CH683400A5 - Verfahren zur Immobilisierung von Schwermetallen aus Schadstoffquellen, insbesondere Rauchgasreinigungsrückständen, mittels Tonmaterialien. - Google Patents
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Description
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CH 683 400 A5
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Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Errichten eines mineralischen Barrieresystems, durch welches die im Deponiekörper vorhandenen Schwermetalle immobilisiert, resp. deren Elution durch erhöhtes Schadstoffretentionsvermögen vermindert wird.
Die Anforderungen zur Auslegung von Deponien sind im Rahmen entsprechender Gesetzgebungen stark unterschiedlich. So geht beispielsweise das Deponie-Konzept der Schweiz von 3 Barrieresystemen aus:
1. Der geologische Untergrund einer Deponie, das Deponieauflager, muss so beschaffen sein, dass im allgemeinen auch eine natürliche Barriere im Deponieuntergrund vorliegt.
2. Die Deponiebasisbarriere stellt eine künstliche technische Barriere gegen einen Schadstoffaustrag dar.
3. Der Abfall, resp. der Deponiekörper, selbst ist in einer geeigneten Form zu deponieren, d.h. dass in diesem eine erste Schadstoffimmobilisierung realisiert wird.
Bekannt sind grosstechnische Verfahren zur Zementstabilisierung (Elektrowatt & Sulzer, 1988) und zur Verglasung (ABB, 1989):
Elektrowatt & Sulzer AG (1988): Aufbereitung und Verfestigung von Rückständen der Rauchgasreinigung aus Kehrichtverbrennungsanlagen, Interner Bericht, Elektrowatt Ingenieurunternehmung AG, Zürich und Gebrüder Sulzer AG, Winterthur, Schweiz.
In diesem Verfahren werden die Rauchgasreini-gungsrückstände in einer Zementphase verfestigt, wodurch die Schadstoffe immobilisiert werden. Wenn die Matrix mit der Zeit ausgewaschen wird, treten aber unkontrollierte Zustände auf, bei welchen mit einem sprunghaften Anstieg des Schadstoffaustrages zu rechnen ist. Dies erweist sich als besonders problematisch bei der Beurteilung des Langzeitverhaltens. Ausserdem muss zur Immobilisierung ein Wertstoff (Zement) zur Verfestigung eingesetzt werden.
ABB (1989): Thermisches Verfahren zur umweltfreundlichen Entsorgung von dioxin- und schwermetallhaltiger Filterasche aus Müllverbrennungsanlagen. Bericht der Asea Brown Boveri, Baden, Schweiz.
Dieses Verfahren weist einen sehr hohen Energieverbrauch auf und ist demzufolge diesbezüglich wesentlich ungünstiger als das erwähnte Zementverfestigungsverfahren. Zudem bildet sich bei der Verbrennung ein Kondensat, welches einen weiteren Schadstoff darstellt, woraus sich ein zusätzlicher Entsorgungsbedarf ergibt. Im weiteren ist nach PS-J 52 078 687 ein Verfahren zur Beseitigung von Schwermetallen aus flüssigen Abfällen bekannt, indem einerseits Flugasche mit Bentonit und Wasser gemischt, gesintert und anschliessend tablettiert wird, und andererseits indem Flugasche mit Zement und Wasser gemischt, getrocknet und tablettiert wird, um so als Adsorptionsmittel für Schwermetalle zu dienen.
Gesetzliche Vorschriften für die Konzentration der Schwermetalleluate aus einer Reststoffdeponie sind vorgesehen, so beispielsweise in der Schweiz der BUWAL-Eluattest, weicher in der TVA mit den Grenzwerten beschrieben wird (Technische Verordnung über Abfälle (TVA) vom 1.2.1991, Eidg. Departement des Innern, Bern). Allerdings kann dieser TVA-Eluattest nur an verdichteten Proben durchgeführt werden, wobei die Proben durch das Elutionsmittel umströmt werden.
