AT394499B - Verfahren zur abscheidung von schwermetallen und vernichtung von organischen schadstoffen - Google Patents

Description

AT 394 499 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Schwermetallen und Vernichtung von organischen Schadstoffen, wie Benzpyrene, Dioxin und Furan, aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere Müllverbrennungsanlage, mit mehrstufiger nachgeschalteter Abgasreinigungseinrichtung, in der die Abgase zuerst trocken und dann feucht entstaubt und von den Wassertröpfchen befreit werden.

Aus der DE-OS 35 20 885 ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei die festen Abscheidungen und auch die schlammförmigen Abscheidungen bei Anwendung von Wäschern infolge ihres Schadstoffgehaltes als Sondermüll zu betrachten sind. Aber auch die gewaschenen Abgase enthalten, insbesondere nach einer Verbrennungsanlage mit schadstoffbeladenen Brennstoffen, wie z. B. Müllverbrennungsanlagen, giftige Abgase feinst verteilt und oftmals bereits in feinsten Tröpfchen (Aerosolen) eingebunden, die den normalen Tiöpfchenabscheider anstandslos durchströmen und deren Abgabe an die freie Atmosphäre immer mehr auf Widerstand stoßt, so daß der Wirkungsgrad der Abscheideeinrichtungen erhöht wird und die Giftstoffe aus den Abgasen zum Teil abgefiltert werden, aber auch in ihrer erhöhten Konzentration im Sondermüll nicht mehr akzeptabel sind. Genaue Untersuchungen haben ergeben, daß die Bildung von organischen Schadstoffen im Abgas, ähnlich wie das Boudouard'sche Gleichgewicht (Verhältnis CO und CO2) bei Vorhandensein der entsprechenden Bausteine mit der Verbrennungstemperatur und auch von im Abgas enthaltenen Katalysatoren, insbesondere Schwermetallen, wie z. B. Kupfer, abhängig ist.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Abgasreinigung zu perfektionieren, so daß einerseits den gesetzlichen Abgasnormen und andererseits auch den Sondermüllbestimmungen entsprochen werden kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom nach seiner trockenen Reinigung in einer oder mehreren Naßstufen an Wasserdampf gesättigt, in einem Kondensations-Elektrofilter abgekühlt und von den feinen aerosolartigen Flüssigkeitströpfchen durch elektrostatische Kräfte getrennt wird, das anfallende Kondensat in mehreren Stufen getrennt und von Feststoffen gereinigt wird, und die anfallenden organischen Schadstoffe durch Energiezufuhr, wie Verbrennung, entsorgt werden. Insbesondere werden die Abgase nach einer trockenen Entstaubung naß grobgereinigt und anschließend in einem Kondensations-Elektrofilter durch weitere Kühlung auskondensiert und feingereinigt. Vorzugsweise wird ein Teil des anfallenden Kondensates nach einer Fällungsbehandlung, vorzugsweise zur Erhöhung des Schadstoffgehaltes, in den Sättiger bzw. Naßwäscher rezirkuliert und der andere Teil in der Veibrennungszone versprüht. Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird das Kondensat durch Kalkmilchzugabe zuerst einer Fällungsreaktion zugeführt, anschließend einer elekuolyüschen Quecksilberreinigung und schließlich physikalisch einer Zersetzung des gelösten Benzpyrens, Dioxins bzw. Furans durch Energiezufuhr unterworfen. Wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 5 und 6 angegeben. Die Erfindung ist in den angeschlossenen Fig. 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Verbrennungsanlage mit nachgeschalteter Abgasreinigung in Form eines Schaltbildes und Fig. 2 eine elektrolytische Kondensatreinigungseinrichtung für Spurenschadstoffe im Aufriß.

