DE19723607A1 - Verfahren und Vorrichtung zur mobilen nassmechanischen Sanierung schadstoffbelasteter Böden, Schlämme und Abwässer - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur mobilen nassmechanischen Sanierung schadstoffbelasteter Böden, Schlämme und AbwässerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens zum rückstandsfreien Abbau von
mit organischen Schadstoffen sowie Schwermetallen belasteten
Materialien, wie Böden, Schlämme und Abwässer, welche
insbesondere in Bodenwäschen, Kläranlagen und in der
Industrie anfallen.
Für eine Beseitigung von an Feststoffteilchen, wie Sand,
Kies, Erdreich oder Schlamm anhaftenden Verschmutzungen in
Form von organischen Schadstoffen ist es bekannt, chemische
Reinigungsmittel, Wasserbad und eine mechanische Behandlung
des mit dem Reinigungsmittel beaufschlagten Gutes einzusetzen
(DE 32 13 279, DE 37 24 779).
Es ist weiterhin bekannt, daß bei derartigen momentan in
industrieller Anwendung befindlichen Technologien zur Entsor
gung von belasteten Abprodukten oder der Dekontamination
sanierungsbedürftiger Flächen, die Abgabe hochkontaminierter
Rückstände ein großes Problem darstellt und in vielen Fällen
die Sondermülldeponierung erfordert.
Derartige hochbelastete Rückstände von gewaschenem Boden
material fallen vielfach in Form von Abwässern oder Schlämmen
an, so daß das Material zwar zu einem bestimmten Prozentsatz,
der von der Granulometrie des zu behandelnden Bodens abhängt,
gereinigt ist, aber ein tatsächlicher Schadstoffabbau nicht
oder nur zum Teil - in Anlagen mit einer biologischen Stufe - er
reicht wird und das Gefahrenpotential entsprechend der
Bilanz nicht oder nur in geringem Maße verändert wird und
wiederum eine Deponierung erforderlich ist.
Neben der Deponierung von kontaminierten Rückständen, die
zunehmend auch Platz- und Sickerwasserbehandlungsprobleme mit
sich bringt, ist besonders bei Schlämmen die Verbrennung, das
Ausbringen auf landwirtschaftliche Nutzflächen oder die
Biobeetbehandlung üblich.
Eine Verbrennung von belasteten Rückständen ist nicht nur
aufgrund des hohen Wassergehalts der Schlämme energie- und
damit kostenintensiv, sondern sie verlagert das Problem der
Schadstoffbeseitigung nur vom Boden auf die Luft.
Die Ausbringung belasteter Rückstände auf landwirtschaftliche
Nutzflächen setzt voraus, daß die Schlämme hygienisch
einwandfrei sind und keine Schadstoffe enthalten. Diese
Forderung ist gleichbedeutend damit, daß nur ein sehr
geringer Anteil von kontaminierten Rückständen auf diese
Weise verarbeitet werden kann.
Der Einsatz von Mikroorganismen bei der Dekontamination von
Abfällen mittels Biobeet scheitert häufig am hohen Zeitauf
wand und kann somit nur die Ausnahme bleiben.
Es stellt sich somit zunehmend die Forderung nach der
Schaffung von Sanierungsanlagen, die den Erfordernissen einer
"rückstandsfreien Technologie" Rechnung tragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, schadstoffbelastete Böden oder
andere Materialien wie Schlämme und Wässer von Kontamina
tionen zu befreien und gleichzeitig einen vollständigen Abbau
der Schadstoffe, die in die wäßrige Phase übertragen wurden,
sowie eine Abreicherung von Schwermetallgehalten zu errei
chen. Insbesondere sollen Schadstoffe der Kontaminations
gruppen Phenole, halogenierte Kohlenwasserstoffe,
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Infrarot-Koh
lenwasserstoffe (IR-KW's), leichtflüchtige Kohlenwasser
stoffe (BTEX), polychlorierte Biphenyle (PCB) und Pestizide
vom zu behandelnden Material gelöst und beseitigt werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 12
angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Realisiert wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das
aus der Bodenwäsche ausgetragene, belastete Prozeßwasser
durch die Koppelung und Verschaltung mehrerer Naßoxidations
stufen mit einer modular aufgebauten Extraktionsfiltration
und einer ebenfalls modular aufgebauten Fermentationsstufe
nahezu schadstofffrei aufgearbeitet werden. Daneben verläßt
die Prozeßwasseraufbereitung eine Bodenfeinfraktion, deren
prozentualer Anteil aus der kornspektralen Zusammensetzung
des aufzuarbeitenden Materials resultiert.
Diese Bodenfeinfraktion besitzt die gleiche chemische
Qualität wie das behandelte Waschwasser und kann unmittelbar
vor Ort wieder eingebaut werden.