Als Barrierenmaterial in Deponien oder zur Ein-kapselung von Altlasten mit Schlitzwänden werden seit vielen Jahren natürliche tonige Materialien erprobt und verwendet. Es ist allgemein bekannt, dass verschiedene Tone und Bentonite bezüglich der hydraulischen Durchlässigkeit [1] und der Plastizität [2] unterschiedliche Empfindlichkeit bei der Kontamination mit verschiedenen chemischen Substanzen [3] zeigen:
[1] Hasenpatt, R., Degen, W. & Kahr, G. (1988): Durchlässigkeit und Diffusion in Tonen. Mitt. d. Inst, für Grundbau und Bodenmechanik, ETH Zürich, Nr. 133, S. 65-75.
[2] Müller-Vonmoos M., Honold, P. & Kahr, G. (1985): Das Scherverhalten reiner Tone, Mitt. d. Inst, für Grundbau und Bodenmechanik, ETH Zürich, Nr. 128.
[3] Madsen, F.T. & Mitchell, J.K. (1989): Chemical Effects on Clay Hydraulic Conductivity and their Determination. Mitt. d. Inst, für Grundbau und Bodenmechanik, ETH Zürich, Nr. 135.
Im weiteren bestehen Unterschiede in den Adsorptionseigenschaften verschiedener Tone und Bentonite.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung der Schadstoffretention für Schwermetalle in einem Deponiekörper: Durch die Verwendung von Tonmaterialien, vorwiegend Tone mit hohem Kationenaustauschvermögen wie Montmorillonit-hal-tige Tone, kann das Schadstoffretentionsvermögen des Deponiekörpers (vom Typ «Reststoffdeponie» gemäss TVA) erheblich gesteigert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, durch welches Tonmaterialien mit den schwermetailbelasteten Schadstoffquellen, insbesondere Rauchgasreinigungsrück-ständen, gemischt und in die Deponie verdichtet eingebaut werden. Dadurch wird die Elution der Schwermetalle aus dem Deponiekörper einerseits durch Adsorption an die Tonmaterialien und andererseits durch Verdichtung wesentlich verringert. Je höher die maximale Aufnahmefähigkeit gegenüber eluierbaren Schwermetallen und je geringer die Durchlässigkeit ist, desto länger kann die Schutzfunktion, und damit die Langzeitwirkung des gesamten Barrieresystems innerhalb des Deponiekörpers aufrechterhalten werden.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäss dem Wortlaut nach den Ansprüchen 1-11 gelöst. Das erfindungsgemässe Verfahren wird unter Bezug auf das beigefügte Flussdiagramm näher erläutert, wobei in Diagramm 1 die allgemeinen Schritte dargestellt sind. Dabei werden
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für die Beschreibung der verschiedenen Verfahrensschritte diejenigen Referenzzahlen des Flussdia-grammes verwendet, die für die Gliederung der einzelnen Schritte angeführt sind. In den Beispielen 1-5 werden Ausführungsbeispiele dazu beschrieben.
Diagramm 1
zeigt ein Verfahren zur Errichtung eines mineralischen Barrieresystems innerhalb eines Deponiekörpers, welches durch die Schritte 1-13 nachstehend beschrieben wird.
1. Konzentration der Schwermetalle bestimmen.
Die Bestimmung der Schwermetallkonzentrationen in schwermetallbelasteten Schadstoffquelien, insbesondere Rauchgasreinigungsrückständen (RGRR), ermöglicht eine rasche Einstufung des Gefahrenpotentials. Sie hat informativen Charakter und erlaubt festzustellen, welche Schwermetalle in welchen Konzentrationen vorliegen.
2. Eluatkonzentration bestimmen (I).
Zur Bestimmung der Eluatkonzentrationen (I) der Schwermetalle aus schwermetallbelasteten Schadstoffquellen, insbesondere Rauchgasreinigungsrückständen (RGRR), wird ein Durchflusstest (Perkolati-onstest) an unverdichteten Proben in Perkolations-zellen herangezogen. Damit ergibt sich eine Übersicht über das Elutionsverhalten der Schwermetalle im Deponiekörper.
