VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE MATERIÁLŮ PhD Thesis
JAN SPONAR
MOŽNOSTI VYUŽITÍ ODPADŮ Z ÚPRAVEN A ČISTÍREN VOD V SILIKÁTOVÝCH TECHNOLOGIÍCH (THE POSSIBILITIES OF THE USE OF SLUDGES FROM WATER TREATMENT PLANTS AND SEWAGE DISPOSAL PLANTS IN SILICATE TECHNOLOGIES)
39-42-900 Materiálové inženýrství Školitel: Doc. Ing. Jaromír Havlica, CSc. Oponenti:
Datum státní doktorské zkoušky: 28.4.1998 Datum odevzdání práce:
15.5.2002
Datum obhajoby: BRNO 2002
ABSTRACT Sewage sludge from the cleaning of municipal wastewater has been commonly used after anaerobic fermentation partly in agriculture as fertiliser but most of this waste has been problematic because often concentration limits of toxic compounds are exceeded. Their storage in a dump is not perspective and is probably expensive. The best way of liquidation is manufacturing at high temperature processes, where the toxic organic compounds produce harmless gaseous products. In contrast, inorganic compounds form simpler oxides or elements, which can play a negative role for human health and the environment. There are possibilities to form solid solutions containing undesirable ions in its structure, but the process of incorporation of wastes represents some risk, because the stability of products is limited. The best technological solution is the incorporation of a separation unit in the process. This technical solution requires theoretical knowledge and practical experiences of dangerous compound stability in temperature scale. Mercury is the most dangerous and frequent in various form. The phase stability of this liquid metal is not advantageous for high temperature process of burning but it is possible to separate it in a drying step. This period of thermal processing is probably the best for a perfect separation of mercury. Experimental works were focused on the determination of drying and the simultaneous escaping of mercury in temperature range from 80 to 290 °C in open crucibles with various thickness of dried material and defined free surfaces. Some experiments were oriented to the evaluation of influence of solid admixtures on the basis of limestone. Results summarise temperature dependence of drying rate, heat consumption during drying and evolution exothermic reaction and next parameters changing during annealing of samples. It can be concluded, that the essential decreasing of mercury content in sewage sludge is influenced by the formation of intensive gaseous flow from the solid phase. After the drying period at temperature of about 200 °C when the burning process starts sharply, temperature in solid phase achieves 350 – 450 °C. The use of powder limestone as a solid phase for the improvement of sewage sludge properties was demonstrated as the others characteristics of evaporation of water and mercury. Sewage sludge or dried products may be used in a massive production of cements where temperature in a cement rotary kiln about 1500 °C guarantees a perfect transformation of organic compounds. The achieved results in presented work prove that a seriously environmental pure process of liquidation of mercury in processed sewage sludge requires the incorporation of a drying unit into the chain of technological plants.
2
OBSAH ABSTRACT ........................................................................................................... 2 OBSAH ................................................................................................................... 3 1 OBSAH PRÁCE ................................................................................................ 5 1.1 Literární rešerše .................................................................................................................. 5 1.2 Experimentální část ............................................................................................................ 5
2 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY........................................ 6 2.1 Literární rešerše .................................................................................................................. 6 2.2 Teorie sušení....................................................................................................................... 7 2.3 Charakteristika kalů ............................................................................................................ 9 2.3.1 Kal z úpravy vody........................................................................................................ 9 2.3.2 Kal z čistírny odpadních vod....................................................................................... 9
3 CÍL PRÁCE ..................................................................................................... 11 4 ZVOLENÉ METODY ZPRACOVÁNÍ ........................................................ 12 4.1 Volba vzorku kalu, odhad celkového příspěvku rtuti do odpadních vod, složení kalu .... 12
5 HLAVNÍ VÝSLEDKY PRÁCE ..................................................................... 14 5.1 Sušení kalů, model sušení................................................................................................. 14 5.2 Návrh technologického postupu využití kalů v cementárně............................................. 14 5.3 Diskuse ............................................................................................................................. 15
6 ZÁVĚR ............................................................................................................. 25 7 POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE............................................................ 27 8 CURRICULUM VITAE ................................................................................. 28
3
4
1
OBSAH PRÁCE
Smyslem předložené práce je ověření některých podmínek pro využití kalů z čištění a úpravy komunálních odpadních vod v silikátových technologiích. Z hlediska využití kalů ve vysokoteplotních procesech mohou nastat potíže při zvýšeném obsahu rtuti v kalu, neboť může dojít k převedení rtuti z pevné fáze do vystupujících, převážně kouřových plynů. V práci jsou stanoveny podmínky, při kterých dochází k masivnímu uvolňování rtuti z kalu a byl navržen postup využití kalu ve výrobě cementového slínku. Postup by měl doplnit možnosti pro odstranění čistírenských kalů, které nemohou být z důvodu nevhodného chemického složení využity v zemědělství a musí být využity nebo odstraněny jiným způsobem.
1.1 Literární rešerše Literární rešerše byla zaměřena na sušení kalů, využití kalů jako paliva a snižování obsahu rizikových prvků v kalech z čistíren odpadních vod. Do literární rešerše byla zahrnuta i rešerše patentové literatury z uvedených oblastí. Dále byly sledovány zdroje, z kterých rtuť může přecházet do odpadních vod a tím do čistírenského kalu.
1.2 Experimentální část Experimentální část byla prováděna se zaměřením na pozorování změn vlhkosti sušených kalů a současně na změny koncentrace rtuti ve vysušeném zbytku kalu. Byla sledována závislost doby sušení na tloušťce vrstvy kalu, teplotě sušení. Dále byl sledován vliv přídavku inertního suchého materiálu ke kalu na dobu sušení. Výpočet doby sušení byl proveden podle zvoleného modelu sušení. Podobně byla sledována závislost koncentrace rtuti v pevném zbytku po sušení na tloušťce vrstvy kalu, teplotě sušení a přídavku inertního suchého materiálu. Na základě provedených experimentů byl navržen postup pro využití kalů jako suroviny pro výrobu cementového slínku.