Durch diese Erfindung besteht die Möglichkeit mit einer
einzigen mobilen Anlage, durch Kombination und Verschaltung
von Prozeßstufenmodulen, eine jedem Kontaminationszustand und
jeder Materialbeschaffenheit variabel angepaßte Dekontamina
tion von Böden, Schlämmen und Abwässern vorzunehmen und auch
einen tatsächlichen chemischen Schadstoffabbau durchführen zu
können.
Zudem wurde überraschend mit der Kopplung beziehungsweise
Kombination und Verschaltung der einzelnen Prozeßstu
fen - Bodenwäsche; Extraktionsfiltration/Naßoxidation/Fällungs
strecke; Bioreaktor; Prozeßwasserbereitstellung/Naßoxidation - ein
Systemeffekt (Synergie) erzielt, der eine erhebliche
Effektivitätssteigerung gegenüber den bekannten Einzelver
fahren nachweist. Weiterhin wird durch die Entwicklung und
Nutzung der Extraktionsfiltration die Wirksamkeit und
Einsatzbreite der Photokatalyse entscheidend erhöht.
Aufgrund der angestrebten Mobilität und der modulartigen
Auslegung der Vorrichtung sind Durchsatzleistungen zwischen
5-10 t/h Boden bzw. Schlamm möglich. Das Verfahren und die
Vorrichtung sind damit vorzugsweise zur Sanierung kleinerer
und mittlerer Kontaminationsfälle geeignet und flexibel
einsetzbar, wobei die Anlage über Dieselaggregat sowie eine
Kompressoranlage betrieben wird, so daß sie von der Energie
versorgung her autark ist und nur einen Wasseranschluß
benötigt. Ein entscheidender energiewirtschaftlicher Vorteil
liegt in der "kalten Arbeitsweise", wodurch günstige
spezifische Aufarbeitungspreise realisiert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Schemazeichnungen
Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
Die Darstellung Fig. 1 zeigt den Komplettablauf einer
Aufarbeitung von kontaminiertem Rückstand bis hin zum
Prozeßwasser.
Die Fig. 2 stellt neben einer bekannten Schüttgutvorlage die
erfindungsgemäße Vorrichtung einer Bodenwasch-/Siebtrommel
dar.
Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung eines
Extraktionsfilterpuffers in der Vorder-Schnitt-Ansicht.
Der komplette Verfahrensdurchlauf entsprechend Fig. 1 stellt
die umfassenste Anwendungsvariante der Erfindung dar, bei dem
kontaminiertes Erdreich oder andere schadstoffbelastete
Materialien wie beispielsweise Schlämme mit Grobkorngehalten
als Vorlage zum Einsatz kommen.
Das kontaminierte Bodenmaterial a wird im ersten Verfahrens
schritt der Bodenwäsche 1, nach optimierter Rezeptur mit
Wasser j und gegebenenfalls waschaktiven Substanzen 1
(Tenside) in der nach Fig. 2 entwickelten Waschtrommel durch
ein ebenfalls optimiertes, den Bodenverhältnissen angepaßtes
Zeitregime von Schadstoffen befreit, wobei der Waschprozeß
durch Ultraschall unterstützt werden kann.
Wesentliches Grundmerkmal dieser Vorrichtung ist die Teilung
des auf Gummiwalzen 8 rotierenden Trommelvolumens in eine
rotierende Waschkammer 9 und einen im gleichen Takt rotieren
den Siebraum 10, wobei in der Regel von einem Aufteilungs
verhältnis 1/3 : 2/3 ausgegangen werden kann.
Die gleichmäßige Dosierung des erforderlichen Waschwassers
erfolgt über eine in die Waschkammer 9 ragende Verteiler
düseneinheit 11. Die erforderliche intensive Durchmischung
von Bodenmaterial a und Waschwasser j wird durch entsprechend
geformte Einbauten, wie Stifte, Bleche, Schare, innerhalb der
Waschkammer 9 und dem Siebraum 10 gewährleistet.
Das Boden/Wassergemisch wird infolge der rotierenden Bewegung
der Trommel mit ihren Einbauten ab einem bestimmten Füllgrad
durch den in Längsrichtung (axial) verstellbaren Trommel
zwischenring 12 in den Siebraum 10 übergeleitet. In diesem
Teil der Trommel wird das Gemisch entsprechend dem eingesetz
ten, wechselbaren Siebring 13 in eine gewaschene Bodengrob
fraktion k und eine schluffhaltige Waschwassersuspension b
getrennt.
Bei Erreichen eines bestimmten Füllgrades im Siebraum 10
gelangt die gewaschene Grobfraktion k durch die rotierende
Bewegung der Trommel mit ihren Einbauten über einen Austrags
kragen 14 nach außen. Diese anfallende Grobfraktion k ist
gereinigt und kann dem Wiedereinbau zugeführt werden.