3. Tonmaterial zuschlagen.
Ausgehend von den ermittelten Resultaten in den Verfahrensschritten 1 und 2, nämlich bezüglich Schwermetallgehalt einerseits und Elutionsverhalten andererseits, wird ein geeignetes Tonmaterial ausgewählt. Unter Tonmaterialien werden Tone und Tonmineralien verstanden, bei welchen es sich um Schichtsilikate mit kleinen Korngrössen (kleiner 2 micro m), plättchenförmigen Habitus, grosser spezifischer Oberfläche (bis zu 800 m2/g Ton) und negativer Ladung handelt. So können z.B. hochadsorpti-ve Tone (vorwiegend Montmorillonit-haltige Tone wie Bentonite) aufgrund ihres hohen Kationenaustausch-vermögens Schwermetalle besonders gut adsorbieren. Gleichzeitig können Tone und Tonmineralien aufgrund ihrer kleinen Korngrösse und ihres Quellvermögens eine Dichtungsfunktion und damit die Kontrolle des Schadstofftransportes übernehmen.
Vorteilhaft erweist sich die Kombination eines gut dichtenden Tones mit geringer Kationenaustausch-kapazität (z.B. Opalinuston, Schweiz), welcher mit einem Ton hoher Kationenaustauschkapazität (z.B. Arizona Clay, U.S.A.) vergütet wird.
Die Auswahl der Tonmaterialien richtet sich nach einem allfällig vorliegenden gesetzlichen Grenzwert und nach dem angestrebten Kosten-Nutzen-Ziel. Sie erfolgt in einer abgestimmten Weise, nämlich unter Berücksichtigung von Schwermetallgehalt und Elutionsverhalten, von gesetzlichen Grenzwerten und Kosten-Nutzen-Ziel. Oft sind aber Grenzwerte vom Gesetzgeber nicht verfügbar, obwohl solche für verdichtete sowie für unverdichtete Proben nach Durchströmungsversuch wünschbar sind.
Der Zuschlag der Tonmaterialien erfolgt in der Grössenordnung bis zu 50 Gew.-% (aber nicht 0 Gew.-%) vom Gesamtmaterial (Menge der schwermetallbelasteten Schadstoffquellen und Tonmaterialien) durch Vermischen, was beispielsweise in einem Mörser während 5 min erfolgt.
4. Eluatkonzentration bestimmen (II).
Nach dem Zuschlag des Tonmaterials werden von der gemischten Probe, bestehend aus der Menge der schwermetallbelasteten Schadstoffquellen und aus den Tonmaterialien, welche wieder un-verdichtet in die Perkolationszellen eingebaut werden, die Eluatkonzentrationen (II) bestimmt und deren Resultate beurteilt werden.
«Eluatkonzentration genügend» heisst, dass die Eluatkonzentration sämtlicher zur Diskussion stehender Schwermetalle unterhalb eines vom Gesetzgeber zugelassenen Grenzwertes liegt. Es folgt Verfahrensschritt 7.
«Eluatkonzentration ungenügend» heisst, dass die Eluatkonzentration sämtlicher zur Diskussion stehender Schwermetalle oberhalb eines vom Gesetzgeber zugelassenen Grenzwertes liegt. Es folgt Verfahrensschritt 5 oder 6, oder eine Kombination der beiden.
5. Tonqualität verbessern
Falls die Eluatkonzentration in Schritt 4 «ungenügend» war, kann ein Tonmaterial höherer Austauschkapazität verwendet werden. Oder das bereits verwendete Tonmaterial wird durch eines mit hoher Austauschkapazität vergütet. In beiden Fällen wird die Eluatkonzentration gesenkt. Es folgt Verfahrenschritt 7.