5
2
SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY
2.1 Literární rešerše Nakládání s odpady a jejich využití podléhá ustanovením zákona o odpadech. Pro využití jako suroviny je důležité ustanovení § 14, odst. 2, zák. č. 185/2001 Sb., využití podléhá současně všem platným předpisům stanoveným pro použitou technologii. Kaly z čištění komunálních odpadních vod jsou zařazeny podle Katalogu uvedeného ve vyhlášce č. 381/2001 Sb., jako odpad ostatní, pod katalogovým číslem 190805. Kaly z čiření vody, vzniklé z výroby vody pro spotřebu lidí, jsou odpad ostatní pod katalogovým číslem 190902. Velkým zdrojem nekontrolovaného přísunu rtuti do odpadních vod je odpadní amalgam ze zubních ordinací. Švédská agentura životního prostředí [1] uvádí emise rtuti do ovzduší v roce 1988 ze zpracování kovů a oceli 800 kg, ze spalování odpadů 800 kg, z výroby chloru 300 kg, ze spalování fosilních paliv 300 kg, z krematorií 300 kg a z rudných dolů 100 kg. Při průzkumu 83 000 jezer bylo v 10 000 jezer nalezeno v rybách rtuti více než 1 mg.kg-1. Rtuť se může do odpadních vod dostat i z dříve vyráběných dezinfekčních roztoků, léků a také z laboratorních reagencií. Rtuť má velkou afinitu k disulfidové a thiolové skupině organických látek. Vlivem mikroorganismů dochází k akumulaci v řádu až 106. V kalech se může vyskytovat i jako HgS. Co se týká metod navržených na snížení koncentrace rtuti v odpadech a v odpadních vodách, existuje jich celá řada. Jsou založeny na různých principech, z nichž převládá srážení, adsorpce, záchyt na měničích iontů, biosorpce, extrakce a termický rozklad sloučenin s následným záchytem uvolněné rtuti. Z hlediska odstraňování rtuti z čistírenských kalů je nejzajímavější způsob uvedený v práci [2], který spočívá ve dvou stupňovém sušení kalu s přídavkem mletého černého uhlí. Studium prací ukázalo, že sušení kalů většinou není prováděno se záměrem snížení koncentrace některé ze škodlivých složek. Při sušení pravděpodobně dochází k částečnému úniku rtuti ve snadno těkavých sloučeninách, adsorbovaných těkavých sloučenin chloru, amoniakálního dusíku nebo jiných snadno těkavých organických sloučenin v brýdové páře. Tyto sloučeniny se pak zachytí v kondenzátu. Práce [3] uvádí, že při spalování kalů v cementářských pecích se jedná o bezezbytkové zneškodnění. Těžké kovy jsou z 95 % vázány ve slínkových minerálech a organické složky jsou spáleny. Ze států Evropské Unie je spalování čistírenských kalů povoleno ve Francii, Belgii a Švýcarsku. Při provozní zkoušce kalu z UČOV Praha – Troja v cementárně Radotín byla sledována celá řada parametrů. Při dávkování kalu 1 t.h-1 bylo dosaženo úspory těžkého topného oleje 261 kg.h-1. Po celou dobu pokusného provozu nebyly překročeny emisní limity pro cementárny a pro spalovny. Spalování odpadů v cementářské peci má řadu výhod, jak potvrzuje práce [4]: o o vysoká teplota pevné fáze (až 1450 C), vysoká teplota plynné fáze (až 2000 C), o dlouhá doba zdržení při teplotě nad 1200 C (až 7 s), oxidační atmosféra, alkalické 6
prostředí, protiproudý pohyb suroviny a plynů, intenzívní kontakt mezi pevnou a plynnou fází, kapalná fáze slínkových minerálů váže toxické a stopové prvky, produkt je výrobek a ne odpad a jednotka je vybavena elekrofiltrem. Ze zkušeností autorů [5] se spalováním čistírenských kalů v cementárně Untervaz ve Švýcarsku a dalších studií vyplývá, že při normálním provozu se zachytí na elektroodlučovači cca 85 % rtuti. Za předpokladu, že palivo i suroviny obsahují srovnatelné množství rtuti, lze spalovat asi 2 % kalů (vztaženo na slínek). V cementárnách je obtížné provádět mokré čištění a to s ohledem na množství procházejícího vzduchu (cca 8.104 m3.h-1). Z tohoto důvodu je výhodnější používat suroviny i paliva s nízkým obsahem těžkých kovů. Při výrobě pyrolýzního plynu je možné pro čištění vzniklého plynu použít i mokrý způsob. Rtuť je ovšem nutno odstraňovat, nejlépe ještě před vstupem do technologie. Autoři [6] odhadují produkci kalů v ČR na 2.105 až 3.105 t.r-1. Z celkového množství lze pro recyklaci v zemědělství využít cca 35 - 40 %. S platností nových zákonů je nutné kaly upravovat tak, aby byla snížena hygienická rizika.
2.2 Teorie sušení Sušením rozumíme odstraňování vlhkosti z látek různého skupenství [7]. Jelikož jde o současné sdílení hmoty i tepla, existuje hnací síla hmotová i teplotní. Hmotová hnací síla - reprezentovaná gradientem koncentrace ovlivňuje podle I. Fickova zákona v ustáleném ději hmotový tok J = − D∇c , (2.1) ∂c ∂c ∂c + + a D je difúzní koeficient kde ∇c = ∂x ∂y ∂z Teplotní hnací síla – reprezentovaná gradientem teploty podle Fourierova zákona řídí tepelný tok q = −λ∇T , (2.2) dT dT dT kde ∇T = + + a λ je tepelná vodivost prostředí dx dy dz Poměr kapaliny a absolutně suché látky vlhkého materiálu vyjadřuje relativní vlhkost (kg.kg-1): m XA = A , (2.3) mC kde mA je hmotnost kapaliny a mC je hmotnost absolutně suché látky. Vlhkost se dá nepřímo stanovit jako obsah vody daný počáteční a konečnou hmotností vzorku vysoušením do konstantní vlhkosti. Podle intenzity odpařování z volné vodní hladiny je určována i intenzita sušení a to při konstantních vnějších podmínkách sušení a pro úsek se stálou rychlostí sušení dX A NI = − , (2.4) dτ kde τ je čas. 7
Obr. 2.1: Ukázka naměřených dat sušení a jejich proložení křivkou
Obr 2.2: Ukázka křivky sušení
8
V úseku klesající rychlosti sušení jsou z literatury [8] známy některé teoretickoexperimentálně odvozené rovnice pro rychlost sušení. Pokud lze nahradit křivku v oblasti klesající rychlosti sušení přímkou, dostaneme vztah: N II = K ( X AC − X AR ) , (2.5) kde XAR je rovnovážná vlhkost. Bod, kde konstantní rychlost sušení přechází do oblasti klesající rychlosti sušení se nazývá kritický bod a je charakterizován hodnotami NC a XAC. – viz obr. 2.1 a 2.2. Transport vlhkosti uvnitř materiálu je obecně popisován rozdílně pro porézní a neporézní materiály. Většinou se volí experimentální postup stanovení rychlosti sušení. Rychlost sušení se dá rovněž vyjádřit dobou nutnou k usušení materiálu, která je definována pro oblast konstantní rychlosti sušení vztahem: X τ dX A (2.6) ∫0 dτ = − X∫ N I Pro oblast klesající rychlosti sušení je výpočet doby sušení za předpokladu linearizace podle vztahu (2.5) dán po integraci rovnicí: X − X AR X − X AR τ R − τ C = AC ⋅ ln AC (2.7) NC X A − X AR Je výhodné řešit dobu sušení numerickou integrací [9 -11]. Práce [12] uvádí sušicí křivku pro kaly s tím, že křivka je v oblasti klesající rychlosti sušení rozdílná pro kal surový, sekundární a anaerobně vyhnilý. V oblasti klesající rychlosti je uváděn ještě jeden kritický bod, od kterého je rychlost sušení téměř konstantní a po dosažení nižší vlhkosti se opět rychlost sušení snižuje. C
AC
A
2.3 Charakteristika kalů 2.3.1
Kal z úpravy vody
Kaly z úpravy vody obsahují sraženinu použitého vločkovadla – soli železa nebo hliníku, koloidy z pomocných srážedel, zbytky aktivního uhlí a písku z filtrů. Na povrchu sraženiny mohou být adsorbovány sloučeniny těžkých kovů. Obvykle se zpracovávají společně s odpadními vodami. 2.3.2
Kal z čistírny odpadních vod Obecná charakteristika kalu
Dobře stabilizovaný (vyhnilý) kal je nepáchnoucí, dobře odvodnitelný a z hygienického hlediska nezávadný [13]. Mikrobiologická problematika kalů je diskutována v práci [14]. Bylo prokázáno, že se v kalech např. vyskytují: z bakterií Salmonella spp., Escherichia coli, Vibrio cholerae; z prvoků Entamoeba histolytica, z parazitů Ascaris lumbricoides, Taenia saginata, Toxocara canis a Toxocara cati, z hub Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Trichophyton spp. a viry Hepatitis A, Rotaviry, Coxsackieviry.