Die in der Verbrennungsanlage (1) anfallenden Abgase werden über die Abgasleitung (2) in einem Trockenabscheider (3), der beispielsweise als Elektrofilter ausgebildet ist, zugeleitet, wodurch die festen Verunreinigungen zum größten Teil ausgeschieden werden. Die Abgase in der Leitung (2') enthalten dann neben dem Reststaubgehalt auch gasförmige Schadstoffe wie SO2, ΝΟχ und auch Dioxine und Furane, je nach Art der jeweils verbrannten Brennstoffe und des vorgesehenen Verbrennungssystems. Um auch diese Stoffe abzuscheiden, sind zwei Naßwäscher (4) und (4') vorgesehen, in welchen die Abgase infolge der Verdampfung des Waschwassers weiter abgekühlt und auch gesättigt werden. Die ablaufende Waschflüssigkeit enthält neben den restlichen Staubpartikeln auch einen Großteil der sauren und basischen Bestandteile, soweit sie auswaschbar sind, und wird einer Fällungsstation (5) zugeführt, wo beispielsweise durch Kalkmilchzufuhr (6) die gelösten Natriumsalze in unlösliche Kalziumsalze und damit in Schlamm (7) abgeschieden werden. Die Natriumsalze entstehen hauptsächlich dadurch, daß im zweiten Sättiger die Waschflüssigkeit durch Zugabe von Natronlauge (8) chemisch aktiviert wird, so daß der Wäscher (4') im Gegensatz zum Wäscher (44) basisch, beispielsweise bei einem pH-Wert von 9, betrieben wird, während der Wäscher (4) durch die gelösten sauren Bestandteile wie SO2, SO3, ΝΟχ, bei einem pH-Wert von etwa 1,5, also im sauren Bereich, betrieben wird. Selbstverständlich wird in diesen Wäschern bereits ein Teil des eventuell entstandenen Dioxins ausgeschieden. Die Hauptmenge wird aber durch die Abgasleitung (2") bei Abgastemperaturen von unter 100 °C mitgeführt, wobei das Abgas aber gesättigt und mit Wassertröpfchen beladen ist, so daß im nachgeschalteten Kondensations-Elektrofilter (9), bei dem das Abgas noch weiter abgekühlt wird, die aerosolförmig verteilten Tröpfchen als Kondensat (10) abgeschieden und ebenfalls der Fällungsstation (5) zugeführt werden. Das im Kondensations-Elektrofilter abgeschiedene Kondensat enthält hauptsächlich die organischen Schadstoffe, also Dioxine, Furane sowie die im Naßfilter gebildeten Salze, die in den Tröpfchen gelöst sind. Die in der Fällungsstation (5) entstehende Klärflüssigkeit wird einer Elektrolysestation (11) zugeführt, in der die in der Flüssigkeit gelösten Metalle und Metallverbindungen (hauptsächlich Quecksilber) ausgeschieden werden. Die organischen Schadstoffe wie Dioxine werden nun einer physikalischen Zersetzungsstation (12) oder wieder der Brennkammer der Verbrennungsanlage (1) über die Leitung (13) zugeführt, wobei die Gifte zerstört werden. Da die Giftbildung in der Brennkammer bzw. Abgasleitung (2) naturgesetzlich durch eine Gleichgewichtsbedingung gegeben ist, wird durch die Rückführung in die Verbrennungsanlage keine Anhäufung an Giftstoffen erreicht, so daß mit einer echten Reduzierung derselben gerechnet werden kann. Die Rückführung in die Brennkammer hat aber den Nachteil, daß die Flüssigkeit verdampft werden muß, so daß die Heizleistung der Brennkammer absinkt. Dieses Verfahren ist dadurch wirtschaftlich nur bei relativ hohem -2-

Claims (6)

