Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12957:2020 (ASTM D3987-12) về Chất thải rắn - Chiết tách chất thải rắn bằng nước

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12957:2020

ASTM D3987-12

CHẤT THẢI RẮN - CHIẾT TÁCH CHẤT THẢI RẮN BẰNG NƯỚC

Practice for shake extraction of solid waste with water

Lời nói đầu

TCVN 12957:2020 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM D3987-12, Practice for shake extraction of solid waste with water với sự cho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA. Tiêu chuẩn ASTM D3987-12 thuộc bản quyền ASTM quốc tế.

TCVN 12957:2020 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 200 Chất thải rắn biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CHẤT THẢI RẮN - CHIẾT TÁCH CHẤT THẢI RẮN BẰNG NƯỚC

Practice for shake extraction of solid waste with water

1  Phạm vi áp dụng

1.1  Tiêu chuẩn này gồm một quy trình ngâm chiết chất thải rắn để thu được dung dịch nước sử dụng để xác định các thành phần được ngâm chiết trong các điều kiện thử nghiệm quy định.

1.2  Tiêu chuẩn này đưa ra sự lắc của một khối chất thải đã biết với nước có thành phần xác định và phân tách của pha lòng để phân tích.

1.3  Các giá trị được nêu theo các đơn vị SI được coi là tiêu chuẩn. Giá trị được đưa ra trong ngoặc là chuyển đổi toán học thành đơn vị “inch-pound” được cung cấp chỉ để thông tin và không được coi là tiêu chuẩn.

1.4  Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn, (nếu có), khi sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và bảo vệ sức khỏe cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trước khi đưa vào sử dụng.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 12536 (ASTM D5681), Thuật ngữ về chất thải và quản lý chất thải;

TCVN 2117 (ASTM D1193), Nước thuốc thử- Yêu cầu kỹ thuật;

ASTM C471M, Test methods for Chemical analysis of gypsum and gypsum products (metric) (Phương pháp thử để phân tích hóa học thạch cao và sản phẩm của thạch cao (số liệu));

ASTM D75, Practice for sampling aggregates (Thực hành lấy mẫu tổ hợp);

ASTM D420, Guide to site characterization for engineering design and construction purposes (Hướng dẫn tính chất địa điểm cho các mục đích thiết kế kỹ thuật và xây dựng);

ASTM D2216, Test Methods for laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock by mass (Phương pháp thử trong phòng thí nghiệm xác định hàm lượng nước (độ ẩm) của đất và đá theo khối lượng);

ASTM D2234/D2234M, Practice for collection of a gross sample of coal ((Thực hành thu thập một mẫu than tổng số));

ASTM D3370, Practices for sampling water from closed conduits (Thực hành lấy mẫu nước từ ống dẫn kín).

3  Thuật ngữ định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ trong TCVN 12536 (ASTM 5681).

4  Ý nghĩa và ứng dụng

4.1  Phương pháp này cung cấp một phương pháp nhanh để có được một dịch chiết từ chất thải rắn. Dịch chiết có thể được sử dụng để tính sự tách ra các thành phần của chất thải rắn theo điều kiện phòng thí nghiệm như được mô tả trong tiêu chuẩn này.

4.2  Phương pháp này không cung cấp một dịch chiết đại diện của nước rỉ thực tế từ một chất thải rắn tại hiện trường, hoặc tạo ra các dịch chiết sử dụng làm cơ sở thiết kế kỹ thuật.

4.3  Phương pháp này không nhằm mô phỏng các điều kiện ngâm chiết của địa điểm cụ thể. Phương pháp này chưa được chứng minh để mô phỏng điều kiện ngâm chiết của bãi xử lý chất thải thực tế.

4.4  Phương pháp này nhằm xác định độ pH cuối cùng của dịch chiết phản ánh sự tương tác của chất chiết với khả năng đệm (khả năng duy trì độ pH) của chất thải rắn.