9
Hlavní složky kalu z čistíren odpadních vod podle práce [15] jsou uvedeny v tabulce 2.1. Koncentrace Hg v kalech z Francie (10 vz), Holandska (1 vz) a Dánska (14 vz), je od 0,67 do 10,5 mg.kg-1[16]. Ve stabilizovaném kalu mohou být přítomny tyto formy rtuti: Hg0, HgS, HgCO3, MeHg+, Me2Hg a Hg vázaná na biologickou složku kalu.
Částice
Obsah
nad 100 000 nm
křemen, kalcit, živec, biotit, jílové minerály, sekundární minerály železa, chrómu, manganu, mědi, zinku, .., organické látky 20-35 %, těžké kovy 5-20 %
600 – 100 000 nm
jemná zrna jílových minerálů, anorganické sraženiny, koloidní shluky, bakteriální vločky, organické látky 80 %, těžké kovy 80-90 %
2-600 nm
koloidní organické látky, bakterie, ultra jemné částice jílových minerálů, organické zlomky, organické komplexy, vyměnitelné ionty na jílových minerálech, organické látky 80 %, těžké kovy 0,01-3 %
rozpuštěný podíl pod 2 nm
komplexní ionty, rozpuštěné a koloidní látky, organické látky 50-55 %
Tab. 2.1: Hlavní složky kalu
10
3
CÍL PRÁCE
Z literární rešerše a předběžných prací vyplynulo, že důležitým kritériem pro využívání kalu z biologické čistírny odpadních vod je zejména koncentrace rizikových prvků. Kaly, které vyhovují kritériím pro využití v zemědělství, to ať pro přímou aplikaci nebo prostřednictvím výrobků – hnojiv a pomocných půdních látek a přípravků, lze celkem snadno zpracovat. Poněkud složitější postupy si vyžaduje zpracování, využití, či dokonce zneškodnění kalů zbývajících. Zde se jeví jako nezbytné v prvé řadě kaly zbavit značného množství vody, a to z důvodů přepravních a z důvodů technologických. Z dalších možností využití kalů se pak jeví jako vysoce zajímavé a podle dostupných poznatků i ekonomické využití kalů v cementárnách. Je uváděno jejich spalování, tedy jako náhrada paliva. S ohledem na ustanovení zákona o ovzduší je ale třeba zvažovat další vnášení rizikových prvků, z hlediska možností vazeb ve slínkových minerálech je třeba počítat se zvýšením emisí rtuti. Pozornost byla zaměřena na zjištění podmínek, při kterých dochází k uvolnění a úniku vybraného rizikového prvku, rtuti při vysokoteplotním zpracování. Cílem práce bylo stanovit některé podmínky, za kterých je možné využít čistírenské kaly, vznikající při úpravě odpadních vod z městských aglomerací, jako surovinový zdroj. Pozornost byla zaměřena zejména na zjištění teplot, při kterých dochází k uvolnění a úniku vybraného rizikového prvku – rtuti při vysokoteplotním zpracování.
11
4
ZVOLENÉ METODY ZPRACOVÁNÍ
4.1 Volba vzorku kalu, odhad celkového příspěvku rtuti do odpadních vod, složení kalu Pro analýzu problému bylo zvoleno město Brno, které má cca 400 tisíc obyvatel, řadu dentálních ordinací, nemocnice a polikliniky a rovněž rozsáhlou průmyslovou výrobu. Celková délka potrubí cca 900 km působí jako vyrovnávací člen a snižuje extrémní koncentrace na vtoku do ČOV. Předpokládaný příspěvek rtuti lze rozdělit na více zdrojů, některé mohou být méně pravděpodobné. Reálně lze odhadovat roční produkci rtuti 35,5 kg ze zubních ordinací, 22,5 kg Hg z prašného spadu, 4,5 kg Hg ze srážek, 0,3 kg z potravy a 0,1 kg z pracích prášků. Celkem je to cca 63 kg Hg.r-1.
Obr. 4.1:
Časový průběh koncentrace Hg a Cd ve stabilizovaném kalu,
data [17]
Změny koncentrace rtuti a kadmia v kalu pro období I.1995 až X.2001 v 15ti denních sdružených vzorcích jsou uvedeny na obr. 4.1. Za zmínku stojí, že s ohledem na zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a jeho vyhlášku č. 382/2001 Sb. splňují kaly svými průměrnými hodnotami požadavek př. č. 3 pro přímé použití na půdu. Ve svých maximálních obsazích limitní hodnoty překračují Hg, Cd, Ni a Zn. Z tohoto důvodu bude možné pouze část kalů aplikovat do půdy přímo a druhou část bude třeba zpracovat jiným způsobem.
