AT512548B1 - Verfahren zum entfernen von kohlenwasserstoffen aus mit kohlenwasserstoffen kontaminierten medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen aus mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien unter Verwendung von Bindemittel. Um besonders vorteilhafte Verhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass als Bindemittel Polynorbornene verwendet wird und dass das mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Medium über einen, aus einem Gemisch aus Polynorbornene und zur Gewährleistung der Durchflutung aus Filtersand bestehenden, Filter geleitet wird.

Description

österreichisches Patentamt AT512 548B1 2013-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen aus mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien unter Verwendung von Bindemittel, wobei das kontaminierte Medium mit einem Bindemittel aus Polynorbornene gereinigt wird.

[0002] Mit Kohlenwasserstoffen kontaminiertes Erdreich bzw. Wasser wird derzeit mit Filtersystemen unterschiedlichster Ausführung oder in Kläranlagen gereinigt, wobei als Bindemittel für die Kohlenwasserstoffe zumeist Aktivkohle Verwendung findet. Zur Reinigung wird bei kontaminiertem Erdreich zunächst eine Aufschlämmung desselben vorgenommen, um so eine wässrige Phase zu erhalten, der in weiterer Folge Aktivkohle beigegeben wird. Die von der Aktivkohle gebundenen Kohlenwasserstoffe werden in weiterer Folge in einem thermischen Regenerierverfahren aus der Aktivkohle entfernt bzw. steht die mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Aktivkohle optional auch für eine Verbrennung in dafür ausgelegten Anlagen zur Verfügung. Des Weiteren ist es speziell bei in Kläranlagen Verwendung findenden Verfahren bekannt, biologische Organismen zur Umsetzung der Kohlenwasserstoffe einzusetzen, die jedoch ein definiertes Umfeld benötigen um zu funktionieren. Ein derartiger Abbauprozess ist zudem entsprechend langwierig. Die Wirkungsgrade beider vorgenannter Verfahren sind unerwünscht gering und darüber hinaus entsprechend kostenintensiv. Kohlenwasserstoffe mit Polynorborne-nen zu binden ist beispielsweise aus der US 5 045 579 A und der WO 94/23815 A1 bekannt. Allerdings ist der Einsatz in bekannten Filtern nicht befriedigend, da die Polynorbornene unter Bindung der Kohlenwasserstoffe erheblich aufquellen und einen Filter verhältnismäßig rasch zusetzen.

[0003] Ausgehend von einem Stand der Technik der vorgeschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen aus mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien unter Verwendung von Bindemitteln sowie ein Bindemittel anzugeben, mit dem eine saubere Reinigung bei besonders geringer Geruchsbelästigung möglich ist. Insbesondere soll ein alternatives Verfahren und ein alternatives Bindemittel angegeben werden, wobei eine verbesserte Reinigungswirkung erzielt werden soll. Vorzugsweise soll ein höherer Wirkungsgrad bei der Bindung von Kohlenwasserstoffen erzielt werden können, soll eine Verringerung der Systemkosten je Kilogramm kontaminiertem Medium möglich sein und soll eine vorteilhafte thermische Verwertung der mit dem Bindemittel gebundenen Kohlenwasserstoffe möglich sein.

[0004] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Medium über einen, aus einem Gemisch aus Polynorbornene und zur Gewährleistung der Durchflutung aus Filtersand bestehenden, Filter geleitet wird.

[0005] Zu der Erzielung der gewünschten Vorteile werden die Polynorbornene insbesondere mit zwei weiteren Materialgruppen kombiniert und erfolgt eine Anpassung der Anlagetechnik und der Verfahrensabläufe je nach Anwendungsfall.

[0006] Insbesondere kann das mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Medium über einen, aus einem Gemisch aus Polynorbornene und zur Gewährleistung der Durchflutung aus Filtersand bestehenden Filter geleitet werden. Die Polynorbornene binden dabei die Kohlenwasserstoffe aus dem zu reinigenden Medium. Der Filtersand gewährleistet eine ausreichende Durchflutung auch nach einer Aufsättigung bzw. bis zu einer Aufsättigung der Polynorbornene. Die Wahl der geeigneten Mischungsverhältnisse zwischen Filtersand und Polynorbornene obliegt dem Fachmann. Als Filtersand werden in diesem Zusammenhang neben mineralischem Sand unter anderem auch Kunststoffe, biologische Stoffe oder dgl. verstanden, welche ein vorzeitiges Zusetzen des Filters unterbinden können. Zusätzlich kann es von Vorteil sein, wenn dem Gemisch Aktivkohle beigemengt ist, um auch den letzten Rest an Kohlenwasserstoffen aus dem kontaminierten Medium entfernen zu können. Als kontaminiertes Medium ist im vorliegenden Fall insbesondere Wasser zu verstehen, wobei die Erfindung nicht auf die Reinigung von Wasser beschränkt ist. Insbesondere könnte auch wie in weiterer Folge noch erwähnt, kontaminiertes Erdreich gereinigt werden. Das erfindungsgemäße Gemisch kann nach einem Aufkonzent- 1 /5 österreichisches Patentamt AT512 548B1 2013-10-15 rieren mit Kohlenwasserstoffen, gegebenenfalls einer Sättigung mit Kohlenwasserstoffen beispielsweise durch Trommeln und Beaufschlagung mit Wasser in mit Kohlenwasserstoffen gesättigte Polynorbornene und Filtersand aufgetrennt werden. Entsprechende Filteranlagen können aus einzelnen oder aus in Serien verschalteten Filtern, beispielsweise Vorfiltern und Feinfiltern, die gegebenenfalls zusätzlich mit Aktivkohle gefüllt sind und einer oder mehreren Pumpen zur Gewährleistung der Durchflutung der Filter bestehen. Die Wirkung und Filterleistung derartiger Anlagen ist dann einerseits von der Art und Konzentration der Kontaminierung abhängig und wird anderseits im Wesentlichen durch das Filtermedium und die Verweilzeit im Filter, also der Geschwindigkeit der Durchflutung bzw. des Volumens und der Querschnitte im Filter, der Reaktionsfähigkeit des Filtermediums und der Mediumstemperatur bestimmt. Zur Verbesserung der Absorptionsfähigkeit, speziell im Vorfilter, wird das erfindungsgemäße Gemisch aus Polynorbornene und einem Sand bestimmter Korngröße gegebenenfalls in Kombination mit Aktivkohle verwendet.

