DE19507239A1 - Verfahren zur Behandlung von mit organischen Verunreinigungen belastetem Bodenwaschwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von mit organischen Verunreinigungen beladenem Wasser durch Adsorption der Kontaminanten an einem hierfür geeigneten Adsorptionsmittel, das insbesondere im Rahmen der Wäsche von mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Böden einge­ setzt werden kann.

Verfahren zur Dekontaminierung von mit Kohlenwasserstof­ fen belasteten Böden, bei denen die Böden mit detergenz­ haltigem Wasser gewaschen bzw. extrahiert werden, sind bekannt. Solche Verfahren werden zumeist von mobilen Sta­ tionen aus durchgeführt, bei denen das Waschwasser vor Ort erzeugt, angewandt und anschließend auch weiter be­ handelt wird. Solche Behandlungsverfahren sind aber pro­ blematisch, da die dazu verwandten Anlagen relativ auf­ wendig und schwer zu transportieren sind und das Wasch­ wasser zudem durch seine Belastung mit Schwebstoffen, insbesondere Schluffteilen, nur schwer zu behandeln ist. Die Schluffteile haben einerseits die Tendenz, Schadstoffe zu binden, was im Zusammenhang erwünscht wird, behindern aber andererseits die Adsorption von Koh­ lenwasserstoffen aus dem Waschwasser an Adsorptionsmittel dadurch, daß sie die Oberfläche des Adsorptionsmittels zusetzen. Zudem hat sich ihre Abtrennung aus dem Wasch­ wasser als nicht einfach erwiesen. Schließlich setzen sie Leitungen, Ventile und Filteranlagen der Aufbereitungsan­ lage zu.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens, mit dem mit organischen Verunreinigungen, insbesondere Kohlenwasserstoffen, aber auch anderen orga­ nischen Schadstoffen, wie z. B. PCB, BTXE oder PCDD/PCDF und dergleichen belastetes Wasser, insbesondere solches aus der Wäsche von kontaminierten Böden, zuverlässig de­ kontaminiert und für die erneute Verwendung zur Bodenwä­ sche bereitgestellt werden kann. Als besonders geeignet hat es sich für die Wäsche mit polycycliselen aromati­ schen Kohlenwasserstoffen kontaminierte Böden erwiesen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art gelöst, das die Maßnahmen des Anspruchs 1 vorsieht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Entfernung orga­ nisch chemischer Verbindungen verschiedenster Art aus da­ mit belastetem Wasser bzw. Böden verwandt werden, ist aber besonders zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen ge­ eignet. Entscheidend für die Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist die Abtrennung von im Waschwasser enthaltenen Schwebstoffen, insbesondere Schluffteilchen, vor der eigentlichen Dekontaminierung mit einem Adsorptionsmittel. Hierdurch wird insbesondere auch die Belegung der Poren und der aktiven Oberfläche des Adsorp­ tionsmittels verhindert und eine wirksame Adsorption der Schadstoffe gewährleistet.

Der nach dem Waschprozeß im Waschwasser vorhandene Schluffanteil kann mehr oder weniger groß sein. Um eine möglichst vollständige Abscheidung des Schluffes zu er­ reichen, ist es angebracht, zum schluffbeladenen Wasch­ wasser ein Flockungsmittel, etwa ein übliches anorgani­ sches oder polymeres organisches Flockungsmittel, zuzudo­ sieren. Dabei kann beispielsweise auf anionisch und kationisch modifizierte Polymere zurückgegriffen werden, etwa in Form einer stark verdünnten, wäßrigen Lösung. Die Dosierung der Polymerlösung sollte so erfolgen, daß aus dem feinkörnigen Schluff möglichst große Feststoffaggre­ gate entstehen. Eine geringfügige Überdosierung führt zu keiner Störung im gesamten Reinigungsprozeß, während eine nicht ausreichende Flockungsmittelmenge eine unvollstän­ dige Flockulation und damit eine schlechtere Abscheidung des Feststoffes zur Folge hat. Die Abtrennung des Fest­ stoffes erfolgt mit einem üblichen oder dem im weiteren beschriebenen Abscheider.

Weitere Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die innige Vermi­ schung des Adsorptionsmittels mit dem Waschwasser, bei­ spielsweise in einem Rührkessel.

