Lyijyllä pilaantuneen maan puhdistusmenetelmän suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin kokeellisesti haitta-aineilla pilaantuneen maan kunnostuksessa käytettävää märkäerotustekniikkaa eli maan pesua maamassan lyijypitoisuuden alentamiseksi. Työssä käsiteltiin voimakkaasti lyijyllä pilaantuneita maamassoja, joita Metsäsairila Oy:n jätekeskus oli ottanut vastaan ampumaradan kunnostuksen yhteydessä. Vastaanotettuja maamassoja ei voitu sellaisenaan sijoittaa jätekeskuksen alueelle, koska niiden lyijypitoisuus ylitti yrityksen ympäristöluvassa asetetun lyijyn enimmäispitoisuuden.

Kirjallisuuden mukaan lyijy on maaperässä hyvin stabiili, ja sen liukoisuus ja kulkeutuminen on vähäistä. Lyijyn liukoisuus on pienin neutraalilla pH-alueella. Liukoisuus kasvaa matalille sekä korkeille pH-alueille mentäessä. Lyijyn kulkeutumisominaisuuksiin vaikuttavat pH:n lisäksi muun muassa lyijyn esiintymismuodot ja maaperän ominaisuudet.

Maamassalle tehtiin laboratoriomittakaavan pesukokeita kolmelle eri pH-alueelle säädetyillä pesuvesillä. Lyijypitoisuuden alenemista arvioitiin mittaamalla maamassan lyijypitoisuus ennen pesua ja pesun jälkeen. Mittaamiseen käytettiin kenttäkäyttöön soveltuvaa röntgenfluoresenssianalysaattoria (XRF-analysaattori). Maamassalle tehdyillä seulontakokeilla määritettiin maamassojen raekokojakaumaa sekä lyijyn sitoutumista eri raekokoihin.

Pesukokeiden perusteella emäksinen pesuvesi irrotti eniten lyijyä. Seuraavaksi parhaiten lyijyä irtosi vesijohtovedellä (neutraali) ja vähiten happamalla pesuvedellä. Neutraalille vedellä lyijyä saatiin irtoamaan huomattavan paljon. Lopulliset pesutulokset analysoitiin laboratoriossa. Laboratorioanalyysien perusteella hapan ja neutraali pesuvesi irrottivat lyijyä parhaiten. Emäksisellä pesuvedellä lyijyä irtosi vähiten. Tulosten perusteella neutraalilla pesuvedellä maamassan lyijypitoisuus saatiin alenemaan niin paljon, että maiden sijoitus jätekeskukselle olisi teoriassa mahdollista neutraalin pesukäsittelyn jälkeen.

Kokeissa huomattiin XRF-mittauksen tuloksissa huomattavaa poikkeavuutta. Pesutuloksista ei voitu tehdä johtopäätelmiä pelkän kenttäanalysaattorin perusteella, vaan lopulliset tulokset varmistettiin laboratoriossa. Pesukokeiden tuloksien luotettavuutta olisi voitu parantaa tekemällä useita rinnakkaisia pesukokeita, joiden tulokset olisi analysoitu laboratoriossa. Ennen lopullisen pesumenetelmän valintaa Metsäsairilan käyttöön tulisi vielä suorittaa pesukokeita suuremmilla massamäärillä. Pesutulokset tulisi analysoida laboratoriossa.

This thesis studied experimentally reduction of the lead content from the contaminatad soil by soil washing process. The waste treatment plant Metsäsairila Oy has received contaminated soil from the shooting range. The received soil contained so high level of lead that it could not be placed on the waste treatment plant. The environmental permit of the company has set the maximum level of the lead content.

The lead is very stable in soil and its solubility and drift is limited. The solubility of the lead is minimum at the neutral pH-value. The solubility increases to the high and low pH-values. The drift of the lead affect for example the pH-value, forms of the occurrence of lead and the characteristics of the soil.

There were made laboratory-scale soil washing experiments in the three different pH-values. The lead removal from the soil was measured before and after each soil washing experiment. The lead content was measured with portable X-ray fluorescense analyzer (XRF analyzer). There was also made screening to define the particle size of the soil, as well as to define which size of the particle includes the most highest lead content.

The alkaline washing water removed the most of the lead. The neutral water (tap water) removed lead second best and the acidic water has the worst lead removal result. The neutral water tend to remove considerable amount of the lead. The final washing results were analyzed in the laboratory. Based on the laboratory results, the neutral and the acidic washing water had the best lead removal results. The alkaline washing water tend to remove least of lead. Based on the laboratory result, the neutral washing water could be suitable for use.

The range of the XRF measurements were large. It was difficult to make conclusions based on the XRF analyzer and that is why the final results were confirmed in the laboratory. The reliability of the washing results could have been improved by making several paraller washing tests which could have been analyzed in the laboratory. Before choosing the final washing method it would be valuable to perform the washing tests with larger mass volume. The washing results should be analyzed in the laboratory .