[0007] Da die Bindefähigkeit des Polynorbornene wesentlich über der der Aktivkohle (bis zum ca. 30 bis ßOfachen) liegt, fallen wesentlich wenig Absorptionsmittel an bzw. müssen wesentlich weniger Absorptionsmittel eingesetzt und in der Folge gesondert gereinigt bzw. verwertet werden. Damit verbunden ist auch eine wesentlich längere Standzeit des Filters, sodass sich auch die Wartungskosten entsprechend verringern. Eine Trennung des dann kontaminierten Gemisches erfolgt beispielsweise mechanisch durch mechanische Umwälzung, Trommeln, und Ausspülen des Polynorbornene samt der daran gebundenen Kohlenwasserstoffe mit Wasser. Der gereinigte Sand kann in weiterer Folge wieder als Filtergemischanteil verwendet werden und durchläuft damit im Idealfall einen geschlossenen Kreislauf. Das gesättigte Polynorbornene wird je nach Kontaminierung mechanisch abgeschieden und einer Verbrennung oder Weiterverarbeitung zugeführt.

[0008] Eine weitere Möglichkeit zur Reinigung von mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien besteht darin, dass dem mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medium Polynorbornene zudosiert werden, dass die Mischung in einem Reaktionsbehälter für eine Reaktionszeit belassen wird und dass in weiterer Folge die vom Polynorbornene gebundenen Kohlenwasserstoffe vom Medium getrennt werden, wobei insbesondere Verbindungen aus leichteren Kohlenwasserstoffen und Polynorbornene an der Oberfläche aufschwimmen und sich Verbindungen aus schwereren Kohlenwasserstoffen und Polynorbornene am Reaktionsbehälterboden absetzen. Leichte Kohlenwasserstoffe können somit von der Oberfläche abgetragen werden und schwere Kohlenwasserstoffe nach einer Entleerung des Behälters aus dem Behälter ausgetragen werden bzw. vom Behälterboden abgezogen werden. Zur Verbesserung der Reinigung und des Durchsatzes kann es von Vorteil sein, wenn das im Reaktionsbehälter vorgereinigte Medium unter weiterer Zudosierung von Polynorbornene in einen weiteren Reaktionsbehälter eingeleitet und für eine weitere Reaktionszeit belassen wird bevor in weiterer Folge die vom Polynorbornene gebundenen Kohlenwasserstoffe vom Medium getrennt werden.

[0009] Beste Reinigungsleistungen werden insbesondere dann erzielt, wenn das im Reaktionsbehälter vorgereinigte Medium unter einer Überdosierung von Polynorbornene in den weiteren Reaktionsbehälter eingeleitet wird und wenn die in weiterer Folge vorliegenden noch ungesättigten Polynorbornene aus dem zweiten Reaktionsbehälter in den ersten Reaktionsbehälter zurückgeleitet werden, bzw. der dem ersten Reaktionsbehälter zuzuleitenden, mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medium zugemischt werden. In den Reaktionsbehältern können zudem Rührwerke bzw. Vorrichtungen zum Durchmischen vorgesehen sein, um eine ausreichende Durchmischung gewährleisten zu können. Nach einem Absetzen der an die Polynorbornene gebundenen Kohlenwasserstoffe kann die Trennung von Medium und Polynorbornene erfolgen.

[0010] Soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch kontaminiertes Erdreich gereinigt werden können, empfiehlt es sich, dieses zunächst mit Wasser, Heißwasser und/oder Dampf aufzuschlämmen und anschließend einer der vorgeschilderten Reinigungsarten zuzuleiten.