6. Tonquantität erhöhen
Falls die Eluatkonzentration in Schritt 4 «ungenügend» war, kann das gleiche Tonmaterial für eine weitere Zumischung verwendet werden, und dadurch eine höhere Vergütung erzielt werden. Hier ist eine Kosten-Nutzen-Rechnung sinnvoll, d.h. wieviel Tonmaterial soll eingesetzt werden. Es folgt Verfahrensschritt 7.
7. Verdichten
Aus den Verfahrensschritten 1-6 folgt das Verhältnis der Menge der schwermetallbelasteten Schadstoffquellen zu den Tonmaterialien in Festform. Diese Trockenmischung wird mit Wasser versetzt. Um die Schadstoffquelle-Ton-Wasser-Mischung optimal verdichten zu können, sind die in der Bodenmechanik üblichen Versuche durchzuführen (Proctorversuche nach DIN 18127). Daraus ergibt sich ein optimaler Wassergehalt der Mischung.
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8. k-Wert bestimmen.
Ausgehend von den optimalen Verdichtungsbedingungen nach Schritt 7 wird an einer weiteren derart verdichteten Probe der k-Wert (Durchlässigkeitsbeiwert) bestimmt und beurteilt. Hierfür liegen im allgemeinen für den Deponiekörper keine gesetzlichen Vorschriften vor. Erreicht jedoch der k-Wert 1 x 10"9 m/s> würde beispielsweise gemäss TVA die Qualität des Deponiekörpers bezüglich k-Wert derjenigen der Basisbarriere entsprechen. Der k-Wert kann also bei diesem Verfahren eingestellt, bzw. konfektioniert werden, nämlich durch den Tonzuschlag einerseits und durch die Verdichtungsenergie andererseits. So werden durch den Tonzuschlag die Schadstoffe immobilisiert und durch die Verdichtung das Langzeitverhalten im Wesentlichen bestimmt, wobei durch letzteres die Durchlässigkeit herabgesetzt wird. Der k-Wert wird beurteilt:
«k-Wert genügend» heisst, dass der k-Wert dem angestrebten Wert entspricht. Es folgt Verfahrenschritt 10.
«k-Wert ungenügend» heisst, dass der k-Wert nicht dem angestrebten Wert entspricht. Es folgen die Verfahrensschritte 9, 5 oder 6.
9. Höher verdichten.
Falls der k-Wert in Schritt 8 «ungenügend» war, kann durch höhere Verdichtungsenergie (Proctor-Modified-Verdichtungsenergie) die Durchlässigkeit vermindert werden, wobei dazu die in der Bodenmechanik üblichen genormten Versuche (DIN 18127) durchzuführen sind.
10. Verformung bestimmen.
Die Verformungen (spezifische Zusammendrük-kungen) in Form von Hebung durch Quellung oder Setzungen bei den verdichteten Mischungen werden im Oedometer bestimmt und beurteilt:
«Verformung negativ» heisst, dass Hebung durch Quellung der verdichteten Probe auftreten kann. Es folgt Verfahrenschritt 11.
«Verformung positiv» heisst, dass keine signifikante Verformung der verdichteten Probe eintritt. Es folgt Verfahrensschritt 12.
11. Auflast aufbringen.
Aus den Oedometerversuchen wird entnommen, wie hoch die Hebung der verdichteten Proben ausfällt, d.h. wieviel Auflast (z.B. Erdreich) auf einer Deponie aufzubringen ist, um dieser Hebung entgegenzuwirken.
12. Rezeptur erstellen.
An Hand der bisher im Verfahren ermittelten Kenngrössen wird die Rezeptur für den Einbau in die Deponie erstellt. Hierzu zählen Art und Menge der Tonmaterialien, die Verdichtungsenergie, die spezifische Zusammendrückung und Angaben über die Auflasten.