Die Waschsuspension b sickert durch die Aussparungen des
Siebbelages 13 der Trommelwand in einen, die gesamte Länge
des Siebraumes überspannenden Auffangtrichter 15, der
gleichzeitig als Vorlage für die Exzenterscheckenpumpe 16
dient, welche nachfolgend die Förderung der Waschsuspension b
in bereitstehende Pufferbehälter oder direkt zur Extraktions
filtration 2 übernimmt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung der Wasch-/Siebtrommel nach
Fig. 2 ist sowohl für den diskontinuierlichen als auch
kontinuierlichen Betrieb einsetzbar. Der Neigungsverstell
barkeit der Schwenkeinrichtung 17 kommt dabei eine wesent
liche Bedeutung zu. So erfolgt beim Chargenbetrieb vorerst
entsprechend der gewählten Verweilzeit eine waagerechte
Misch- und Einwirkungsphase, ehe die Trennung von Grobfrak
tion und Waschsuspension bei maximaler Neigung vorgenommen
wird. Demgegenüber wird im Durchlaufbetrieb die gewählte
erforderliche Verweilzeit über den Anstellwinkel und die
Drehzahl der Trommel abgesichert.
An dieser Stelle des Verfahrenskonzeptes nach Fig. 1 können
als zweite Anwendungsvariante der Erfindung auch belastete
Schlammrückstände aus konventionellen Bodenwaschanlagen oder
andere Industrieschlämme eingespeist und aufgearbeitet werden,
so daß eine Deponierung vermieden wird.
Der Anlageneintritt erfolgt hierbei nach der Bodenwäsche 1
als Medienstrom Feinkorn-Waschwassersuspension b. Je nach
TS-Gehalt (Trockensubstanzgehalt) der Rückstände wird möglicher
weise lediglich ein Aufschlämmen vor der Einspeisung
erforderlich.
Das in jedem Fall vorliegende Gemisch aus Feinkorn und
Waschwasser b, als Schadstoffträger, wird in Pufferbehältern
zwischengelagert und gelangt in die chemisch/biologische
Aufarbeitungsstrecke. Am Beginn dieser Aufarbeitungsstrecke
befindet sich nach Fig. 1 eine Verfahrensstufe, die aus zwei
Teilen besteht, in der zum einen die recht wasserreiche
Feinkorn-Waschwassersuspension b in der Extraktionsfiltra
tion 2 über eine Batterie von Filtern eingedickt und auf die
optimale Konsistenz für die Bioreaktoren gebracht und zum
anderen das abgetrennte bestrahlungsfähige Waschwasser c
unmittelbar der Naßoxidation 3 zugeführt und dort über eine
Batterie aus Küvettenoxidatoren aufbereitet und zur
Fällungsstrecke 23 weitergeleitet wird.
Wie aus der Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung des
Extraktionsfilterpuffers nach Fig. 3 zu ersehen ist, wird die
schluffhaltige Waschsuspension b aus der Bodenwäsche oder
anderer Herkunft in den oberen Teil des Extraktionsfilter
puffers der Extraktionsfiltration 2 eingebracht. Das
Kernstück der Vorrichtung ist im unteren Teil trichterförmig
als Pyramide oder Kegel ausgebildet, worin der Filter 18 mit
einer Stützkonstruktion formschlüssig so verankert ist, daß
ein schneller Wechsel entsprechend den chemischen und
physikalischen Erfordernissen ermöglicht wird. Als Filter
material kommen Metall-oder Kunststoffgewebe mit Poren- bzw.
Maschenweiten von 20 bis 250 µm oder Vlies, zum Einsatz.
Während der Sedimentation wird über dem Filter 18 ein
Filterkuchen ausgebildet und durch Druckluftzuführung 19 mit
ringförmiger Verteilung und/oder Rührwerk 20 bei wahlweiser
Intensität nur teilweise wieder in Schwebe überführt. Zur
Sicherstellung eines bestrahlungsfähigen Waschwasserfiltrat
ablaufs c sollte die Filterkuchenschicht nicht unterbrochen,
gleichzeitig ein hoher Schluffanteil in Schwebe bleiben und
ein möglichst intensiver Schadstoffübergang (Extraktion) von
den Feststoffteilchen zum Waschwasser hin erreicht werden.
