DE19530593A1

DE19530593A1 - Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Deponien mit überstehendem Wasser und Mittel zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19530593A1
Application number: DE1995130593
Authority: DE
Inventors: Werner Prof Dr Kochmann; Manfred Dipl Ing Einenkel; Juergen Dr Rer Nat Dunkel; Wolfgang Dr Rer Nat Wiedner
Original assignee: BILDUNGS und INGENIEURGESELLSC
Current assignee: BILDUNGS und INGENIEURGESELLSC
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-02-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Deponien mit überstehendem Wasser, insbesondere solcher die Schwefelwasserstoff freisetzen und ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens.

In der Vergangenheit wurden in verschiedenen Fällen stillgelegte Tagebaue oder Kies- bzw. Sandgruben als Deponien für Haushalts- und/oder Industrieabfälle genutzt. Im Laufe von Jahren sind diese Deponien durch natürliche Beimpfung mit Bakterien und Pilzen biologisch aktiv geworden und über der Deponie bildete sich eine Wasserschicht. Deponien, in die Schwefelverbindungen, wie Sulfat, Sulfit, organische Sulfonsäuren, freie Schwefelsäuren oder Schwefelkohlenstoff gelangt sind, setzen Schwefelwasserstoff frei, der in der Schlammschicht gebildet wird. Oft sind derartige Deponien auch noch mit Alkoholen, Aromaten, Phenolen, chlorierten Lösungsmitteln, organischen Salzen, Schwermetallverbindungen und Stickstoffsalzen belastet. Liegt eine solche Deponie über durchlässigen geologischen Schichten, so be steht eine akute Gefährdung für das Grundwasser. Es gibt Deponien, die nur von einem bis mehrere Zentimeter dicken Wasserfilm über zogen sind und sich darunter Millionen Kubikmeter Schlamm, z. B. aus Kraftwerksasche, Zelluloseresten und eingeleiteter Gülle befindet. Die ausgasenden Schwefelwasserstoffe stellen eine unerträgliche Geruchsbelästigung und Gesundheitsgefährdung für in der näheren Umgebung befindliche Anwohner dar. Auch die an solchen Deponien angren zende Natur wird dadurch in starkem Maße gefährdet. In der Praxis sind bisher keine Methoden bekannt, die eine wirtschaftliche Entsorgung derartiger Deponien ermöglichen. Bekannt ist lediglich eine Behandlung mit Mikroorganismen und künstlichen Biomatten, die durch Einleitung von Sauerstoff die unter der Wasseroberfläche die aus der Tiefe aufsteigenden Gase abbauen sollen. Eine solche Methode ist sehr kostenaufwendig und erfordert einen Behandlungs zeitraum von mehreren Jahren.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sanierung schadstoff belasteter Deponien mit überstehendem Wasser zu schaffen, das eine wirkungsvolle und wirtschaftliche Sanierung des schadstoffbelasteten Wassers und des sich darunter be findlichen Schlammes ermöglicht. Ferner war es Aufgabe der Erfindung ein geeignetes Mittel zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das kontaminierte Wasser und der Deponieschlamm mit Eisenspänen und Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumper manganat in einer Menge von 150 bis 200 mg/l Deponiewasser und/oder -schlamm be handelt werden. Es ist unerheblich, ob zuerst die Eisenspäne oder das Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat zugegeben werden. Die neue Verfahrensweise stellt eine einfach durchführbare und wirksame Methode dar, um aus dem Deponieschlamm und dem über stehenden Deponiewasser Phosphat, Schwefelwasserstoff, Lignine, Schwermetalle und organische Verunreinigungen auszufällen. Da die Eisenspäne mit Chlorkohlen wasserstoff reagieren, werden die Chlorkohlenwasserstoffe zu Methan abgebaut. An den groben Eisenspänen in Kombination mit Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumper manganat setzen sich Lignine und Huminsäuren ab. Laborversuche haben gezeigt, daß durch die Kombination von Eisenspänen und die Zu gabe von Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat eine wirksame und effektive Behandlung des kontaminierten Schlammes mit dem überstehenden Wasser möglich ist. Durch die erfindungsgemäße Behandlung werden der Schwefelwasserstoffgehalt und der Ligningehalt erheblich reduziert und sehr geringe CSB- und AOX-Werte erreicht, die belegen, daß die Schadstoffbelastungen nur noch gering sind. Der pH-Wert verändert sich nicht wesentlich und beträgt 7, so daß kein Neutralisations mittel zugegeben werden muß. Überraschend ist auch der Wert 1 des Leuchtbakterien test der erfindungsgemäß behandelten Proben. Die Zugabe von Eisenchloridsulfat hat den Vorteil, daß das volle Oxidationspotential des dreiwertigen Eisens genutzt werden kann und dabei nur relativ wenig Chloridionen eingebracht werden. Das Mittel zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Kombination von Eisen spänen und Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat, wobei als Eisenspäne be sonders grob spiralige Drehspäne geeignet sind. Großtechnisch ist es zweckmäßig, das überstehende Wasser und den Deponieschlamm getrennt zu behandeln. Das überstehende Wasser kann abgepumpt und durch einen Re aktor mit einem Festbett aus Eisenspänen geleitet werden, unter entsprechender Zugabe der erforderlichen Menge an Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat. Das Wasser sollte mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s bis 1,5 m/s durch den Reaktor ge pumpt werden. Auf den Deponieschlamm werden dann Eisenspäne in einer Schichtdicke von 20 cm bis 30 cm aufgetragen, in Abhängigkeit vom Grad der Kontamination und der Tiefe des Schlammes. Das Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat wird ent weder in Pulverform oder als Lösung aufgetragen. Die erforderliche Menge sollte inner halb einer Zeitdauer von 10 min bis 30 min zugegeben werden. Der Deponieschlamm wird schichtenweise behandelt, wobei nach der Behandlung einer Schicht diese abge tragen wird.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen erläutert werden. Aus einer bereits seit Jahrzehnten bestehenden kontaminierten Deponie mit überstehen dem Wasser wurden Wasser und Schlamm in einem Verhältnis 9 : 1 entnommen und in gleichem Verhältnis in Laborgefäße gefüllt.