4.5  Phương pháp này nhằm mô phỏng sự chiết bằng nước ở các điều kiện khi chất thải rắn là yếu tố quyết định độ pH của dịch chiết.

4.6  Phương pháp này tạo ra một dịch chiết có thể tuân theo xác định các thành phần chính và phụ. Khi xác định các thành phần vi lượng, cần đặc biệt chú ý các biện pháp phòng ngừa trong khi thực hiện việc lưu trữ mẫu và xử lý mẫu để tránh nhiễm bẩn các mẫu có thể xảy ra.

4.7  Phương pháp này chưa được kiểm tra về khả năng áp dụng cho các chất hữu cơ và chất dễ bay hơi.

5  Thiết bị dụng cụ

5.1  Thiết bị khuấy trộn

Các thiết bị khuấy xoay quanh trục trung tâm với tốc độ 29 vòng/phút ± 2 vòng/phút và trộn các mẫu theo cách dốc ngược lên và đổ xuống. (Xem thiết bị ví dụ trong Hình 1).

CHÚ THÍCH 1  Điều chỉnh đối với kỹ thuật khuấy trộn (định hướng hoặc tốc độ) có thể dẫn đến sự thay đổi mức độ trộn hoặc tốc độ giải phóng của các thành phần, cũng như gãy ra sự mài mòn hạt. Kết quả là độ chính xác của thực hành cũng có thể bị ảnh hưởng.

Hình 1 - Ví dụ về bộ chiết

5.2  Bộ lọc màng

Bộ lọc màng có phễu bằng thủy tinh borosilicat hoặc bằng thép không gỉ với để phẳng, làm cùng chất liệu và các màng lọc.

5.3  Bình chiết, tròn, miệng rộng, có thành phần phù hợp bản chất của chất thải rắn và các phép phân tích được thực hiện làm bằng các vật liệu mà sẽ không cho phép hấp phụ các thành phần cần xác định.

5.3.1  Các bình chiết phải có kích thước đủ để chứa khối lượng mẫu rắn cộng với thể tích chất chiết ở tỷ lệ chất lỏng-rắn băng 20 mL/g, để lại khoảng 10 % đến 20 % khoảng trống phía trên để trộn. Ví dụ: bình chiết 2 L (0,5 gal) có thể được sử dụng cho các mẫu 70 g (0,15 Ib) với 1400 mL (0,37 gal) chất chiết, trong khi các bình chiết chiết 4 L (1 gal) có thể cần thiết cho các mẫu 140 g (0,30 Ib) với 2800 mL (0,74 gal) của chất chiết.

5.3.2  Bình chiết phải có nắp kín nước.

5.3.3  Nên cung cấp các bình chiết có cơ chế thông khí với các mẫu mà khí có thể được giải phóng ra.

CHÚ THÍCH 2  Khi cho bình chứa được thoát khí được tạo ra thì có thể làm ảnh hưởng đến nồng độ của các thành phần trong dịch chiết.

5.3.4  Các bình chiết phải được làm sạch theo cách phù hợp với các phép phân tích sẽ được thực hiện.

5.4  Cân phòng thí nghiệm

Có khả năng cân chính xác đến 0,01 g.

5.5  Máy đo pH

Có bù nhiệt độ, đọc được đến 0,01 đơn vị và độ chính xác ± 0,05 đơn vị ở 25 °c.

6  Thuốc thử

6.1  Độ tinh khiết của thuốc thử

Sử dụng thuốc thử cấp tinh khiết hóa học. Các cấp độ tinh khiết khác có thể được sử dụng, với điều kiện đầu tiên là xác định rằng thuốc thử là có độ tinh khiết đủ cao để cho phép sử dụng mà không làm giảm độ chính xác của phép xác định.