Der verfahrenstechnische Ablauf der Prozeßstufe aus Extrak
tionsfiltration 2 und Naßoxidation 3 nach Fig. 1 besteht im
Aufbrechen großer Moleküle, den Aromaten oder langkettigen
aliphatischen Kohlenwasserstoffen, mit Einfluß auf die
Verfügbarkeit solcher Schadstoffmoleküle. Es wird in dieser
Verfahrensstufe erfindungsgemäß ein Totalabbau vermieden und
eine Initialreaktion eingeleitet, welche den gesamten Abbau
mechanismus zeitlich verkürzt und Einfluß auf den schnellen
Schadstoffumsatz in den Bioreaktoren nimmt. Vorteilhaft ist
in diesem Zusammenhang die Schaltung eines internen Kreis
laufs, wodurch mit Oxidationshilfsmittel m versetztes und
bestrahltes Waschwasser d in die Extraktionsfiltration
zurückgeführt und dort der frische Suspensionszulauf b ver
stärkt zur chemischen Reaktion angeregt wird. Desweiteren
wird dieser Kreislauf bestrahltes Waschwasser d stets
deutlich größer gehalten als die Abgabe des teilkontaminier
ten Prozeßwassers f. Der Vorteil des modularen Aufbaus dieser
zweiteiligen Verfahrensstufe ist die Anpassungsfähigkeit an
unterschiedliche Durchsatzmengen und Schadstoffkonzentra
tionen.
Das Waschwasserfiltrat an bestrahlungsfähigem Waschwasser c
wird erfindungsgemäß nach Fig. 3 mittels Membran- und/oder
Exzenterschnecken- und/oder Kreisel-Pumpe 21 aus dem Extrak
tionsfilterpuffer gesaugt und der Naßoxidation 3 zugeführt.
Von dort wird ein kontinuierlicher Teilstrom des mit Oxida
tionsmittel versetzten und bestrahlten Waschwasser-Filtrats d
einerseits zur Reaktion in der Extraktionsfiltration 2 und
zum anderen zum Schadstoffumsatz bereits in der Suspension
teilkontaminiertes Prozeßwasser f zurückgeführt.
Der zur Mitte des Kegels bzw. der Pyramide nachrutschende
Filterkuchen wird in schlammiger Konsistenz periodisch über
einen Diffusor 22 aus dem Extraktionsfilterzentrum abgesaugt.
Die Zugabe eines Oxidationshilfsmittels m (beispielsweise
Wasserstoffperoxid oder Ozon erfolgt, wie aus Fig. 1 zu
ersehen, wahlweise direkt in die Extraktionsfiltration 2 oder
in den Kreislauf bestrahltes Waschwasser d oder vorzugsweise
in den bestrahlungsfähigen Waschwasserstrom c zwischen den
Verfahrensstufen Extraktionsfiltration 2 und Naßoxidation 3.
Die Verweilzeit der Suspension in der Extraktionsfilterbat
terie 2 wird derart gewählt, daß das Oxidationshilfsmittel m
vollständig abreagieren kann. Ermöglicht wird die Einstell
barkeit der Verweilzeit neben der Füllstandseinstellung auch
durch die flexible Kopplung mehrerer Extraktoren in Parallel- und
Reihenschaltung sowie die Variation des Kreislaufs
bestrahltes Waschwasser d.
Dieser Verfahrensstufe ist ein Pufferbehälter nachgeschaltet,
worin entweder nochmals die Möglichkeit des Restabbaus von
Oxidationsmittel aus der Naßoxidation gegeben ist oder die
eingedickte Suspension für die Bioreaktoren mit Impfkultur,
Vitamin- und Minerallösung n versetzt wird. Mittels Dick
stoffpumpen gelangt dieser geimpfte Schlamm e in die
biologische Aufbereitungsstufe, dem Bioreaktor 4.
Der Prozeßabschnitt - Bioreaktor - 4 ist ebenfalls modulartig
aufgebaut, das heißt es sind Reaktorbatterien vorgesehen,
wobei jedes Modul wiederum aus einzelnen Bioreaktoren
besteht.
Je nach Umfang des zu behandelnden Schadenfalles (Konzentra
tion, Gesamtmenge) wird die Bioreaktorstufe 4 mit einem
flexiblen Durchsatz beziehungsweise die Einzelreaktoren mit
einer variablen Verweilzeit betrieben. In den Bioreaktoren 4
erfolgt der Hauptschadstoffabbau aufgrund ökonomischer
Gesichtspunkte.
Die vor- und nachgeschalteten Naßoxidationsstufen 3 und 6
werden zur Unterstützung der Biologie im Sinne von Einleiten
der Reaktionsketten durch die für die Biologie geschwindig
keitsbestimmende Initialreaktion eingesetzt und gewährleisten
die Restzerstörung der Schadstoffe.
In der folgenden Prozeßstufe Entwässerung 5 werden die
Abläufe aus den Bioreaktoren einer mechanischen Behandlung
unterzogen. Es erfolgt eine zweifache Eindickung der
Suspension g mit einer weitgehenden Entwässerung. Die zweite
Eindickung als Abschluß der Schluffbehandlung wird mit einem
bewährten Bandfilter durchgeführt und die wieder einbaufähige
Feinstfraktion g des Bodens mit einem möglichst hohen TS-Ge
halt aus dem Prozeß entnommen und über das abgetrennte
Prozeßwasser i wird ein möglichst hoher Anteil an Restschad
stoff aus der Suspension eliminiert.