13. Verdichten in der Deponie
Im Zwangsmischer werden die zuvor im richtigen Mengenverhältnis eingewogenen trockenen Anteile von Tonmaterialien und den schwermetallbelasteten Schadstoffquellen, insbesondere der RGRR, zunächst trocken und anschliessend unter Wasserzugabe homogen gemischt. Die Verdichtung erfolgt mit den üblichen Erdbaugeräten direkt in die Deponie. Nach Aufbringen allfälliger Auflasten wird die Deponie an der Oberfläche gegen Wasserzutritt geschützt. Hiermit wird ein Deponiekörper mit einem wesentlich erhöhten Schadstoffretentionsvermögen und insbesondere mit einem gesteuerten Schadstoffaustritt erhalten.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass schwermetallbelastete Schadstoffquellen, insbesondere Rauchgasreinigungsrückstände, welche ihrerseits eine sehr hohe Festigkeit aufweisen, trotz hohen Zuschlägen von Tonmaterialien immer noch hohe Festigkeit aufweisen. So wird beispielsweise selbst bei einem Zuschlag von 30 Gew.-% von Bentonit oder Opalinuston nur eine unerhebliche Verminderung der Festigkeit beobachtet. Diese Tatsache hat informativen Charakter und kann für die Auslegung des Deponiekörpers, beispielsweise eine solche unter einem bestimmten Neigungswinkel, verwendet werden. Die Auslegung muss also nicht notwendigerweise nur plan erfolgen, wobei sich eine nichtplane Auslegung besonders vorteilhaft erweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auf schwermetallbelastete Schadstoffquellen, wie Altlasten in fester Form, oder flüssige, welche vorgängig verfestigt wurden, und Schlacken jeglicher Art anwendbar, insbesondere aber auf Rauchgasreinigungsrückstände (RGRR) verschiedenster Herkunft, wie sie in Müllverbrennungsanlagen, resp. Kehrichtverbrennungsanlagen auftreten. Die RGRR können aus einem Elektrofilter stammen, oder aus einer weitergehenden Rauchgasreinigung wie Trockenverfahren, Quasitrockenverfahren oder Nassverfahren.
Beispiel 1 erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11, 12 und 13.
Als schwermetallbelastete Schadstoffquelle lag ein Rauchgasreinigungsrückstand aus einem Quasitrockenverfahren vor. Die Bestimmung der Konzentration ergab 13000 ppm Zink und 4000 ppm Blei (Schritt 1). Der Eluattest mittels Perkolations-zellen ergab die Entwicklung des Elutionsverhaltens für Zink und Blei (Schritt 2). Bei einem Feststoff/ Flüssigkeits-Verhältnis von 1:10, d.h. 8 g RGRR zu 80 g Wasser, wurden für das 1. Perkolat 50 mg/l Bleiionen und 20 mg/l Zinkionen gemessen. Nach einem 30 Gew.-%-Bentonitzuschlag (Schritt 3), bestehend aus Montige! (Fa. Südchemie, München) mit 62 mmol/100 g Ton, wurden über die Eluatkonzentrationen* (Schritt 4) Adsorptionswerte von 70% für Zinkionen und 40% für Bleiionen bestimmt, was als «genügend» betrachtet wurde. Anschliessend erfolgte die Bestimmung des optimalen Wasserge-
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haltes der Mischung von Quasitrockenrückstand, Bentonit und Wasser, um die Mischung optimal verdichtet in ein Oedometer einbauen zu können (Schritt 7). Die Resultate, gewonnen aus dem Proctor-Verdichtungstopf bei Standardenergie, lagen bei 37.45 g Quasitrockenrückstand, 16.05 g Ton und 18.5 g Wasser (total 72 g). Anschliessend erfolgte die Bestimmung des k-Wertes. Dieser lag bei 1 x 10"7 m/s, was als «genügend» bezeichnet wurde (Schritt 8). Im selben Oedometer wurde nun unter Aufbringen verschiedener Laststufen die Verformung der verdichteten Probe bestimmt (Schritt 10). Dabei wurde bei kleinen Laststufen eine Hebung (Quellung) von 2.5% für den Quasitrockenrückstand und bei 30 Gew.-% Zuschlag eine solche von 5.5% der Probenhöhe festgestellt. Um die Quellung zu verhindern, musste mit einer Auflast entgegengewirkt werden (Schritt 11). Mit den vorliegenden Angaben wurde die Rezeptur im grosstechnischen Massstab erstellt (Schritt 12). Für den Mischvorgang ist es wichtig, dass der Rauchgasreinigungs-rückstand und der Ton zunächst trocken gemischt und anschliessend mit Wasser versetzt werden, bis der optimale Wassergehalt eingestellt ist. Das Mischgut wird anschliessend in die Deponie gefahren und mit den üblichen Erdbaugeräten verdichtet (Schritt 13).