Die Adsorptionsmittel sollten vor dem Eintrag in den Re­ aktionsbehälter ausreichend mit Wasser benetzt sein, um den Adsorptionsprozeß innerhalb kurzer Verweilzeiten re­ alisieren zu können. Es empfiehlt sich das Ansetzen einer hoch feststoffhaltigen Suspension, die durch eine Pumpe gleichzeitig mit dem von Schluff befreiten Waschwasser von oben in den Reaktionsbehälter dosiert wird. Die ein­ zutragende Adsorptionsmittelmenge kann dem Grad der Ver­ unreinigung des Waschwassers bzw. der Konzentration der Kontaminanten angepaßt werden, d. h . eine höhere Schadstoffkonzentration bewirkt eine entsprechend erhöhte Adsorptionsmitteldosierung. Der Reinigungserfolg kann am Auslauf der Anlage mit einer einfachen On-Line-Messung kontinuierlich beobachtet werden. Es kann sich dabei z. B. um ein Prozeßphotometer handeln, das summarisch den Gehalt an gelösten organischen Verbindungen bei einer Meßwellenlänge von 254 nm mißt. Natürlich ist eine Kon­ trolle auch über die Bestimmung anderer Summenparameter wie CSB oder TOC möglich. Da die auf dem Markt erhältli­ chen Meßgeräte über einen 4-20 mA-Meßausgang verfügen, ist eine Regelung der Adsorptionsmitteldosierung mit Hilfe des gemessenen Ablaufwertes möglich.

Die innige Vermischung kann noch dadurch gefördert wer­ den, daß in den Rührkessel von unten her Luft eingeblasen wird, die die Vermischung weiter fördert. Hierfür kann zugleich Luft verwandt werden, die als Abluft aus dem Bo­ denwaschprozeß anfällt und auf diese Art und Weise in das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren einbezogen wird.

Die aus dem Reaktionsbehälter an der Entlüftung austre­ tende Abluft ist mit flüchtigen organischen Schadstoffen belastet und kann daher nicht ohne weiteres abgegeben werden. Es empfiehlt sich, die Abluft über ein ausrei­ chend dimensioniertes Aktivkohlefilter zu leiten, wo die Schadstoffe adsorptiv aus dem Abluftstrom entfernt werden. Eine Überwachung der gereinigten Abluft kann z. B. mit Hilfe eines Flammenionisationsdetektors (FID) erfolgen. Als Meßgröße resultiert der Kohlenstoffgehalt pro qm Ab­ luft. Bei Erreichen eines festzulegenden Grenzwertes in der gereinigten Abluft ist die Aktivkohle zu wechseln.

Als Adsorptionsmittel kommen alle für die jeweiligen Schadstoffe geeigneten Adsorptionsmittel in Frage. Beson­ ders geeignet ist Aktivkohle, insbesondere bereits teil­ beladene Aktivkohle aus der Trinkwasseraufbereitung. Mit Herbiziden teilbeladene Aktivkohle fällt beispielsweise in großen Mengen bei der Aufbereitung von ablaufendem Oberflächenwasser in landwirtschaftlichen Gebieten, die zugleich der Trinkwassergewinnung dienen, an. Eine solche Aktivkohle hat den Vorteil, daß sie bereits in einem wäß­ rigen Medium eingesetzt wurde und daher schnell und voll­ ständig mit Wasser benetzbar ist.

Da diese Kohle u. U. einen nicht unerheblichen Alumini­ umoxid-Anteil besitzt, weist sie nach der Flockulation hohe Sedimentationsgeschwindigkeit auf, wodurch der Ab­ scheider zur Abtrennung der Kohle von der flüssigen Phase recht klein gehalten werden kann. Aluminiumoxid hat über­ dies ebenfalls gute adsorptive Eigenschaften.

Dies erübrigt eine Vorbehandlung zur Erhöhung der Hydro­ philität und beschleunigt den Adsorptionsprozeß. Aktiv­ kohle hat zudem den weiteren Vorteil, daß sie in belaste­ tem Zustand praktisch rückstandsfrei verbrannt werden kann. Alternativ kann die Aktivkohle nach einer thermi­ schen Regenerierung wieder in den Reinigungsprozeß zu­ rückgeführt werden.

Im letzten Schritt wird das Adsorptionsmittel aus dem da­ mit behandelten Wasser abgeschieden, beispielsweise mit einem üblichen oder den im folgenden beschriebenen Ab­ scheider.

Zur Verbesserung der Abscheidung der Aktivkohle aus dem behandelten Wasser kann es zweckmäßig sein, ein übliches Flockungshilfsmittel, beispielsweise ein Polyacrylat zu­ zusetzen. Auch hier kann nach Maßgabe anionisch oder kationisch modifiziertes polymeres Flockungsmittel ver­ wendet werden. Die Anwendung der Polymerlösung erfolgt wie vorab beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet als Teil schritt in einem Gesamtverfahren zur Wäsche von kon­ taminierten Böden, beispielsweise in ehemaligen Kokereien oder Tankstellen. Das Verfahren kann in einer kompakten Anlage durchgeführt werden, die mobil eingesetzt werden kann, beispielsweise durch Montage auf einem Lkw. Das aus dem Verfahren abfließende Wasser kann erneut zur Wäsche von kontaminierten Böden eingesetzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Abscheider, der insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens eingesetzt werden kann und der Gegenstand des An­ spruchs 9 ist. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Klär­ reaktors sind Gegenstand der Ansprüche 8 bis 13.