In der Prozeßstufe Fällungsstrecke 23 für Schwermetalle
werden dem teilkontaminierten Filtratwasserstrom f
Komplexbildner zugesetzt und mögliche Schwermetallgehalte
ausgeflockt.
An diesem Punkt des erfindungsgemäßen Gesamtverfahrens
besteht nun die Möglichkeit, zum einen als Prozeßströme f und
i das aus dem bisherigen Prozeßdurchlauf eines Bodens oder
Schlammes anfallende teilkontaminierte Prozeßwasser einzu
setzen oder zum anderen als dritte Variante der Erfindungs
anwendung für die Ströme f und i oder auch in den Strom m ein
fremdbezogenes, belastetes Abwasser einzuspeisen.
Die Verfahrensstufe - Prozeßwasserbereitstellung - besteht aus
mehreren Behältern, wie Prozeßwasservorratsbehälter 7, in
denen die Zwischenlagerung der Waschwässer vorgenommen und
einer Naßoxidation 6, in welcher die Abschlußreinigung des
Prozeßwassers durchgeführt wird.
Die Verfahrensweise in dieser Prozeßstufe wird in der Art
gestaltet, daß in den Pufferbehältern das teilkontaminierte
Prozeßwasser f aus der Naßoxidation 3 und das abgetrennte
Prozeßwasser i aus der Entwässerung 5 über die Naßoxidation 6
gefahren werden, bis die Analysenwerte den erneuten Einsatz
in der Bodenwäsche 1 oder die Abgabe in das Kanalnetz o oder
den Vorfluter gestatten. Zwischen der Prozeßwasserbereit
stellung und der Bodenwäsche 1 befindet sich eine Einspeise
möglichkeit für Frischwasser p sowie diverse Spülanschlüsse
zur Anlagenreinigung.
Mit dem erfindungsgemäßen Gesamtverfahren soll ein TR-KW-be
lasteter und ein phenolhaltiger Boden sowie die dabei
anfallenden Schlämme und Wässer dekontaminiert werden.
IR-KW-belasteter Bodenaushub mit 32% <= 1 mm und 21% <= 125 µm
wird im Mischungsverhältnis Boden zu Wasser von 1 zu 2
gewaschen. Der Wasch-/Siebvorgang erstreckt sich über einen
Zeitraum von ca. 30 min, währenddessen drei Teilwasser
zugaben - für die Homogenisierungsphase, die Hauptwäsche und
die Zusatzwäsche - erfolgen. Zu beachten ist, daß ca. 10% der
Gesamtwassermenge für die 5-minütige Homogenisierung
eingesetzt werden.
Die IR-KW-Belastung des gewaschenen Bodens wird von bis zu
4000 mg/kg TS auf < 100 mg/kg TS und damit unter den Holland
listen-A-Wert zurückgeführt.
Die Korntrenngrenze des Bodenwaschens liegt bei ca. 300 µm,
wobei dadurch ca. 25% des Bodens als Feinschluff ins Wasch
wasser übergehen.
Die weitere Behandlung nach Fig. 1 (Eindickung, Bestrahlung
und Biologie) der angefallenen Waschsuspension wird analog
dem nachfolgend beschriebenem Beispiel einer phenolhaltigen
Suspension durchgeführt.
Mit einer bis zu 180 mg/l phenolhaltigen Bodenwaschsuspension
wird entsprechend der Erfindung eine mehrstufige Aufarbeitung
durchgeführt. Der Trockensubstanzgehalt liegt bei max. 10% mit
einer Körnung von max. 300 µm.
Erfindungsgemäß kam ein kegelförmiger Extraktionsfilter mit
80 µm-Metallgewebe für die Suspensionstrennung zum Einsatz.
Im zweiten Teil dieser Verfahrensstufe - der Naßoxidation - wird
Wasserstoffperoxid in einer Zusatzmenge von 0,8 l/h
verwendet. Die UV-Strahlerleistung wird bei ca. 10 KW
eingestellt.
Im Rahmen des Durchlaufens der Verfahrensstufe Extraktions
filter/Naßoxidation wird unter diesen Bedingungen die Redu
zierung der Phenolbelastung um bis zu 67% des Ausgangswertes
erzielt. Bei einem Durchsatz von ca. 150 l/h an
bestrahlungsfähigem Waschwasser wird somit ein stündlicher
Schadstoffumsatz von ca. 18 g erreicht.
Die erfindungsgemäß aus dem Extraktionsfilter gewonnene,
dickflüssige und mit bestrahltem Filtrat durchspülte
Schlammphase weist einen Trockensubstanzgehalt von ca. 40%
und eine Phenolbelastung von ca. 1400 mg/kg TS auf, bevor die
Dekontamination im Bioreaktor eingeleitet wird.