6.2  Độ tinh khiết của nước

Trừ khi có chỉ định khác, nước được hiểu là nước thuốc thử loại IV tại 18 °C đến 27 °C [TCVN 2117 (ASTM D1193)]. Phương pháp mà nước loại IV được pha chế, nghĩa là chưng cất, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, điện phân phải không được đổi trong suốt quá trình thử nghiệm.

7  Lấy mẫu

7.1  Lấy mẫu đại diện của chắt thải rắn được thử nghiệm bằng các phương pháp mẫu của ASTM được xây dựng cho từng ngành cụ thể nếu có. (Xem ASTM D420 và ASTM D75/ ASTM D75M, ASTM E877 và ASTM D2234/ ASTM D2234M.)

7.2  Trong trường hợp không có phương pháp cụ thể, cần phải sử dụng phương pháp lấy mẫu cho các vật liệu có dạng vật lý tương tự.

7.3  Một mẫu tối thiểu 5 kg cần được gửi đến phòng thí nghiệm (xem ASTM E122).

7.4  Điều quan trọng là mẫu chất thải rắn phải là đại diện về phương diện diện tích bề mặt, vì các thay đổi trong diện tích bề mặt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc điểm ngâm chiết của mẫu. Các mẫu chất thải rắn phải có phân bố của kích thước hạt đại diện.

7.5  Giữ các mẫu trong vật chứa kín phù hợp với loại mẫu trước khi chiết nhằm ngăn mẫu nhiễm bẩn hoặc mất thành phần trong mẫu. Khi muốn chiết các mẫu hoạt tính sinh học hoặc hóa học ở trạng thái hiện tại của mẫu, lưu giữ các mẫu ở 4 °C ± 2 °C (ASTM D3370) và bắt đầu chiết trong vòng 8 h. Khi muốn để chiết các mẫu như vậy ở trạng thái đại diện cho kết quả hoạt động sinh học hoặc hoạt động hóa học, các mẫu có thể được xử lý cách đặc thù để mô phỏng các hoạt động đó. Ghi lại các điều kiện lưu giữ và quy trình xử lý vào trong báo cáo.

8  Chuẩn bị mẫu

8.1  Đối với chất thải rắn dạng hạt tự do, lấy một mẫu có khối lượng gần bằng khối lượng mẫu cần thiết trong thực hành bằng cách chia tư mẫu (Điều 7) trên một tấm giấy tráng nhựa, tấm vải dầu không thấm nước, hoặc vật liệu linh hoạt khác như sau:

8.1.1  Đỗ mẫu từ bình chiết chiết mẫu vào giữa của tấm giấy/vải dầu.

8.1.2  Dàn phẳng mẫu một cách nhẹ nhàng bằng thước thẳng phù hợp cho đến khi mẫu được trải đều và lớp mẫu có độ dày ít nhất hai lần kích thước hạt có đường kính lớn nhất.

8.1.3  Trộn lại mẫu bằng cách nâng/nhấc một góc của tờ giấy tráng nhựa/vải dầu đến góc đối diện để cho các hạt mẫu lăn qua lăn lại. Tiếp tục làm như vậy với từng góc của tám, lần lượt theo chiều kim đồng hồ. Lặp lại thao tác này mười lần

8.1.4  Nhấc cả bốn góc của tấm về phía trung tâm và giữ tất cả bốn góc với nhau, nhấc toàn bộ tấm vào không khí để tạo thành một túi cho mẫu.

8.1.5  Lặp lại 8.1.2

8.1.6  Với một thước thẳng có độ dài ít nhất là bằng độ dài lớp mẫu (chẳng hạn như một thước đo yard có mép mỏng), nhẹ nhàng chia mẫu thành bốn phần, cần cố gắng để tránh sử dụng áp lực lên thước thẳng đủ để gây ra hư hại cho các hạt mẫu.

8.1.7  Đổ bỏ các phần tư xen kẽ của mẫu.