1. AT 394 499 B Schadstoffgehalt sinnvoll. Es wird daher alternativ vorgeschlagen, die organischen Schadstoffe physikalisch zu zersetzen, indem der Flüssigkeit ein Energiestoß aufgedrückt wird, wodurch allerdings nur ein Teil der Schadstoffe zerfällt und die noch schadstoffhältige Flüssigkeit als Waschwasser für die Naßstufen im Sättiger (4) und (4') verwendet wird. Es wird dann lediglich die Überschußflüssigkeit über die Leitung (13) im Brennraum der Verbrennungsanlage (1) verbrannt. Die bei der Elektrolyse entstandenen Gase werden durch die Leitung (14) ebenfalls der Brennkammer der Verbrennungsanlage (1) zugeführt, und dienen infolge des Wasserstoffgehaltes zur Erhöhung des Brennwertes des benützten Brennstoffes. Die Elektrolysezelle (11), die im Schaltbild nur als Viereck dargestellt ist, ist in der Fig. 2 detaillierter dargestellt. Sie besteht aus einem Gehäuse (15), in dem eine horizontal angeordnete Kohlenanode (16), die gegenüber dem Gehäuse isoliert ist, im oberen Teil des Gehäuses (15) angeordnet ist. Im unteren Teil ist eine Kohlekathode (17) vorgesehen, die mit einem Elektrodenmantel (18) versehen ist, wobei zwischen Elektrodenmantel (18) und Kohlekathode (17) ein auswechselbares Kohlengranulat (19) vorgesehen ist. Dieses Kohlengranulat (19) übernimmt dann die abgeschiedenen Metalle, wobei die Maximalbeladung ungefähr bei Gleichgewichtigkeit, d. h. 1 kg Kohle bindet etwa 1 kg Metall, gegeben ist. Diese Kohle kann nun einer Metallrückgewinnung zugeführt werden, wobei es natürlich wirtschaftlich ist, die unedlen Metalle, hauptsächlich das Eisen, aus dieser elektrolytischen Behandlungseinrichtung femzuhalten und schon vorher in der Fällungsstation (5) abzuscheiden, so daß praktisch nur die edlen Metalle wie Kupfer, Silber und Quecksilber elektrolytisch abgeschieden werden und die unedlen Metalle im Schlamm (7) der Fällungsstation (5) zu finden sind. In der physikalischen Zersetzungsstation (12), kann nicht nur eine Ultraschallzersetzung, sondern auch durch Eintragung von Photonen, Elektronen, Ionen und Rückstoßkemen als Energieeintragung die Zerstörung der organischen Schadstoffe bewirkt werden, wozu sich auch eine einfache Ultraviolettstrahlung bzw. Laseranregung heranziehen läßt, die entweder zum Abbau der organischen Stoffe oder zu deren Strukturänderung herangezogen werden kann. Wir wollen nur darauf hinweisen, daß beispielsweise die Dioxine in mehr als 100 verschiedenen Isomeren anfallen, deren Giftigkeit schwankt und sogar unbedenklich sein kann, so daß eine Strukturänderung durchaus eine Verbesserung des Ist-Zustandes darstellt. Dies gilt auch für Furane. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Abscheidung von Schwermetallen und Vernichtung von organischen Schadstoffen, wie Benz-pyrene, Dioxin und Furan, aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere Müllverbrennungsanlage, mit mehrstufiger nachgeschalteter Abgasreinigungseinrichtung, in der die Abgase zuerst trocken und dann feucht entstaubt und von den Wassertröpfchen befreit werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom nach seiner trockenen Reinigung in einer oder mehreren Naßstufen an Wasserdampf gesättigt, in einem Kondensations-Elektrofilter abgekühlt und von den feinen aerosolartigen Flüssigkeitströpfchen durch elektrostatische Kräfte getrennt wird, das anfallende Kondensat in mehreren Stufen getrennt und von Feststoffen gereinigt wird, und die anfallenden organischen Schadstoffe durch Energiezufuhr, wie Verbrennung, entsorgt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase nach einer trockenen Entstaubung naß grobgereinigt und anschließend in einem Kondensations-Elektrofilter durch weitere Kühlung auskondensiert und feingeieinigt weiden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des anfallenden Kondensates nach einer Fällungsbehandlung, vorzugsweise zur Erhöhung des Schadstoffgehaltes, in den Sättiger bzw. Naßwäscher rezirkuliert wird und der andere TeU in der Verbiennungszone versprüht wird.
4. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat durch Kalkmilchzugabe zuerst einer Fallungsreaktion zugeführt, anschließend einer elektrolytischen Quecksilberreinigung und schließlich physikalisch einer Zersetzung des gelösten Benzpyrens, Dioxins bzw. Furans durch Energiezufuhr unterworfen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom nach seiner trockenen Reinigung zuerst im sauren Bereich und anschließend im basischen Bereich gewaschen bzw. mit Wassertröpfchen gesättigt wird und die anfallenden Überschußwässer in der Fällungsstation zusammen mit dem im Kondensations-Elektrofilter anfallenden Kondensat gesammelt und entschlammt werden. -3- 5 AT 394 499 B
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Schadstoffe wie Benzpyrene, Dioxin oder Furan durch Energiezufuhr, wie elektromagnetische Wellen, Laser, zerstört werden. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-