Die Erfindung wird durch die bei liegenden Abbildungen be­ vorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Von diesen zeigt

Fig. 1 schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 in einem Blockdiagramm die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 im Längsschnitt einen Abscheider, wie er zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens geeignet ist sowie

Fig. 4 den Abscheider von Fig. 3 in der Draufsicht.

Gemäß Fig. 1 wird das zu behandelnde Wasser zunächst ei­ nem Abscheider 1 zugeführt, in dem darin enthaltene Fest­ stoffe, insbesondere Schluffpartikelchen, abgeschieden werden. Der Klärschlamm wird unten aus dem Abscheider 1 abgezogen, das geklärte Wasser gelangt unmittelbar in einen Rührreaktor 2, in dem Aktivkohle, insbesondere eine teilbeladene Aktivkohle aus der Trinkwasseraufbereitung, zugemischt und innig mit dem zu behandelnden Wasser ver­ mischt wird. In den Rührreaktor kann zudem von unten Luft eingeblasen werden, insbesondere ebenfalls mit Koh­ lenwasserstoffen beladene Luft, wie sie bei der Wäsche von kontaminierten Böden anfällt.

Aus dem Rührreaktor gelangt das Wasser/Aktivkohlegemisch in einen zweiten Abscheider 1, in dem die Aktivkohle ab­ geschieden und das gereinigte Wasser rückgewonnen wird.

Die Schluffbestandteile aus dem ersten Abscheider und die Aktivkohle aus dem zweiten Abscheider, die beide mit Koh­ lenwasserstoffen belastet sind, gelangen in eine Auf­ bereitung 6, wo sie zusammen oder getrennt entwässert werden und der weiteren Entsorgung zugeführt werden. Die Schlämme können bei Bedarf durch die Zugabe von Polymeren Flockungsmitteln weiter konditioniert werden. Für die Entwässerung lassen sich handelsübliche Entwässerungs­ aggregate wie Band-, Kammer- oder Membranfilterpressen verwenden. Das Filtrat gelangt ins Verfahren zurück.

Das aus dem Verfahren kommende gereinigte Wasser kann in das Waschverfahren für kontaminierte Böden zurückgeführt werden.

Um die Abscheidung der im zu behandelnden Wasser enthal­ tenen Feststoffe zu verbessern, können über einen Mischer 3 Flockungshilfsmittel in das Verfahren geführt werden, die bei 4 dem zu behandelnden Wasser vor der Schluffab­ scheidung und/oder bei 5 dem mit Aktivkohle versetzten Wasser vor der Aktivkohleabscheidung zugesetzt werden können.

Fig. 2 zeigt die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer Blockdarstellung. Ein mit PAK und aliphatischen Kohlenwasserstoffen belastetes Waschwasser mit einem chemischen Sauerstoffbedarf (COD) von etwa 600 mg/l hat nach der Behandlung einen chemischen Sauerstoff­ bedarf von etwa 60 mg/l. Etwa 90% des Kohlenwasserstoff­ gehalts wurde somit abgetrennt.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Abscheider i, der im wesentlichen aus einem Absetzbehälter 21 mit etwa um 45° geneigten Wänden und einem Zulaufrohr 22 besteht. Der Ab­ setzbehälter endet in einem Schlammauslaß 23 mit einem Flansch 24 für die anschließenden Rohrleitungen. Das Zu­ laufrohr 22 ist zentral im Absetzbehälter 21 angeordnet und ragt in das obere Drittel des Absetzbehälters 21. Das in das Zulaufrohr 22 von oben einströmende Wasser trifft auf ein Abschluß- und Verteilerblech 25, das den seitli­ chen Austritt in Richtung auf die Peripherie des Absetz­ behälters bei 26 erlaubt. Bei großem Klärwasseranfall er­ lauben seitliche Durchbrechungen 27a und 27b, die in un­ terschiedlichen Ebenen in der Wandung des Rohrs 22 umlau­ fend angeordnet sind, einen größeren Wasserdurchtritt in Richtung auf die Peripherie, um eine möglichst gleich­ mäßige Verteilung zu erreichen.

Der Absetzbehälter 21 besitzt an seiner Peripherie eine Überlaufkante 28, die in der gezeigten bevorzugten Aus­ führungsform sägezahnartig ausgebildet ist. Die sägezahn­ artige Ausbildung erlaubt ebenfalls einen gleichmäßigen Wasserübertritt je nach Abwasseranfall. Der Überlauf 28 führt in eine Überlaufrinne 29, die peripher um den Ab­ setzbehälter 21 umläuft und allseitig zugänglich ist so­ wie ein gleichmäßiges Gefälle von der dem Ablauf 30 ge­ genüberliegenden Seite zum Ablauf 30 hin aufweist.