12
Pro zjištění reprodukovatelnosti stanovení koncentrace rtuti a sušiny v kalu byly samostatně analyzovány odběry dílčích vzorků kalu. Také byla sledována závislost koncentrace sušiny na teplotě sušení do rovnovážného stavu. Kromě výše uvedeného bylo ověřeno, že venkovní teplota nemá vliv na koncentraci rtuti v kalu. Dále byl ověřován hmotnostní tok rtuti přes zařízení ČOV a orientačně byla stanovena koncentrace rtuti ve vzduchu nad aerační nádrží. Stanovení obsahu sušiny bylo prováděno vážkovou metodou. K sušení byla použita programovatelná pec s teplotním rozsahem 20 - 1350 °C. K vážení byly použity digitální analytické váhy. Koncentrace rtuti ve vzorcích kalu, kalové vody a pevném zbytku po sušení, resp. po tepelné úpravě, bylo provedeno na analyzátoru AMA 254. Měření teploty kalu bylo prováděno pomocí termočlánku s digitalizovaným záznamem dat. Termogravimetrická analýza (TG) poskytla informace o chování kalů při zahřívání. Z hmotnostního úbytku vyplynul průběh sušení a chování vzorku po dobu sušení v oblasti dalšího působení vyšších teplot. DTA křivky umožnily zhodnotit etapu sušení a etapu exotermické reakce.
13
5
HLAVNÍ VÝSLEDKY PRÁCE
V rámci experimentálních prací bylo prováděno stanovení sušiny v kalu a stanovení koncentrace rtuti v kalu včetně kontrolních rozborů interních a externích. Pro posouzení technologických možností úpravy byla provedena DTA a TG analýza kalu. Přitom byl sledován vliv přídavku vody ke kalu před TG analýzou. V rámci experimentů zaměřených na snížení koncentrace rtuti v kalu bylo ověřováno zahřívání kalu na teploty v rozsahu 80 až 290 °C při různých tloušťkách vrstvy kalu a za přídavku suchého inertního materiálu - mletého vápence v různých časových režimech. Průběžně byla sledována teplota v kalu v průběhu tepelné úpravy.
5.1 Sušení kalů, model sušení Naměřená data v oblasti sušení I byla proložena přímkou. Byla použita funkce LINREGRESE [11] s rovnicí přímky ve tvaru X A = D ⋅τ + E , (5.1) kde D, E jsou koeficienty. V oblasti sušení II byl zvolen model, odpovídající v grafu závislosti rychlosti sušení na relativní vlhkosti přímce, tedy v grafu závislosti relativní vlhkosti na době sušení, odpovídající exponenciále ve tvaru X A = A ⋅ exp(− B ⋅ τ + C ) , (5.2) kde A, B, C jsou koeficienty. Koeficienty byly určeny z naměřených dat iterační metodou. Celková doba sušení byla zvolena jako doba, za kterou systém dosáhne relativní vlhkosti 0,01 kg.kg-1. Ze vztahů (2.6) a (2.7) vyplývá, že celková doba sušení je dána určitým integrálem s mezemi XA0 a XAR vztahu X τ dX A X dX A d τ = − 5.3) ∫0 ∫X N = X∫ N , který byl řešen numericky [18]. Dále byla vypočtena intenzita sušení N ⋅ mC IS = , (5.3) A kde A je plocha, pro jednotlivé časy odběru vzorků. R
AR
A0
A0
AR
5.2 Návrh technologického postupu využití kalů v cementárně Na základě provedených experimentů a s ohledem na odhad ročního toku rtuti v čistírenském kalu, který dosahuje v ČOV Modřice 27 - 63 kg, je vhodné odstranit rtuť z kalů před použitím ve vysokoteplotní silikátové výrobě. Z technologického pohledu je vhodné sušit kal po odvodnění, např. na sítopásovém lisu (sušina 26 %) při teplotách do 150 °C tak, aby nedocházelo k úniku rtuti a byl snížen únik ostatních snadno těkavých organických sloučenin.
14
Ukazuje se, že je vhodné míchat kal vysušený na vlhkost cca 10 % se surovinovou moučkou v poměru cca 4:1 a dosoušet v nepřímo vyhřívané sušárně (např. rotační) při vnitřní teplotě cca 230-290 °C. Když kal vyschne a jeho vnitřní teplota dosáhne 200 – 210 °C dojde k uvolnění těkavých a hořlavých látek a zahájí se exotermický proces provázející karbonizaci a spalování kalu. Uvolněné teplo se využije v místě vzniku k předehřátí směsi kalu a surovinové moučky. Vzniklé plyny z nedokonalého spálení a s obsahem uvolněné rtuti se povedou do mokré alkalické vypírky (s ohledem na alkalickou reakci prachu ze surovinové moučky, nejlépe se suspenzí hydroxidu vápenatého), kde se odstraní rtuť. Plyny se pak z důvodu odstranění zápachu a využití dosud nevyhořelých organických látek přivedou jako sekundární vzduch do pece. Pevný zbytek z nedokonalého spálení kalu promísený s částí surovinové moučky se přivede do předehřívače, kde se smísí s ostatní surovinou a postupuje na další zařízení. Kapalný odpad z pračky plynů se po zahuštění může zpevnit cementem a uložit na skládku a nebo dále zpracovat.
5.3 Diskuse Experimenty provedené v rámci disertační práce ukázaly, že pro kvalifikované nakládání z odpadními surovinami na bázi kalu z čistíren komunálních odpadních vod je potřebné se zaměřit zejména na bilancování obsahu rtuti v jednotlivých uzlech zpracování a nalézt nejvhodnější postup včetně zařazení dalších operačních jednotek umožňujících separaci rtuti. Žádoucí snížení obsahu rtuti v kalu bylo odhadnuto na úroveň pod 0,5 mg.kg-1. Ukazuje se, že nejvhodnějším technickým řešením pro zpracování kalu je zařazení sušícího cyklu. To poskytuje možnost zachycování rtuti a udržet pod kontrolou technologické parametry – teplotu, průchod materiálu teplotním pásmem, rozložení teplot, entalpický obsah a nakonec i složení heterogenního systému a tím také kvalitu výsledného produktu. Předložená práce se nezabývá konkrétním řešením technologického způsobu zachycování rtuti, ale je zaměřena na zhodnocení vlivu teploty, tloušťky vrstvy a přídavků inertního materiálu na rychlost sušení a uvolňování rtuti z heterogenního systému a pokouší se objasnit mechanizmus procesu. Výsledkem použití kalu je také zhodnocení entalpického obsahu a to buď pro samotný proces nebo pouze pro procesy uvolňování rtuti v sušicím cyklu. Je zřejmé, že vlhký kal si vyžaduje energetický vstup potřebný na odpaření vody ∆Hvýp,H2O, na ohřátí soustavy tvořené směsí vody ∆QH2O a pevného podílu ∆Qs pro dosažení teploty sušení a ztráty tepla do okolí Q. Na druhé straně systém vnáší do sušení své spalné teplo, které může být využito pro urychlení sušení. Je zřejmé, že proces hoření nastává při vyšších teplotách a to v intervalu, který již nemusí znamenat energetický přínos a využití energie se realizuje vedením tepla v teplotním gradientu od místa hoření k vlhkému materiálu. Takováto realizace bude vyžadovat vyšší nároky na konstrukční materiály sušárny na jedné straně a na druhé straně za cenu 15
dokonalého vyhoření je možné počítat s absolutním odstraněním těkavých složek. Cílem práce je však také nalezení odpovědi, zda je možné provést dokonalou separaci rtuti a přitom zachovat entalpický obsah kalu. Faktorem, který podporuje myšlenku nízkoteplotního odstraňování rtuti je minimalizovat nebezpečí nežádoucího hoření nebo výbuchu. Z obr. 5.1, kde se uvádí TG - DTA křivka kalu vyplývá, že sušení v oblasti teplot do 139 °C je silně endotermní reakce s teplotním efektem 1790 J.g-1. Křivka DTA naznačuje, že v krátkém teplotním intervalu od 150 do 179 °C je systém ochlazován odpařováním, což potvrzuje křivka TG, která právě v této oblasti zaznamenává největší změnu. Při poklesu koncentrace vody pod cca 5 % nastupuje významný exotermický efekt způsobený hořením uvolněných těkavých složek kalu organického původu s uvolněnou energií 917 J.g-1 s maximem nacházejícím se v rozmezí teplot 260 – 340 °C. Tvar křivky DTA signalizuje, že se jedná o dvě maxima nebo o superpozici maxima s jedním minimem s tepelným efektem 49,3 J.g-1.