Zu Beginn dieser Behandlung erfolgt einmalig Belebtkultur
zugabe in Höhe von ca. 10% der Vorlagemenge. Mittels
ständiger Belüftung wird ein im Bereich der Sättigungsgrenze
liegender Sauerstoffgehalt von 7 bis 8,5 mg/l abgesichert.
Der pH-Wert wird bei 8 bis 8,3 und die Temperatur bei
max. 30°C gehalten.
Die Zugaben an Vitaminen und Mineralen erfolgen alle 48 h in
Höhe von 15 bis 45 ml/20 l Schlamm. Nach erfindungsgemäßem
Durchlauf der Bioreaktorstufe wurde die Phenolkontamination
im Laufe weniger Tage auf ca. 34% des Ausgangswertes gesenkt.
Die weitere Behandlung der bei der Extraktionsfiltration/Naß
oxidation und der Biologie/Entwässerung angefallenen,
teilkontaminierten Prozeßwässer wird analog dem nachfolgend
beschriebenem Beispiel durchgeführt.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird klares, mit
bis zu 8 mg Phenol/l belastetes Abwasser aus einer
Bodenwaschanlage in der Verfahrensstufe Extraktions
filtration/Naßoxidation behandelt.
Der Transmissionsgrad liegt für eine effektive Bestrahlung in
der Naßoxidation bei < 90%.
Ein kegelförmiger Extraktionsfilter, bestückt mit Metallge
webe kommt als Misch- und Pufferbehälter zum Einsatz. In den
Waschwasserstrom zwischen Filter und Oxidationsreaktor wird
stündlich ca. 15 l Wasserstoffperoxid als Oxidationshilfs
mittel zugegeben.
Die Leistung der UV-Strahler liegt bei etwa 10 KW.
Entsprechend dem Abwasserdurchsatz und dem wirksamen Anlagen
volumen beträgt die Verweilzeit ca. 0,8 h.
Mit der Reduzierung der Phenolkonzentration von 7,25 auf
0,55 mg/l wird die Abbaumöglichkeit von bis zu 92% nachge
wiesen. Dies entspricht bei der gefahrenen Pilotanlagenkapa
zität von ca. 1,2 m3/h einem Schadstoffumsatz von ca. 8 g/h.
1
Bodenwaschanlage
2
Extraktionsfiltration
3
Naßoxidation
4
Bioreaktor
5
Entwässerung
6
Naßoxidation
7
Prozeßwasservorratsbehälter
8
Gummiwalzen
9
Waschkammer
10
Siebraum
11
Verteilerdüseneinheit
12
Trommelzwischenring
13
Siebring
14
Austragskragen
15
Auffangtrichter
16
Exzenterschneckenpumpe
17
Schwenkeinrichtung
18
Filter
19
Druckluftzuführung
20
Rührwerk
21
Pumpe
22
Diffusor
23
Fällungsstrecke
a kontaminierter Boden
b Feinkorn-Waschwassersuspension
c bestrahlungsfähiges Waschwasser
d bestrahltes Waschwasser
e geimpfter Schlamm
f teilkontaminiertes Prozeßwasser
g einbaufähige Feinstfraktion
h Prozeßwasser
i abgetrenntes Prozeßwasser
j Wasser
k einbaubare Grobfraktion
l waschaktive Substanzen
m Oxidationshilfsmittel
n Vitamin- und Minerallösung
o Kanalnetz
p Frischwasser
a kontaminierter Boden
b Feinkorn-Waschwassersuspension
c bestrahlungsfähiges Waschwasser
d bestrahltes Waschwasser
e geimpfter Schlamm
f teilkontaminiertes Prozeßwasser
g einbaufähige Feinstfraktion
h Prozeßwasser
i abgetrenntes Prozeßwasser
j Wasser
k einbaubare Grobfraktion
l waschaktive Substanzen
m Oxidationshilfsmittel
n Vitamin- und Minerallösung
o Kanalnetz
p Frischwasser
Claims (29)
1. Verfahren zur mobilen Sanierung schadstoffbelasteter
Böden, Schlämme und Abwässer mit nachgeschaltetem
Schadstoffabbau, unter Verwendung von Puffertanks sowie
Labor- und Steuereinrichtungen, wobei im Fall der
Aufarbeitung von kontaminiertem Bodenmaterial eine
naßmechanische Bodenwäsche unter Einsatz von waschaktiven
Substanzen dem Verfahren vorangeht,
dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination naßmechanische
Bodenwäsche und/oder Extraktionsfiltration und/oder photo
katalytische Oxidation und/oder Schwermetallfällung und/oder
mikrobiologischer Schadstoffabbau mittels modulartig
ausgelegten, bedarfsweise zusammenstellbaren Einheiten in
Verbindung mit Puffertanks, Leitungsverbund, Labor-, Steuer- und
Austragseinrichtungen auf mobiler Basis vorgenommen und
nachfolgend das sanierte Material wieder eingebaut wird,