Proben des überstehenden Wassers wurde analysiert und an diesen folgende Schad stoffbelastungen ermittelt:

a) Schwefelwasserstoffgehalt: 0,20 g/l
b) chemischer Sauerstoffbedarf (CSB): 1361 mg O₂/l
c) Gehalt an adsorbierbarem organischem Halogen (AOX): 2,1 mg Cl/l
d) Ligningehalt: 429 mg/l
e) Stickstoffgehalt (N): 1 mg/l
f) Leuchtbakterientest (GL): 10

Die Laborproben mit dem Deponieschlamm und dem überstehenden Wasser im Verhält nis 1 : 9 wurden wie folgt behandelt:

Beispiel 1

Auf das überstehende Wasser der Laborprobe wurde eine Schicht Eisenspäne (Drehspäne) in einer Dicke von 10 cm aufgebracht. Gleichzeitig wurden 200 mg Eisen chloridsulfat pro Liter Deponiewasser bzw. -schlamm zugesetzt. Nach einer Absetzzeit von 2 Tagen wurden an dem überstehenden Wasser der be handelten Laborprobe die Schadstoffbelastungen ermittelt. Die Ergebnisse sind in der abschließenden Tabelle angegeben.

Beispiel 2

Es wurde analog wie im Beispiel 1 verfahren, lediglich anstelle von Eisenchloridsulfat wurden 150 mg Kaliumpermanganat zugesetzt. Nach einer Absetzzeit von 2 Tagen wurden wie in Beispiel 1 die Schadstoffbelastungen ermittelt. Die Ergebnisse sind in der abschließenden Tabelle angegeben.

Beispiel 3

Es wurde analog wie in Beispiel 1 verfahren, lediglich anstelle von Eisenchloridsulfat wurde ein Gemisch, bestehend aus 150 mg Eisenchloridsulfat und 50 mg Kaliumper manganat zugesetzt. Nach einer Absetzzeit von 2 Tagen wurden wie in Beispiel 1 die Schadstoffbelastungen ermittelt. Die Ergebnisse sind in der abschließenden Tabelle angegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Laborprobe gemäß Beispiel 1 wurde ohne Zusatz von Eisenspänen nur mit einer Menge von 200 mg Eisenchlorid (FeCl₃) pro Liter Deponiewasser bzw. -schlamm behandelt. Nach einer Absetzzeit von 2 Tagen wurden wie in Beispiel 1 die Schadstoffbelastungen ermittelt. Die Ergebnisse sind in der abschließenden Tabelle angegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Analog wie in Vergleichsbeispiel 1 wurde die Laborprobe nur mit 200 mg Eisensulfat (FeSO₄) behandelt. Nach einer Absetzzeit von 2 Tagen wurden wie in Beispiel 1 die Schadstoffbelastungen ermittelt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle an gegeben.

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß durch die erfindungsgemäße Behandlung der Deponieproben der Schwefelwasserstoffgehalt und der Ligningehalt erheblich gesenkt werden konnten, so daß der Grad der Geruchsbelästigung beträchtlich zurückgegangen ist.

Die niedrigen AOX- und CSB-Werte, insbesondere unter Bezugnahme auf die beiden Vergleichsbeispiele, belegen, daß die Belastung des behandelten kontaminierten Wassers deutlich gesenkt werden konnte.

Claims

1. Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Deponien mit überstehendem Wasser, insbesondere solchen, die Schwefelwasserstoff freisetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das kontaminierte Wasser und der Deponieschlamm mit Eisenspänen und Eisen chloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat in einer Menge von 150 bis 200 mg/l Deponiewasser und/oder -schlamm behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das überstehende kon taminierte Wasser und der Deponieschlamm getrennt behandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das überstehende Wasser abgepumpt und durch einen Reaktor mit einem aus Eisenspänen bestehenden Fest bett mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s bis 1,5 m/s geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Deponieschlamm eine Schicht von Eisenspänen in einer Dicke von 10 cm bis 30 cm aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Menge an Eisenchloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat innerhalb einer Zeitdauer von 10 min bis 30 min zugegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenspäne Drehspäne verwendet werden.

7. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus einer Kombination von Eisenspänen und Eisen chloridsulfat und/oder Kaliumpermanganat besteht.

8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenspäne aus groben spiraligen Drehspänen bestehen.