Beispiel 2
erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.
Bis zur Bestimmung des k-Wertes (Schritt 8) wurde die selbe Schrittfolge wie in Beispiel 1 befolgt. Die Bestimmung des k-Wertes wurde in diesem Fall als «ungenügend» beurteilt. Dabei wird das Quasitrockenrückstand-Bentonit-Gemisch bei höherer Verdichtung (Proctor-Modified-Energie) eingebaut (Schritt 9) und der k-Wert bestimmt. Dieser lag bei 1 x 10-8 m/s, also um eine Zehnerpotenz tiefer. Anschliessend wurde das Verfahren analog zu Beispiel 1 nach Schritt 10, 11, 12, und 13 weitergeführt.
Beispiel 3
erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12 und 13.
Bis zur Bestimmung der Eluatkonzentration (Schritt 4) erfolgte die selbe Schrittfolge wie in Beispiel 1. Die Eluatkonzentration der Schwermetalle Blei und Zink wurde in diesem Fall als «ungenügend» beurteilt. Daher wird ein Ton höherer Katio-nenaustauschkapazität (Arizona Clay mit 120 mmol/ 100 g Ton) - im Vergleich zum im Beispiel 1 behandelten Bentoniten Montigel (62 mmol/100 g Ton) - und damit höherer Kapazität in der Adsorption verwendet. Dieser zeigt bereits bei 20 Gew.-% Zuschlag zum Quasitrockenrückstand eine Adsorption für Zinkionen von 70% und für Bleiionen von 75% für das 1. Perkolat. Mit einem geringeren Zuschlag als in Beispiel 1 und 2, wo er 30 Gew.-% betrug, kann also eine verbesserte Adsorption erzielt werden. Anschliessend wurde das Verfahren analog zu Beispiel 1 ab Schritt 7 weitergeführt.
Beispiel 4
erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12 und 13.
Bis zur Bestimmung der Eluatkonzentration (Schritt 4) erfolgte die selbe Schrittfolge wie in Beispiel 1. Die Eluatkonzentration der Schwermetalle Blei und Zink wurde in diesem Fall als «ungenügend» beurteilt. Die Tonquantität desselben Tones wurde nun erhöht (Schritt 6): Nach einem 40 Gew.-%-Bentonitzuschlag wurden Adsorptionswerte von 79% für Zinkionen und 65% für Bleiionen bestimmt. Anschliessend wurde das Verfahren analog zu Beispiel 1 ab Schritt 7 weitergeführt.
Die Beispiele 1-4 zeigen die Verfahrensschritte für einen Quasitrockenrückstand, so wie er aus der Rauchgasreinigungsanlage geliefert wird, also ungewaschen. Es besteht auch die Möglichkeit, gewaschenen Quasitrockenrückstand mit diesem Verfahren zu verarbeiten. Das Waschen bezieht sich auf ein Extrahieren leicht löslicher Bestandteile aus dem Quasitrockenrückstand mit Wasser, sowie einem Fällungsprozess der Schwermetalle als Hydroxide.
Beispiel 5
erläutert das Verfahren für gewaschenen Quasitrok-kenrückstand mit der Schrittfolge 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11, 12 und 13.