- - indem zu reinigendes Bodenmaterial unter üblicher Zugabe von waschaktiven Substanzen in eine Wasch-/Siebtrommel gelangt, dort die Schadstoffe abgelöst, wobei einerseits das belastete Waschwasser mit dem Feinschluff aufgefangen und bevorzugt über Zwischenlagerung in einem Puffertank der Extraktionsfiltration zugeführt und andererseits die Grobfraktion einbaufähig ausgetragen wird,
- - indem das Gemisch aus Feinschluff und Waschwasser oder solcher schadstoffbelasteter Schlamm einer Extraktions filtration zugeleitet und dort die Suspension bekannterweise in mit Schadstoffen belastetes Waschwasser und den Feinschluff getrennt werden, wobei das Waschwasser oder zu behandelndes Abwasser einer sofortigen, ebenfalls üblichen, intensiven Bestrahlung mit UV-Licht sowie einer Fällung unterzogen und der Pufferung der Prozeßwasseraufbereitung zugeführt wird, während die Feinsande separiert und der Anmaischung für die biologische Aufbereitungsstufe zugeführt werden,
- - indem die eingedickte Schadstoffmaische mit Impfkultur versetzt und nachfolgend in einer Rührreaktorkaskade einer bekannten biologischen Schadstoffumsetzung unterzogen wird, wobei einerseits ein kontinuierliches Einschleusen noch unbehandelter Schadstoffsuspension sowie andererseits ein diskontinuierliches Austragen des auf die zulässige Schad stoffbelastung entkontaminierten Schlammes vorgenommen wird,
- - daß die aus der der Materialwäsche nachfolgenden Extraktionsfiltration/Naßoxidation und die aus der nach dem Bioreaktor folgenden Entwässerung resultierenden, stark- oder restkontaminierten Wässer in mehreren Pufferbehältern gesammelt und nachfolgend chargenweise einem weiteren Naßoxidationsreaktor zugeführt und intensiv im Bestrahlungs kreislauf üblicher UV-Strahlung ausgesetzt werden, bis nach Messung und Bewertung der Schadstoffbeladung eine Zuleitung zur Materialwäsche oder ein Einleiten in das Abwassernetz vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Waschung und
fortlaufende Fraktionstrennung von kontaminiertem Material in
einer durchgehenden Wasch-/Siebtrommel vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der
notwendigen Verweilzeit des zu reinigenden Materials die
Neigung der Wasch/Siebtrommel variabel eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material über eine übliche
Schurre in den rotierenden Waschteil der Waschtrommel
eingetragen und Waschwasser über eine in den Waschteil
ragende Düseneinheit eingebracht wird und mittels stift
förmiger Einbauten über den Umfang des Waschteils eine
intensive Durchmischung vorgenommen und diese Mischung aus
Waschwasser und Material kontinuierlich in den Siebraum
übergeleitet wird, wo diese entsprechend dem eingesetzten
Siebring in eine gewaschene Grobfraktion und eine schluff
haltige Waschwassersuspension getrennt und die gewaschene
Fraktion entsprechend dem Füllgrad des Siebraumes
kontinuierlich ausgetragen und die Waschsuspension unter dem
Siebraum gesammelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Waschwassersuspension
kontinuierlich einer Extraktionsfiltration/Naßoxidation
zugeführt und in eine klare Filtratphase abgetrennt wird,
die sofort einer UV-Lichtbestrahlung unter Einsatz eines
Oxidationsmittels ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die bestrahlte klare Filtratphase
unter Zugabe von üblichen Komplexbildnern durch eine
Fällungsstrecke, unter Abreicherung der Schwermetallkonzen
tration, geführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem
Waschwasserzulauf ein kontinuierliches Ausschleusen von
klarem Filtrat in Pufferbehälter erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein ständiger innerer Filtrat
umlauf zwischen Extraktionsfilter und Naßoxidation
aufrechterhalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der innere Filtratumlauf so
gewählt wird, daß dieser immer deutlich über dem Waschwasser
zulauf beziehungsweise der ausgeschleusten Filtratmenge
liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel
Wasserstoffperoxid und/oder Ozon sowie Sauerstoffatome
und/oder Hydroxylradikale zum Einsatz kommen.
