) contaminat cu poluanți organici sau anorganici este separată de materialul cu granulatie necontaminată folosind site cu dimensiuni diferite ale ochiurilor. Înainte de însămânțarea solului în sine, este necesar să se elibereze fracțiunea organică și argiloasă fină a solurilor din materialul nisipos și pietriș, utilizând diferite mecanisme abrazive (FRTR, 2008).
Separarea magnetică
Tehnologia de separare magnetică implică următoarele proceduri, în funcție de intensitatea câmpului magnetic utilizat:
• Magneții permanenți sunt utilizați în separatoare cu intensitate redusă a câmpului magnetic. Acestea sunt concepute în principal pentru tratarea materialului cu granulație grosieră cu un diametru de aproximativ 75 μm și cu susceptibilitate magnetică ridicată.
• Electromagneții sunt utilizați în separatoare cu intensitate mare a câmpului magnetic. Sunt concepute pentru o utilizare mai versatilă, dar mai ales în industria minieră.
• Separare magnetică umedă cu intensitate ridicată a câmpului magnetic (WHIMS - separare magnetică de mare intensitate umedă) este cea mai potrivită dintre metodele de mai sus pentru remedierea sedimentelor. De asemenea, este foarte eficient în fracțiunea cu granulație fină (Ø US EPA, 1994a, 1994b).
Avantaje și limitări
Principalul beneficii metodele de separare fizico-mecanică a materialelor solide sunt după cum urmează:
• Concentrarea contaminanților în cantitatea minimă de material contaminat,
• metoda financiară și de economisire a timpului,
• o metodă foarte adecvată, cu o concentrație mare de contaminanți în material,
• echipamentul de remediere este ușor transportat la locația necesară.
Dezavantaje și limitări separarea fizico-mecanică a materialelor solide poate fi rezumată după cum urmează (FRTR, 2008):
• proporția ridicată de minerale argiloase și umiditatea ridicată cresc costurile financiare ale separării, deoarece materialul trebuie tratat în prealabil; drenajul este necesar în primul rând de nămol și sedimente (Mulligan și colab., 2001a, 2001b),
• separarea gravitațională suficientă necesită o diferență suficientă în greutatea specifică și dimensiunea particulelor și granularitatea solului,
• la manipularea materialelor organice, de ex. în cazul nămolului de epurare, poate apărea un miros nedorit,
• La cernerea solului uscat, praful din aer poate crește semnificativ,
• Metoda nu este adecvată pentru tratarea materialelor care sunt uniform contaminate cu contaminanți,
• Metoda este de obicei utilizată numai pentru a curăța materialele contaminate înainte de a utiliza o altă metodă de remediere.
Durata și eficacitatea curățării
Toate metodele de separare fizico-mecanică economisesc timp. Timpul necesar pentru remedierea zonei depinde de cantitatea de material contaminat, de dacă este necesară tratarea prealabilă a materialului (zdrobire, uscare etc.) sau finisarea secundară prin altă tehnologie adecvată.
Metoda a fost aplicată cu succes siturilor aparținând armatei SUA (Fort Dix, NAS Miramar, Twentynine Palms) care au fost contaminate cu plumb, iar concentrația în unele locuri a depășit 3.000 mg. kg –1. Solul după tratamentul de separare gravitațională a necesitat o purificare secundară (Lowe și colab., 2000). Remediere a solurilor contaminate cu o concentrație de plumb de până la 40.000 mg. kg-1 descris de Marino și colab. (2006). Testele de laborator au arătat că până la 96% din contaminanți au fost concentrați în numai până la 20% din cantitatea inițială de material contaminat.
Metoda de separare magnetică a fost testată experimental pe soluri contaminate cu radionuclizi de cesiu și stronțiu cu o eficiență de 60 până la 98% (Macášek și colab., 2002).
Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová și Vlasta Jánová
Institutul Geologic de Stat Dionýz Štúr, Bratislava 2010, 360 p,