Obr. 5.1: Termogravimetrická analýza kalu do 1500 °C
Porovnání křivek DTA a TG naznačuje, že endotermní efekt není způsoben tím, že by došlo k uvolnění vody zablokované ve spodní části kelímku nebo vody uzavřené v buněčných systémech mikroorganismů po destrukci spečené vrstvy nebo buněčných stěn, ale spíše je pravděpodobné, že se jedná o procesy v organických sloučeninách. Nejpravděpodobnější je varianta, že je vyvolán vypařováním organických podílů, které hoří s maximální rychlostí při teplotě 340 °C. Ze změny hmotnosti kalu v průběhu hoření vyplývá, že podíl snadno hořlavé části kalu představuje 8 % a z množství uvolněného tepla v průběhu exotermického efektu
16
vztaženého na změnu hmotnosti se dá odhadnout výhřevnost této hořlavé části okolo 12 MJ.kg -1. To znamená, že v případě, že by se použil kal sušený na teplotu 175 °C byl by tepelný obsah nepatrně nižší. Výhřevnost suchého kalu se uvádí kolem 9 MJ.kg-1 a obsah popelovin 50 %. Výhřevnost kalu po tepelné úpravě spojené se snížením koncentrace rtuti nebyla samostatně zkoumána. Při termogravimetrické analýze byly výsledky získány v dynamických podmínkách modelujících technologické zpracování. Pro vymezení kinetiky sušení při jednotlivých teplotách v izotermických podmínkách se vyžaduje, aby v kalu bylo při náběhu teploty zachováno co nejvíce původního množství vody. Při vzrůstající teplotě klesá výrazně obsah vody v systému ještě před dosažením požadované teploty a vyhodnocování je nepřesné nebo nemožné vzhledem k malému obsahu přítomné kapalné fáze resp. malému počtu získaných dat. Aby se posunulo vlastní odpařování vody z kalu byla zvolena metoda přídavku vody ke vzorku. Předpokládalo se, že dojde k částečnému snížení odpařování vody z kalu před dosažením požadované teploty sušení a získá se tak větší množství dat. Při těchto experimentech se dbalo na to, aby přidávaná voda příliš nerozrušila původní konzistenci kalu a proto byla voda přidávaná nad kal v kelímku. U křivky rychlosti sušení znázorněné na obr. 5.2 pro kal bez přídavku vody (S 2) chybí část odpovídající konstantní rychlosti sušení. Zpočátku rychlost sušení roste v důsledku růstu teploty, což odpovídá vzrůstu hnací síly, poté klesá rychlost sušení na hodnotu 0,0015, kde se nachází druhý kritický bod (K.B. 2), viz [12]. Od tohoto bodu je rychlost sušení konstantní po relativní vlhkost cca 0,8. Při nižších hodnotách relativní vlhkosti rychlost sušení klesá. Přídavek vody nad vrstvu kalu (křivka V 2) vedl při zahřívání k promíchání kalu a vody s největší pravděpodobností k vytvoření nové struktury kalu, která se suší vyšší rychlostí a nevykazuje druhý kritický bod. I když hlavním záměrem bylo zpomalení procesu odpařování, aby bylo možno spolehlivěji zhodnotit kinetiku a mechanizmus, potvrdilo se, že nakypření struktury a zamezení vzniku povrchové krusty způsobilo zlepšení parametrů sušení, tak jako se to uvádí v pracech [7 - 9]. Režimy sušení u obou vzorků byly stejné, jak dokazují průběhy teploty znázorněné křivkami S 1, V 1. Na základě provedeného pokusu, se lze domnívat, že přídavek vody ke kalu způsobil změnu struktury kalu a zlepšení sušicích poměrů při dosoušení. Podobně se mohou projevit i mechanické zásahy (míchání, dezintegrace) nebo fyzikálněchemické (proudění vlhké atmosféry, změny parciálního tlaku vodní páry). Hlavní pozornost byla věnována vztahu sušení a uvolňování rtuti z kalu. Sušením kalů za různých teplotních režimů bylo zjištěno, že dochází současně ke snižování koncentrace rtuti v kalu. Výsledky ukazují, že do teploty sušení 110 °C roste koncentrace rtuti společně s rostoucí koncentrací sušiny. V intervalu od 110 do 170 °C se koncentrace rtuti udržuje na přibližně stejné hodnotě, i když obsah sušiny roste, jak ukazuje obr. 5.3.
17
Obr. 5.2: přídavku vody
Porovnání křivky sušení při 110 °C pro kal s přídavkem a bez
Obr. 5.3: Vliv teploty sušení na koncentrace rtuti v kalu
18
K výraznému snižování rtuti dochází až při teplotách 200 a 230 °C a to na úroveň 2 – 3 mg.kg-1, tato hodnota odpovídá údaji uvedenému v práci [2]. Významný pokles koncentrace rtuti v kalu nastává až po rozběhnutí exotermní reakce uvnitř kalu po dosažení teploty 200 °C, jak ukazuje obr. 5.4. Při spalování resp. karbonizaci kalu dochází k intenzivnímu uvolňování těkavých organických látek, které hoří a teplota uvnitř kalu vzrůstá na hodnoty 350 – 450 °C v závislosti na okolní teplotě a intenzitě hoření. Koncentrace rtuti v pevném zbytku klesá na úroveň pod 0,5 mg.kg-1. V sérii pokusů bylo zjištěno, že koncentrace rtuti významně klesá u vzorků zahřívaných na teploty nad 260 °C po dobu kolem 60 minut, delší doby nutné pro snížení koncentrace rtuti byly pozorovány při nižší teplotě úpravy kalu. Data experimentů provedených při teplotách 110 až 290 °C reprezentující průběh teploty v kalu byla dále upravena tak, aby bylo možné provést numerickou derivaci dt/dτ. Hodnoty rychlosti změny teploty pak byly vyneseny proti teplotě a v bodě nárůstu hodnot rychlosti změny teploty byla určena odpovídající teplota jako počáteční teplota karbonizace. Takto byla stanovena teplota počátku karbonizace v rozmezí 193 – 203 °C, viz obr. 5.5.