8.1.8  Nếu cần giảm thêm cỡ mẫu, lặp lại ở 8.1.3 đến 8.1.7. Khuyến nghị cỡ mẫu tối thiểu là 70 g dùng cho mỗi lần chiết mẫu. Các mẫu bổ sung nên được cung cấp cho xác định hàm lượng chất rắn. Nếu các mẫu nhỏ hơn được sử dụng trong phương pháp, thì báo cáo thực tế này.

8.2  Đối với chất thải dạng sệt được khoan lõi tại hiện trường hoặc các đúc khuôn được tạo ra trong phòng thí nghiệm, cắt một phần đại diện có trọng lượng khoảng 70 g hoặc 140 g để thử nghiệm, cộng thêm với các mẫu để xác định hàm lượng chất rắn. Tạo hình mẫu sao cho dung dịch ngâm chiết sẽ bao phủ vật liệu được ngâm chiết.

8.3  Đối với chất thải rắn dạng lỏng, trộn kỹ theo cách thức không kết hợp không khí để đảm bảo tính đồng nhất trước khi lấy ra khối lượng mẫu cần thiết cho thực hành. Lấy mẫu để xác định hàm lượng chất rắn cùng lúc với chuẩn bị mẫu cho thực hành.

9  Quy trình thực hiện

9.1  Ghi lại mô tả vật lý của mẫu được thử nghiệm, kể cả cỡ hạt được biết đến tại thời điểm đó.

9.2  Hàm lượng chất rắn - Xác định hàm lượng chất rắn của hai các phần riêng biệt của mẫu như sau đây:

9.2.1  Làm khô đến khối lượng không đổi hai đĩa hoặc khay có kích thước phù hợp với chất thải rắn đang được thử nghiệm ở 104 °C ± 2 °C. Để nguội trong một bình hút ẩm và cân. Ghi lại giá trị đến ±0,01 g.

9.2.2  Đặt một phần mẫu có kích thước phù hợp của chất thải rắn được thử nghiệm vào từng khay. Cân khối lượng được sử dụng theo dạng vật lý của chất thải rắn được thử nghiệm, sử dụng tối thiểu 50 g, nhưng sử dụng lượng mẫu lớn hơn khí các hạt có đường kính trung bình lớn hơn 10 mm đang được thử nghiệm. Cân. Ghi lại khối lượng đến ± 0,01 g.

9.2.3  Sấy khô trong thời gian khoảng 18 giờ ở 104 °C ±2 °C. Một số chất thải rắn, như bùn cặn, có thể chứa các hợp chất bị vôi hóa tại nhiệt độ sấy quy định, sấy khô các hợp chất này ở mức nhiệt độ thấp hơn. Ví dụ, thạch cao có thể được sấy khô ở 45 °C (ASTM C471M) và chất thải CaSO₃ 1/2H20 tại nhiệt độ 85 °C. Ghi lại nhiệt độ thực tế và thời gian của giai đoạn sấy.

9.2.4  Làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm và cân lại. Ghi khối lượng chính xác đến ± 0,1 g.

9.2.5  Lặp lại 9.2.3 cho đến khi khối lượng không đổi (ví dụ, khi cân liên tiếp 2 lần có khối lượng chênh lệch trong phạm vi 0,05 g).

9.3  Quy trình lắc - Cân khối lượng bi của bình chiết chiết được dùng để lắc.

9.4  Thêm vào bình chiết chiết 70 g ± 0,1 g chất thải rắn (Điều 8). Ghi lại khối lượng mẫu được sử dụng. Nếu các khối lượng sử dụng khác 70 g, ghi chú trong báo cáo.

9.5  Thêm vào bình chứa một thể tích nước thuốc thử (6.2) tính bằng mililit đến 20 lần khối lượng tính bằng gam của mẫu sử dụng trong 9.4. Xem giải thích về tỷ lệ pha loãng trong Phụ lục (Ví dụ: 70 g mẫu = 1400 ml nước).