[0011] Ein erfindungsgemäßes Bindemittel zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus mit 2/5 österreichisches Patentamt AT512 548B1 2013-10-15

Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien zeichnet sich dadurch aus, dass es aus >0 bis 100 Vol%, vorzugsweise 90 Vol% Polynorbornene, aus 0 bis 20 Vol%, vorzugsweise 2 Vol% eines Antioxidants und 0 - 30 Vol%, vorzugweise 8 Vol% eines Trennmittels besteht. Das Bindemittel kann insbesondere in einen Flussverbesserer eingebettet sein, wobei der Flussverbesserer ein Sand aus Mineralien, Kunststoff oder biologischen Werkstoffen ist und eine Korngröße zwischen 0,05 mm und 30 mm, vorzugsweise 2 mm aufweist. Zudem kann das Gemisch zu einem Teil aus Aktivkohle bestehen.

[0012] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Reinigungskonzeptes schematisch dargestellt.

[0013] Die dargestellte Anlage umfasst zwei Reaktionsbehälter 1, 2 und eine Mehrzahl an das zu reinigende Medium transportierenden Pumpen 3. Zu reinigendes Medium wird über eine Leitung 4 angesaugt und unter Beigabe von Bindemittel 5 in den Reaktionsbehälter 1 eingeleitet. Nach erfolgter Reaktion wird das Gemisch aus abgeschieden, zumindest größtenteils gesättigten Polynorbornenen und Kohlenwasserstoffen in einen Behälter 6 abgezogen und vorgereinigtes Medium über eine Leitung 7 in den Reaktionsbehälter 2 eingeleitet. Dabei erfolgt wiederum eine Zudosierung von Bindemittel 5, nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Überdosierung. Im Reaktionsbehälter 2 gereinigtes Medium wird über eine Leitung 8 ausgetragen. Die mit Kohlenwasserstoffen gesättigten Polynorbornene können wiederum in einen Behälter 6 gebracht werden und ungesättigte Polynorbornene werden über eine Leitung 9 in den ersten Reaktionsbehälter 1 zurückgeleitet um eine vollständige Umsetzung der Polynorbornene zu gewährleisten.

[0014] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Vorreinigung von mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien unter Verwendung eines Gemisches aus Sand und Polynorbornene und eine Feinreinigung in bekannter Weise wie bisher mit Aktivkohle. 3/5

Claims (11)

1. österreichisches Patentamt AT512 548B1 2013-10-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen aus mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien unter Verwendung von Bindemittel, wobei das kontaminierte Medium mit einem Bindemittel aus Polynorbornene gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Medium über einen, aus einem Gemisch aus Polynorbornene und zur Gewährleistung der Durchflutung aus Filtersand bestehenden, Filter geleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch Aktivkohle beigemengt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter nach einer Sättigung mit Kohlenwasserstoffen durch Trommeln und Beaufschlagung mit Wasser in mit Kohlenwasserstoffen gesättigte Polynorbornene und Filtersand aufgetrennt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medium Polynorbornene zudosiert werden, dass die Mischung in einem Reaktionsbehälter (1, 2) für eine Reaktionszeit belassen wird und dass in weiterer Folge die vom Polynorbornene gebundenen Kohlenwasserstoffe vom Medium getrennt werden, wobei insbesondere leichte Kohlenwasserstoffe an der Oberfläche aufschwimmen und sich schwere Kohlenwasserstoffe am Reaktionsbehälterboden absetzen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reaktionsbehälter vorgereinigte Medium unter weiterer Zudosierung von Polynorbornene in einen weiteren Reaktionsbehälter (1, 2) eingeleitet und für eine weitere Reaktionszeit belassen wird bevor in weiterer Folge die vom Polynorbornene gebundenen Kohlenwasserstoffe vom Medium getrennt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reaktionsbehälter (1, 2) vorgereinigte Medium unter einer Überdosierung von Polynorbornene in den weiteren Reaktionsbehälter (2) eingeleitet wird und dass die in weiterer Folge vorliegenden noch ungesättigten Polynorbornene in dem ersten Reaktionsbehälter (1) zurückgeleitet werden, bzw. dem dem ersten Reaktionsbehälter (1, 2) zuzuleitenden, mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medium zugemischt werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit Kohlenwasserstoffen kontaminiertes Erdreich zunächst mit Wasser, Heißwasser und/oder Dampf aufgeschlämmt wird.
8. 8. Bindemittel zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Medien, dadurch gekennzeichnet, dass es aus >0 bis 100 Vol%, vorzugsweise 90 Vol% Polynorbornene, aus 0 bis 20 Vol%, vorzugsweise 2 Vol% eines Antioxidants und 0 - 30 Vol%, vorzugweise 8 Vol% eines Trennmittels, und zur Gewährleistung der Durchflutung aus Filtersand besteht.
9. 9. Bindemittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es in einen Flussverbesserer eingebettet ist, wobei der Flussverbesserer ein Sand aus Mineralien, Kunststoff oder biologischen Werkstoffen ist.
10. 10. Bindemittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sand eine Korngröße zwischen 0,05 mm und 30 mm, vorzugsweise 2 mm aufweist.
11. 11. Bindemittel nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es zu einem Teil aus Aktivkohle besteht. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5