Obr. 5.4: Průběh časové závislosti teploty kalu, vlhkosti vzorku a obsahu rtuti při tepelné úpravě kalu při konstantní teplotě pece 230 °C
19
Obr. 5.5: Ukázka stanovení počátku karbonizace
Tloušťka vrstvy kalu se uplatňuje jednak v době sušení, mechanismu sušení a konečně i v ovlivnění průběhu exotermní reakce. Při sušení dochází nejdříve ke vzniku krusty na povrchu kalu a později se vrstva porušuje a významně mění kinetiku a mechanismus sušení. V případě tenkých vrstev dochází ke smrštění bez vzniku trhlin a u silnějších dochází po uzavření povrchové struktury k uzavření vodní páry v objemu vrstvy a po překročení mezních tlaků daných pevností krusty dochází k vytvoření trhlin a úniku vody ze systému. Ukazuje se, že narůstající tloušťka vrstvy přispívá k lepšímu odstranění rtuti. Vyplývá to ze snadnějšího startu exotermické reakce a stabilizace jejího průběhu. Pro sušení, kde se počítá s využitím kalu v cementárnách byl po zkouškách přídavku vápence v intervalu 1 až 90 % zvolen přídavek 10 až 40 % mletého vápence. Výsledky sušení kalu s přídavkem mletého vápence pro teploty 200 až 290 °C pro obsahy vápence v intervalu 0 až 40 % jsou demonstrovány pro teplotu 260 °C na obr. 5.7. Jedná se o časové logaritmické závislosti poměru aktuálního a počátečního obsahu rtuti ln(mHg,τ /mHg,0) = ƒ (τ) T a podobně i pro obsah sušiny s. Použití tohoto souřadného systému vychází z předpokladu, že koncentrace rtuti v kalu bude klesat jednak v souvislosti se samotným odpařováním při konstantní teplotě a po jisté době dojde ke vznícení kalu. Tehdy rychlost bude podřízena exponenciální funkci typu Arrheniovy rovnice k = A ⋅ exp(− E a / RT ) , kde teplota T se mění s časem podle toho jak intenzivně probíhá exotermická reakce. Proces bude ukončen vyčerpáním rtuti ze systému na jistou úroveň a také vyčerpáním hořlavých
20
složek. Průběh závislosti je možno znázornit sigmoidními křivkami schematicky znázorněnými na obr. 5.6. Inflexní bod reprezentuje maximální rychlost procesu a jeho poloha bude zřejmě závislá také na tloušťce vrstvy.
Obr. 5.6: Obecná sigmoidní křivka vystihující závislost ln(Aτ/A0) na čase
Křivky na obr. 5.7 a-e dokumentují, že v případě tenčích vrstev dochází k ustálení dříve, ale na druhé straně se dá konstatovat, že v případě silnějších vrstev se odstraní rtuť na nižší úroveň. Tento jev se dá vysvětlit tím, že u tlustších vrstev totiž dochází k intenzivnějšímu hoření (podíl tepelných ztrát je menší) a zpravidla vede k lepšímu odstranění rtuti pod hranici stanovitelnosti. Zvolené časy u teploty 260 °C pravděpodobně reprezentují právě hranici, kdy se dá stanovit ustálená hodnota reprezentovaná oběma popsanými procesy, kdy se projevují jednak brzdící mechanismy při krátkých časech a dokonalé odstranění rtuti u silnějších vrstev. Ve všech případech uvedených v diagramech na obr. 5.7 a-e dochází k nastartování brzdících mechanismů v intervalu od 20 do 40 min. U nižších teplot se významněji projevuje efekt sušení a to i v případě bez přídavku vápence. Se stoupajícími teplotami se postupně eliminuje úloha vápence jako retardéru hoření. Jako účelný se jeví přídavek 10-40 % mletého vápence při teplotách 260 a 290 °C a vrstvě kalu 6 mm. U vrstvy kalu 11 mm byla nutná delší reakční doba, ale na druhé straně výsledek exotermní reakce byl potom lepší, neboť vyhořením většího množství kalu došlo k vývoji většího množství reakčního tepla a tím k většímu snížení koncentrace rtuti. Model sušení kalu byl s ohledem na hustotu dat získaných v experimentech při sušení v peci a s ohledem na průmyslové využití zvolen co nejjednodušší, tedy takový, kde data odpovídající konstantní rychlosti sušení jsou v závislostech relativní vlhkosti na čase na obr. 2.1 proložena přímkou a data v nelineární části jsou zpracována pomocí exponenciální funkce.
21
Obr. 5.7: Závislost koncentrace rtuti na přídavku mletého vápence pro teplotu 260 °C 1 ln(Hgτ/Hg0) pro vrstvu 6,1 mm, 2 ln(sτ/s0) pro vrstvu 6,1 mm, 3 ln(Hgτ/Hg0) pro vrstvu 11,7 mm, 4 ln(sτ/s0) pro vrstvu 11,7 mm, s koncentrace sušiny v %, Hg koncentrace Hg mg.kg-1, a 0 % vápence, b 5 % vápence, c 10 % vápence, d 20 % vápence, e 40 % vápence
Uvedené závislosti slouží jako příklad vyhodnocení. Ve skutečnosti se jednalo o 90 závislostí, které byly použity k celkovému zhodnocení chování kalu v rozmezí teplot od 170 až 290 °C. Byly vyhodnoceny doby sušení, parametry kritického bodu sušení – NC kritická rychlost sušení a XAC – kritická relativní vlhkost pro různé teploty, tloušťky vrstvy a Is - intenzita sušení vztažená na plochu odpařovaného povrchu. Doba sušení je definovaná jako čas potřebný pro dosažení 1 %ní konečné vlhkosti, tedy XA = 0,01. V praktických podmínkách se této hodnoty nedosahuje, ale v souvislosti se zjišťováním chování rtuti v kalu při sušení, byly experimenty 22
orientovány na tyto dlouhodobé experimenty. Doba sušení byla vyhodnocena pomocí stanovených parametrů křivek v souřadném systému X=f(čas) v diagramu. Doba sušení je v obr. 2.2 reprezentována plochou [0,0], [XA0,0], [XA0, NC], [XAC, NC]. Vzhledem k tomu že XAR << XA0 je možno plochu trojúhelníka u počátku souřadného systému (doba potřebná na odpaření „konečné vlhkosti“) zanedbat. Tento postup lze využít pro kvalifikovaný odhad doby sušení. Vypočtené doby sušení jsou uvedeny pro kal bez přídavku mletého vápence na obr. 5.8. Je zde zobrazen i vliv tloušťky vrstvy a teploty sušení. Doby sušení pod 50 minut lze dosáhnout při teplotě 170 °C u tloušťky vrstvy 2,5 mm a nebo při teplotě 290 °C při tloušťce vrstvy 10 mm. Nejkratší doba sušení byla dle předpokladu zjištěna pro teplotu 290 °C a tloušťku vrstvy 2,6 mm – 14 minut. V případě vrstvy 12,7 mm je doba sušení při 290 °C 53 minut, avšak při teplotě 170 °C je to 180 minut.