Das Zulaufrohr 22 ist mit radial davon ausgehenden Lamel­ len 31 versehen, die bis zum Überlauf 28 hinreichen und mit einer Nut auf diesem aufliegen. Diese Konstruktion erlaubt es, den Zulauf 22 mit samt den radial davon aus­ gehenden Lamellen 31 zu Wartungszwecken einfach vom Ab­ setzbehälter 21 abzuheben. Die Lamellen 31 sind größen­ mäßig so ausgebildet, daß sie ausgehend vom Ende des Zu­ laufrohrs 22 sich zum Überlauf hin verjüngen und dem aus dem Zulaufrohr 22 bei 26 und 27 aus strömenden Wasser ein möglichst turbulenzfreies und gleichmäßiges Abströmen in Richtung auf die Peripherie erlauben.

Fig. 4 zeigt den Klärreaktor in der Draufsicht mit dem zentralen Zulauf 22, dem Überlauf 28 und der Überlauf­ rinne 29 sowie den vom Zulauf 22 radial zum Überlauf an­ geordneten Lamellen 31. Das in die Überlaufrinne 29 ge­ langende Wasser fließt bedingt durch das angelegte Ge­ fälle in Richtung auf den Ausfluß 30, von wo es abgezogen wird. Der Schlammauslaß befindet sich senkrecht unterhalb des Zulaufrohrs 22.

Claims (15)

1. Verfahren zum Behandeln von mit organischen Verunrei­ nigungen beladenem Wasser, insbesondere aus der Wäsche von kontaminierten Böden, durch Adsorption der Konta­ minanten an einem Adsorptionsmittel, welches die folgenden Schritte aufweist: Abtrennen zunächst der im Wasser vorhandenen Feststoffe, insbesondere Schluff­ stoffe, Zumischen eines Adsorptionsmittels für die or­ ganischen Verunreinigungen unter inniger Vermischung sowie Abscheiden des Adsorptionsmittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorptionsmittel Aktivkohle verwandt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß teilbeladene Aktivkohle aus der Trinkwasseraufberei­ tung verwandt wird, insbesondere solche zur Entfernung von Pflanzenschutzmittel aus der Oberflächenwasserauf­ bereitung.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß dem mit Feststoffen befrach­ teten und/oder dem mit Adsorptionsmittel versetzten Wasser ein Flockungsmittel zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zumischen des Adsorp­ tionsmittels in einem Rührkessel erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es in ein Gesamtverfahren zur Wäsche von kontaminierten Böden eingebunden ist, bei dem die im Gesamtverfahren anfallende Abluft in den Rührkessel eingeblasen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Wasser in das Waschverfahren zurückge­ führt wird.

8. Abscheider, insbesondere zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem trichterförmigen Absetzbehälter (21) mit einem Schlammabzug (23) am unteren Ende und einem zentral hineinführenden Zulaufrohr (22), dadurch gekennzeich­ net, daß das an seinem unteren Ende verschlossene Zu­ laufrohr (22) über seitliche Durchbrechungen (27) ver­ fügt, die zum Rand des Absetzbehälters (21) weisen, und der Absetzbehälter (21) einen peripher umlaufenden Überlauf (28) aufweist, der in eine mit einem Auslaß versehene Überlaufrinne (29) führt.

9. Abscheider nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ra­ dial vom Zulaufrohr (22) zum Überlauf (28) verlaufende Lamellen (31) zur Herbeiführung einer im wesentlichen radial verlaufenden Strömung.

10. Abscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr (22) etwa bis zur halben Höhe des Abscheiders in diesen hineinragt und die radial verlaufenden Lamellen (31) im zentralen Bereich des Abscheiders bis zum unteren Ende des Zulaufrohrs (22) reichen und mit ihrem unteren Rand kontinuierlich zum Überlauf (28) hin ansteigen.

11. Abscheider nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (28) als Zahnkranz ausgebildet ist.

12. Abscheider nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr (22) radial nach außen weisende Austrittsöffnungen (27) aufweist, die in mehreren Ebenen übereinander angeordnet sind.

13. Abscheider nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekenn­ zeichnet durch eine peripher um den Absetzbehälter um­ laufende Überlaufrinne (29), die ein kontinuierliches Gefälle zu einem zentralen Abfluß (30) aufweist und diesem das abfließende Wasser zuführt.

14. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 unter Verwendung der Vorrichtung der Ansprüche 8 bis 13 sowie eines Misch- oder Rührkes­ sels, dadurch gekennzeichnet, daß sie transportabel ist.

15. Anlage nach Anspruch 14, angeordnet auf einem Trans­ portfahrzeug.