9.6  Lắc liên tục trong 18 giờ ± 0,25 giờ ở 21 °C ± 2 °C.

9.7  Mở bình chứa. Quan sát và ghi lại bất kỳ thay đổi vật lý trong mẫu và dung dịch ngâm chiết.

9.8  Để cho mẫu lắng trong 5 phút; sau đó tách phần lớn pha nước ra khỏi pha rắn bằng cách gạn, ly tâm hoặc lọc qua giấy lọc thô khi thích hợp. Sau đó lọc hút chân không hoặc áp lực chất lỏng thông qua cái lọc 0,45 μm. Nếu phương pháp phân tách dẫn đến thời gian lọc bị kéo dài, cái lọc 8 μm hoặc thiết bị khác có thể được sử dụng để lọc trước. Ghi lại mọi sai khác vào trong báo cáo.

9.9  Dịch lọc thu được trong 9.8 là dịch chiết được đề cập ở các nơi khác trong tiêu chuẩn này. Đo pH của dịch chiết ngay lập tức, sau đó bảo quản dịch chiết này một cách phù hợp với các quy trình phân tích hóa học hoặc xét nghiệm sinh học sẽ được thực hiện (ASTM D3370). Nếu không có sẵn pha lỏng đủ cho các phân tích, thì cần chỉ ra trong báo cáo và không tiếp tục thực hiện quy trình; hoặc cách khác, thực hiện quy trình chiết xuất trên các mẫu bổ sung của chất thải rắn để thu được đủ pha lỏng. Trường hợp xảy ra phân tách pha trong quá trình bảo quản dịch chiết, nên sử dụng các trộn mẫu thích hợp để đảm bảo tính đồng nhất của dịch chiết trước khi sử dụng cho phân tích hoặc thử nghiệm như vậy.

9.10  Phân tích dịch chiết cho các thành phần hoặc tính chất cụ thể, hoặc sử dụng dịch chiết cho các quy trình xét nghiệm sinh học như mong muốn bằng cách sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn thích hợp. Khi không có phương pháp tiêu chuẩn thích hợp, các phương pháp khác có thể được sử dụng và ghi lại trong báo cáo.

10  Tính toán kết quả

10.1  Tính hàm lượng chất rắn của các mẫu riêng lẻ từ dữ liệu thu được trong 9.2 như sau:

S = A/B                              (1)

Trong đó:

A = khối lượng mẫu sau khi sấy, g,

B = khối lượng lúc đầu của mẫu, g và

S = hàm lượng chất rắn, g/g.

Tính trung bình hai giá trị thu được và ghi lại dưới dạng hàm lượng chất rắn

11  Báo cáo

11.1  Báo cáo sẽ bao gồm các nội dung sau:

11.1.1  Nguồn chất thải rắn, ngày lấy mẫu và bảo quản mẫu được sử dụng.

11.1.2  Mô tả chất thải rắn, kể cả đặc điểm vật lý và kích thước hạt, nếu biết (9.1).

11.1.3  Hàm lượng chất rắn (9.2). (Xem ASTM D2216.)

11.1.4  Khối lượng mẫu nếu khác 70 g.

11.1.5  Thời gian và nhiệt độ sấy nếu khác 16 giờ ÷ 20 giờ ở 104 °C ± 2 °C.

11.1.6  pH và các kết quả phân tích cụ thể được tính theo đơn vị phù hợp. Các quy trình phân tích trạng thái được sử dụng và bộ lọc được sử dụng nếu khác 0,45 μm.

11.1.7  Các quy trình phân tích trạng thái được sử dụng và bộ lọc được sử dụng nếu khác 0,45 μm.

11.1.8  Quan sát các thay đổi trong vật liệu thử hoặc dung dịch ngâm chiết được ghi trong 9.8.

11.1.9  Ngày bắt đầu thử nghiệm ngâm chiết, bảo quản được sử dụng cho dịch chiết, và ngày phân tích.