11. Verfahren nach Anspruch 1, 5 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsmittelzudosierung
in den inneren Filtratumlauf zwischen Extraktionsfilter und
Naßoxidation oder direkt in den Waschwassersuspensionszulauf
oder den Extraktionsfilter vorgenommen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verfahrensstufen in
mobiler Bauart auf einer oder mehreren fahrbaren Einheiten in
modularer Anordnung durchlaufen werden, wobei die verschie
denen Moduleinheiten dem speziellen Anwendungsfall
zugeordnet, auswechsel- und austauschbar sind und in Reihe
und/oder parallel betrieben werden.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß bedarfsweise zusammenstellbar
Bodenwaschanlage (1) und/oder Extraktionsfiltration (2)
und/oder Naßoxidationsstufen (3), (6) und/oder Fällungs
strecke (23) und/oder Bioreaktor (4) mit Leitungsverbund,
Labor-, Steuer- und Austragseinrichtungen modulartig auf
einer oder mehreren fahrbaren Einheiten montiert ist, indem
der Bodenwaschanlage (1), bestehend aus Eintragseinrichtung,
Trommel mit Waschkammer (9) und Siebraum (10) sowie
Austragseinrichtungen, eine Extraktionsfiltration (2) mit
Naßoxidationsstufe (3) nachgeschaltet ist, welche einerseits
mit einem Bioreaktor (4) mit nachfolgender Entwässerung (5) und
andererseits über eine Fällungsstrecke (23) mit einer
weiteren Naßoxidationsstufe (6) verbunden ist und die
Leitungen für Prozeßwasserströme in einem Prozeßwasser
vorratsbehälter (7) zusammengeführt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Waschkammer (9) und der
Siebraum (10) der Bodenwaschanlage (1), als Trommel
ausgebildet, auf Gummiwalzen (8) im gleichen Takt rotieren.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Waschkammer (9) und
Siebraum (10) ein axial verstellbarer Trommelzwischenring (12)
angeordnet ist, der mit der Wasch-Sieb-Trommel (9), (10) fest
verbunden ist und Leitbleche aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens von
Waschkammer (9) zu Siebraum (10) wie 1/3 zu 2/3 ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Materialeintrages in
die Waschkammer (9) eine in die Waschkammer (9) hineinreichende
Verteilerdüseneinheit (11) für Wasser angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Waschkammer (9) und der
Siebraum (10) in den Innenraum ragende Einbauten, wie Stifte,
Bleche Scharen, aufweisen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Siebkammer (10) ein
mittels Nuten fixierter Siebring (13) angebracht ist, der
nach Entfernen des Trommelzwischenringes (12) entsprechend
den Erfordernissen der Fraktionstrennung wechselbar ausge
führt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Trommel ein
Auffangtrichter (15) für Waschsuspension so angebracht ist,
daß dieser über die gesamte Länge und die halbe Höhe des
Siebraumes (10) reicht.
21. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden des Auffang
trichters (15) eine Exzenterschneckenpumpe (16) für ablaufende
Waschsuspension befindet, welche über eine Rohrleitung mit
der Extraktionsfiltration (2) verbunden ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Wasch-Sieb-Trommel
mittels einer hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen
Schwenkeinrichtung (17) komplett neigungsverstellbar gelagert
ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Extraktionsfilter (2) im
unteren Teil eine Kegel- oder Pyramidenform aufweist und über
dem Boden der Filter (18) angeordnet ist, dessen wirksame
Filterfläche der Mantelfläche des Extraktionsfilters (2)
folgt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 23,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial für den
Filter (18) im Extraktionspuffer aus Metall oder Kunststoff
besteht und auf Stützkonstruktion oder Stützgewebe aufliegt,
vorzugsweise ein Metall- oder Kunststoffgewebe mit Maschen
weiten von 20 bis 250 µm oder ein Vlies ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 13, 22 und 23
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial des
Filters (18) formschlüssig mit der Stützkonstruktion verbunden
und leicht wechselbar angebracht ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß im Extraktionsfilter (2) eine
Druckluftzuführung (19) zentral bis oberhalb des Filters (18)
in einer Ringleitung geführt und/oder ein Rührwerk (20)
oberhalb des Filters (18) angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Extraktions
filters (2) mindestens eine Pumpe (21) für klare Filtratphase
angeordnet ist, welche als Membran- und/oder Exzenter
schnecken- und/oder Kreiselpumpe ausgebildet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß im Extraktionsfilter (2) zentral
über dem Filter (18) ein Diffusor (22) für überwiegend feste
Bestandteile (Filterkuchen) mit Verbindung zum Bioreaktor (4)
installiert ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Apparat/Behälter
der jeweiligen Verfahrensstufe,
- - Bodenwäsche (1),
- - Extraktionsfiltration (2)/Naßoxidation (3)/Fällungsstrecke (23)
- - Bioreaktor (4)
- - Prozeßwasserbereitstellung/Naßoxidation (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997123607 DE19723607C2 (de) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden und Schlämme und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1997123607 DE19723607C2 (de) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden und Schlämme und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE19723607A1 true DE19723607A1 (de) | 1998-12-10 |
DE19723607C2 DE19723607C2 (de) | 2002-04-04 |
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ID=7831503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1997123607 Expired - Lifetime DE19723607C2 (de) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Verfahren zur Sanierung schadstoffbelasteter Böden und Schlämme und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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