Obr. 5.8: Vliv teploty a tloušťky vrstvy na dobu sušení
Doby sušení pro kal s přídavkem mletého vápence jsou znázorněny na obr. 5.9 a 5.10 pro teplotu 200 – 290 °C, přídavek mletého vápence 0 – 40 % a tloušťku vrstvy 6,1 a 11,7 mm. U tloušťky vrstvy 11,7 mm nebyl prakticky dosažen čas sušení pod 50 minut, u vrstvy 6,1 mm bylo dosaženo doby sušení pod 50 minut při teplotě 230 °C a přídavku mletého vápence 40 %, event. při teplotě 290 °C a přídavku mletého vápence 10 %. Přídavek mletého vápence zkracuje dobu sušení při vyšších teplotách spíše lineárně; při nižších teplotách se přídavek mletého vápence projevuje spíše exponenciálním snížením doby sušení. Cílem experimentů s přídavkem vápence bylo ovlivnit rychlost sušení a reologické vlastnosti kalu (adheze před sušením, možnost granulace kalu a pod). Přidání vápence je pozitivní využije-li se kalu jako vstupní suroviny v technologii výroby cementu.
23
Obr. 5.9: Vliv teploty a obsahu mletého vápence na dobu sušení pro vrstvu kalu 6,1 mm
Obr. 5.10: Vliv teploty a obsahu mletého vápence na dobu sušení pro vrstvu kalu 11,7 mm
Běžné způsoby využití čistírenského kalu, který nevyhovuje pro zemědělské účely, uvažují s jeho odstraněním spalováním. Pokud jsou kaly spalovány a to jak ve spalovnách tak v cementářské peci je velmi problematické zabránit úniku obsažené rtuti do ovzduší, čímž se zvyšují imise tohoto prvku. Z odhadu pro kal z ČOV Modřice se jedná řádově až o 6.101 kg.r-1. Z tohoto důvodu byla navržena technologie využití kalu z ČOV v cementářské výrobě založená na nepřímém spalování kalu v rámci sušicí jednotky paralelní k běžné sušicí technologii. Vzdušina z tohoto procesu je čištěna alkalickým praním – suspenzí Ca(OH)2, čímž se odstraní uvolněná rtuť. Použitý prací roztok lze odvodnit a rizikové prvky zneškodnit solidifikací cementem. Teplo uvolněné při karbonizaci kalu je využito přímo v sušárně k ohřevu suroviny a následně v peci, kde dojde k dohoření karbonizačního zbytku kalu.
24
6
ZÁVĚR
Provedené experimenty ukázaly, že při nakládání s kaly je potřebné se zaměřit zejména na bilancování obsahu rtuti v jednotlivých uzlech zpracování a nalézt nejvhodnější postup včetně zařazení dalších operačních jednotek umožňujících separaci rtuti. Žádoucí snížení obsahu rtuti v kalu bylo odhadnuto na úroveň pod 0,5 mg.kg-1. Průměrná koncentrace rtuti v kalu je 4,1 mg.kg-1 sušiny a rozptylem 0,4 – 8,3 mg.kg-1 pro období od I.1998 do X.2001 v 15ti denních průměrných vzorcích kalu. Arzén, který se vyskytuje v kalu má vazbu na obsah rtuti s korelačním koeficientem 0,80. Roční odhadované množství rtuti v kalu je 6.101 kg. Z TG analýzy vyplývá výhřevnost hořlavé části kalu 12 MJ.kg-1. Bylo ověřeno, že přídavek vody ke kalu má vliv na změnu rychlosti sušení, pravděpodobně i na změnu struktury kalu. Model sušení byl použit co nejjednodušší, v podstatě byla experimentální závislost relativní vlhkosti kalu na čase proložena přímkou s navazující exponenciálou. Doba sušení vyjádřená jako čas potřebný k poklesu obsahu vlhkosti na 1 % byla vypočtena integrací pomocí numerických metod. Při tloušťce vrstvy 2,5 mm a teplotě 290 °C lze kal usušit za 14 minut, při vrstvě 12,7 mm a teplotě 170 °C za 180 minut. Přídavek mletého vápence zkracuje dobu sušení při vyšších teplotách lineárně, při nižších teplotách je jeho vliv na zkrácení doby sušení spíše exponenciálního charakteru. Na základě provedených experimentálních prací je navržen energetický model snižování koncentrace rtuti v kalu sušením při teplotách v rozmezí 200 – 290 °C. Z pozorování vyplývá, že k podstatnému snížení koncentrace rtuti dochází při úniku těkavých organických složek kalu při jejich současném hoření. Karbonizace, resp. hoření kalu nastává při teplotě cca 200 °C. Teplota dosažená v kalu je pak 350 až 450 °C v závislosti na podmínkách experimentu. Ukazuje se, že je možné ovlivnit průběh sušení kalu tloušťkou vrstvy, teplotou sušení přídavkem suchého inertního materiálu. Zejména přídavek jemně mletého vápence v množství 20 – 40 % příznivě ovlivní počáteční fyzikální vlastnosti kalu a má dobrý vliv i na zkrácení doby sušení. Rovněž byl ověřován vliv předúpravy kalu sušením na teplotu 150 °C. Při experimentech doprovázených exotermní reakcí bylo dosaženo snížení koncentrace rtuti v kalu na úroveň pod 0,5 mg.kg-1. Na základě provedených experimentálních prací byl navržen technologický postup snižování obsahu rtuti v kalu a současné využití kalu při výrobě cementového slínku jako suroviny i jako nositele využitelného tepelného obsahu. Technologická operace bude prováděna v samostatném zařízení, ve kterém proběhne exotermní reakce a dojde k uvolnění rtuti. Uvolněná rtuť bude zachycena. Ekonomické hodnocení odstraňování rtuti z kalu musí vycházet jednak z nákladů na pořízení zařízení, provozních nákladů na roztoky, odvodňování, solidifikaci a uložení odpadu, ale také z toho, že mohou být z životního prostředí v okolí cementárny, resp. čistírny odpadních vod odstraněny ročně desítky kg rtuti. Dále dojde při využití kalu jako suroviny k sice malému, ale vyčíslitelnému snížení
25
spotřeby cementářských surovin, tedy i k menšímu porušení vzhledu krajiny v okolí cementárny. Rovněž lze uvažovat s malým příspěvkem k tepelné bilanci pece. Z hlediska zákona o vodách a dále z hlediska kanalizačního řádu by měli provozovatelé čistíren komunálních odpadních vod požadovat úpravu platné legislativy v oblasti vypouštění odpadních vod z dentálních ordinací a možnost přímé kontroly odpadních vod z těchto zařízení.