Die Bestimmung der Konzentration ergab 16000 ppm Zink und 5000 ppm Blei (Schritt 1). Der Eluat-test mittels Perkolationszellen ergab die Entwicklung des Elutionsverhaltens für Blei und Zink (Schritt 2). Bei einem Feststoff/Flüssigkeits-Verhältnis von 1:10, d.h. 8 g RGRR zu 80 g Wasser, wurden für das 1. Perkolat 0.16 mg/l Bleiionen und 0.21 mg/l Zinkionen gemessen. Die sehr geringen Elutionswerte sind das Ergebnis der Hydroxidfällung. Es konnten für den gewaschenen Quasitrok-kenrückstand keine Adsorptionswerte ermittelt werden, da die Elutionswerte nach Tonzuschlag (Schritt 3) unterhalb der Nachweisgrenze des Analysegerätes (Atomabsorptionsspektrometer) lagen (Schritt 4). Man kann jedoch davon ausgehen, dass man mit den bei der Verwendung von frischem Quasitrok-kenrückstand und Bentonit ermittelten Adsorptionswerten auf der sicheren Seite liegt, da aus gewaschenem Quasitrockenrückstand weniger Schwermetalle eluieren und weniger eluierende Ca-Ionen aufweist, wobei letztere in Konkurrenz zu den Schwermetallen ebenfalls am Ton adsorbiert werden können. Geht man von einem 30 Gew.-%-Ben-tonitzuschlag wie in Beispiel 1 aus, so liegen die Adsorptionswerte mit 70% für Zinkionen und 40% für Bleiionen auf der sicheren Seite, d.h. die ermittelten Adsorptionswerte stellen eine untere Grenze dar, m.a.W. die effektiven Adsorptionswerte liegen höher. Anschliessend erfolgt die Bestimmung des optimalen Wassergehaltes der Mischung von Quasitrockenrückstand, Bentonit und Wasser, um die Mischung optimal verdichtet in ein Oedometer einbauen zu können (Schritt 7). Die Resultate, gewonnen aus dem Proctor-Verdichtungstopf bei Standardenergie, lagen bei 24.5 g Quasitrockenrück-
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stand, 10.5 g Ton und 34 g Wasser (total 69 g). Anschliessend erfolgte die Bestimmung des k-Wertes. Dieser lag bei 1 x 10-8 m/s, was als «genügend» bezeichnet wurde (Schritt 8). Im selben Oedometer wird nun unter Aufbringen verschiedener Laststufen die Verformung der verdichteten Probe bestimmt. Dabei wurde bei kleinen Laststufen keine Hebung für den Quasitrockenrückstand und bei 30 Gew.-% Zuschlag eine solche von 1% der Probenhöhe festgestellt (Schritt 10). Bei 50 kN/m3, was einer Überlagerung von ca. 2 m Erdreich entspricht, sind jedoch Setzungen zu erwarten. Anschliessend wurde das Verfahren analog zu Beispiel 1 ab Schritt 12 weitergeführt.