26
7
POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE
1. Mercury in the environment. Problems and remedial measures in Sweden. Swedish environmental protection agency. 1991. ISBN 91-620-1105-7. 2. DE 41 22 113 A1. 1992-04-23. 3. GEMRICH, J., SCHLATTAUER, P., TÁBORSKÝ, T. Spalování čistírenských kalů v cementárně, Odpadové fórum, 2001, no. 1, s.12-13. 4. ROTT, J. Hazardous waste disposal/ waste derived fuels utilization in eastern Europe. World cement, 1994, MAY, pp. 68-71. 5. Schriftenreihe Umwelt Nr. 156 – Luft. Klarschlamm – Verbrennung. Bern: Bundesamt fűr Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL), 1991. 6. RŮŽEK, P., KUSÁ, H., HRAZDIRA, J. Využití kalů z čistíren odpadních vod, Odpady, 1998, č. 3, s. 10-11. 7. PILAŘ, A., NÝVLT, J., MACHAČ, I. Chemické inženýrství, díl třetí. Difúzní operace. Praha: SNTL, 1972. 339 s. 8. VALCHÁŘ, J., CHOC, M., TŮMA, V., KOLÁŘ, S. Sušení v chemickém průmyslu. Praha: SNTL, 1967. 255 s. 9. MÍKA, V., NEUŽIL, L. Chemické inženýrství II. 1993. ISBN 80-7080-170-0. 10. TRNKA, O., HARTMAN, M., BERAN, Z. Elementární numerické metody v chemickém inženýrství. Brno: VUT, 1995. 49 s. 11. URBÁNEK, T., ŠKÁRKA, J. Microsoft Excel pro vědce a inženýry. 1998. ISBN 80-7226-099-5. 12. LOWE, P. Developments in the thermal drying of sewage sludge, J.CIWEM, 1995, vol. 9, June, pp. 306-316. 13. DOHÁNYOS, M, ZÁBRANSKÁ, J, JENÍČEK, P., FIALKA, P., KAJAN, M. Anaerobní čistírenské technologie. 1998. ISBN 80-86020-19-3. 14. MATĚJŮ, L., ZIMOVÁ, M. Mikrobiologická problematika kalů z čistíren odpadních vod. In Rekultivační materiály. HALOUSKOVÁ O. (Edit.). 2000. pp. 8-14. ISBN 80-7080-399-1. 15. MACNICOL, R.D., BECKETT, P.H.T. The distribution of heavy metals between the principal components of digested sewage sludge. Wat.res., 1989, vol. 23, pp. 199-206. 16. VAN DER SLOOT, H.A., HEASMAN, L., QUEVAUVILLER, P. Harmonization of leaching/extraction tests. London: Elsevier, 1997. 279 s. 17. KYZLINK, J. Soukromé sdělení. 2001. 18. MÍKA, V. Základy chemického inženýrství. Praha: SNTL, 1974. 861 s.
27
8
CURRICULUM VITAE
Jan Sponar Datum a místo narození 26.6.1950 Brno Trvalé bydliště
Kamínky 4, 634 00 Brno, tel. 05 47218379
Vzdělání 1998 státní zkouška
FCh VUT Brno, Purkyňova 118, 612 00 Brno
1983
postgraduální studium, technologie silikátů, fakulta chemické technologie VŠCHT Praha
1974 státní zkouška
technická analytická a fyzikální chemie, fakulta chemické technologie, VŠCHT Praha, Suchbátarova 5, 160 00 Praha
1969 maturitní zkouška SPŠCH, Vranovská 65, 614 00 Brno Dosavadní zaměstnání: 1991
vedoucí inspektor specialista, chemické látky a odpady ČIŽP, OI Brno, Žerotínovo nám. 1/2, 602 00 Brno, tel. 05 41212786/129, E-mail
[email protected] odborný asistent (zkrácený úvazek) Ústav chemie materiálů, FCh, VUT Brno, Purkyňova 118, 612 00 Brno
Předchozí zaměstnání: 1989
vedoucí odd. technologie a IG Unigeo Ostrava, závod Brno, Polní 23/25, 603 00 Brno
1974
technolog využití surovin Unigeo Ostrava, závod Brno, Polní 23/25, 603 00 Brno zpracování projektů a vedení části technologického hodnocení a využití nerudných nerostných surovin, v letech 1985-7 poradce technologa, Kuba
28
Jazykové znalosti Španělština, základní státní zkouška 1991, Madrid Ruština, maturitní zkouška Angličtina Publikace SPONAR, J., HAVLICA, J. Možnost úpravy čistírenských kalů před jejich zpracováním vysokoteplotními procesy, Chem. Listy, 2001, roč. 95, č. 7, s. 424-427. SPONAR, J., HAVLICA, J. Způsob snižování koncentrace rtuti ve stabilizovaném kalu z čistíren odpadních vod. Česká republika. Patentová přihláška 2000-219. 2000-20-1 SPONAR, J., HAVLICA, J. Je možné využít odpady z čištění a úpravy vody jako cementářské suroviny?. In Sammelband. EnviBrno. Brno: 1998. pp. 277-286. ISBN 80-238-3012-0. SPONAR, J., HAVLICA, J. Using of sewage sludge in silicate technologies. In Book of Abstracts. 1st Meeting on Chemistry & Life. Brno: 1999. pp. 84-85. ISBN 80-214-1371-9. SPONAR, J., HAVLICA, J. Čistírenské kaly a rtuť. In JUNIORMAT ´01. Brno: 2001. s. 244-245. ISBN 80-214-1885-0. SPONAR, J. Minimalizace obsahu rtuti v čistírenských kalech pro účely jejich termického zneškodnění. Dílčí zpráva za rok 1999. Brno 2000. SPONAR, J. Minimalizace obsahu rtuti v čistírenských kalech pro účely jejich termického zneškodnění. Dílčí zpráva za rok 2000. Brno 2001. SPONAR, J. Minimalizace obsahu rtuti v čistírenských kalech pro účely jejich termického zneškodnění. Model sušení. Dílčí zpráva. Brno 2001. Podané přihlášky na prezentaci práce: 54. sjezd CHS Juniormat ´02
29