Erfindungswesentlich ist, dass zum Errichten eines mineralischen Barrieresystems innerhalb eines Deponiekörpers (vom Typ Reststoffdeponie) den schwermetallbelasteten Schadstoffquellen, insbesondere den Rauchgasreinigungsrückständen, Tonmaterialien beigegeben, homogen eingemischt und anschliessend mit Wasser optimal verdichtet werden. Dadurch wird ein erhöhtes Schadstoffretentionsvermögen erzielt. Durch Wahl der Verdichtungsenergie kann die Durchlässigkeit und somit der Schadstoffaustritt aus dem Deponiekörper gesteuert werden. Durch Bestimmung von Qualität und Quantität des Tonmaterials, der Verformung und Festigkeit des Deponiekörpers wird bei gegebenen Sicherheitsanforderungen eine kosten/nut-zen-optimale abgestimmte Schrittfolge zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
Claims (11)
1. Verfahren zur Immobilisierung von Schwermetallen in schwermetallbelasteten Schadstoffquellen, insbesondere in Rauchgasreinigungsrückständen, eines Deponiekörpers in einer Deponie, insbesondere einer Reststoffdeponie, gekennzeichnet dadurch, dass in den schwermetallbelasteten Schadstoffquellen die Schwermetallkonzentrationen und deren Eluatkonzentrationen (I) bestimmt werden, dass den schwermetallbelasteten Schadstoffquellen Tonmaterialien in abgestimmter Weise zugeschlagen und homogen eingemischt werden, dass nach dem Zuschlag von der gemischten Probe die Eluatkonzentrationen (II) bestimmt und beurteilt werden, dass die gemischte Probe optimal verdichtet wird, dass deren k-Wert, sowie deren Verformung bestimmt und beurteilt werden, dass eine Rezeptur erstellt und auf die schwermetallbelasteten Schadstoffquellen angewandt wird, dass dadurch ein Deponiekörper mit erhöhtem Schadstoffretentionsvermögen erhalten wird, bei welchem der Schadstoffaustrag aus der Deponie gesteuert wird, und dass dadurch ein mineralisches Barrieresystem innerhalb des Deponiekörpers errichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Auswahl der Tonmaterialien dichtende Tone mit geringer Kationenaustauschka-pazität oder Tone mit hoher Kationenaustauschka-pazität oder eine Kombination derselben berücksichtigt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1-2, gekennzeichnet dadurch, dass der abgestimmte Zuschlag von Tonmaterialien den Schwermetallgehalt und das Elutionsverhalten (I) der schwermetallbelasteten Schadstoffquellen, sowie Grenzwerte berücksichtigt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, gekennzeichnet dadurch, dass der Zuschlag von Tonmaterialien bis zu 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtmaterial (Menge der schwermetallbelasteten Schadstoffquellen und Tonmaterialien) beträgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1—4, gekennzeichnet dadurch, dass nach Bestimmung der Eluatkonzentrationen (II) bei einer Beurteilung «ungenügend» die Tonqualität verbessert und/oder die Tonquantität des gleichen Tonmaterials erhöht wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet dadurch, dass nach Bestimmung des k-Wertes bei einer Beurteilung «ungenügend» höher verdichtet oder die Tonqualität verbessert und/oder die Tonquantität erhöht wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, gekennzeichnet dadurch, dass nach Bestimmung der Verformung bei einer Beurteilung «negativ» eine Auflast aufgebracht wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, gekennzeichnet dadurch, dass der Deponiekörper plan oder unter einem bestimmten Neigungswinkel ausgelegt wird.
9. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-8 für schwermetallbelastete Schadstoffquellen.
10. Anwendung nach Anspruch 8 für Rauchgas-reinigungsrückstände aus der Rauchgasreinigung, insbesondere aus Trockenverfahren, Quasitrockenverfahren, Nassverfahren und Kombiverfahren, sowie aus Elektrofiltern.
11. Anwendung nach Anspruch 8 für Altlasten in fester Form und Schlacken.
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| CH2031/92A CH683400A5 (de) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | Verfahren zur Immobilisierung von Schwermetallen aus Schadstoffquellen, insbesondere Rauchgasreinigungsrückständen, mittels Tonmaterialien. |
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| CH (1) | CH683400A5 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008153835A2 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-18 | Utter Technology, Llc | Method for forming products from a flue gas desulfurization by-product and products formed thereby |
-
1992
- 1992-06-29 CH CH2031/92A patent/CH683400A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
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| WO2008153835A2 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-18 | Utter Technology, Llc | Method for forming products from a flue gas desulfurization by-product and products formed thereby |
| WO2008153835A3 (en) * | 2007-05-31 | 2009-04-30 | Utter Technology Llc | Method for forming products from a flue gas desulfurization by-product and products formed thereby |
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