DE19927134A1

DE19927134A1 - Verfahren und Anlage zur Reinigung von quecksilberkontaminierten Böden und Schlämmen

Info

Publication number: DE19927134A1
Application number: DE1999127134
Authority: DE
Inventors: Josef Merai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-21

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Dekontaminierung von mit Quecksilber verseuchten Böden und Schlämme, sowie eine stationäre und mobile Anlage zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Dabei werden die physikalischen Eigenschaften des Quecksilbers: Leichte Verdampfung und großes spezifisches Gewicht ausgenutzt. Der mit Quecksilber verseuchte Boden und Schlämme werden in einem geschlossenem System aufgeheizt. Dadurch wird das Quecksilber in gasförmigem Zustand versetzt. Der Boden (Schlämme) können damit das System gereinigt verlassen. Die Verdampfungsgase werden aus der Luft mittels Kaltwasser ausgewaschen und das Quecksilber auskondensiert. Die Luft kreist in geschlossenem System, wird wieder aufgewärmt und durch den Drehrohrofen geführt. Das Quecksilber setzt sich durch sein hohes Gewicht auf den Boden des Wäschers und wird von dort aus zur Wiederverwertung abgezapft. Das Verfahren ist auf mit Quecksilber kontaminierten Böden wie auch auf Schlämmen anwendbar. Die mobilen Anlagen werden vorzugsweise auf schwimmenden Unterlagen - Schiffen, Flöße usw. angebracht.

Description

Bei der Industrie fallen oft Böden oder Schlämme an, die mit Quecksilber kontaminiert sind.

Es ist bekannt, dass Quecksilber giftig ist, deshalb müssen die mit Queck silber verseuchten Böden und Schlämme neutralisiert, d. h. vom Quecksilber gereinigt werden.

Weiterhin ist bekannt, dass Quecksilber ein leichtflächiges Schwermetall ist, das bereits bei Zimmertemperatur beginnt zu verdampfen. Der Umgang mit Quecksilber muss derart sorgfältig erfolgen, dass keine Quecksilberdämpfe in die Luft gelangen können.

Das Einatmen von Quecksilber kann zu Vergiftungserscheinungen, im schlimm sten Falle zum Tod führen.

Bekannt ist, dass die Reinigung von quecksilberverseuchten Böden und Schläm me z. Zt. durch Auswaschen und nachträglichen chemischer Behandlung erfolgt.

Dieses Verfahren ist umständlich, nimmt lange Zeit in Anspruch und ist des halb kostenintensiv.

Darüber hinaus kann nicht ausgeschlossen werden, dass Reste von Quecksil ber in dem ausgewaschenen Boden bzw. Waschwasser verbleiben und dadurch in die Umgebung gelangen.

Die Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Verfahren und Anlage zu Verfügung zu stellen, womit die mit Quecksilber kontaminierten Böden und Schlämme schnell, wirkungsvoll, sicher und preisgünstig gereinigt werden können:

- Das Verfahren soll die Abtrennung des Quecksilbers ohne die Gefährdung von Gesundheit und Leben ermöglichen,
- das Verfahren soll eine 100-ige Reinigung garantieren,
- das Quecksilber soll derart abgetrennt werden, dass eine industrielle Verwertung dieses möglich wird,
- das Verfahren soll preisgünstig sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäss Patentansprüche 1-9.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage zur Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens gemäss Patentansprüche 10-13.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine mobile Anlage zur Durchfüh rung des erfindungsgemässen Verfahrens vorzüglich auf schwimmenden Unter bau gemäss Patentansprüche 12-13.

Das erfindungsgemässe Verfahren macht sich zwei Eigenschaften des Quecksil bers zu Nutze:

- Durch die Leichtflüchtigkeit des Materials ist Quecksilber leicht zu ver dampfen und
- durch den grossen spez. Gewichtsunterschied zwischen Wasser und Quecksil ber kann das kondensierte Schwermetall leicht vom Wasser getrennt werden.

Aus diesem Grund sieht das erfindungsgemässe Verfahren einen geschlossenen Kreislauf vor, in dem der kontaminierte Boden oder Schlämme eingeführt, unter ständiger Umschichtung des Materials auf hoher Temperatur - vorzugsweise auf etwa 200°C - aufgewärmt wird.

Der Siedepunkt des Quecksilbers liegt bei 356,9°C. Aber auch schon unter die ser Temperatur verdampft das Quecksilber aus dem Boden vollständig, wird Gas förmig und vermischt sich mit der Trocknungsluft.

Der nunmehr vom Quecksilber gereinigter Boden oder Schlämme können aus dem System abgetrennt werden. Das Quecksilber befindet sich jetzt in der Verdam pfungsluft.

Die Luft wird in einem Abluftwäscher mittels Kaltwasser ausgewaschen, dadurch vom Staub gereinigt und abgekühlt. Durch die Abkühlung kondensiert sich das Quecksilber aus und nimmt wieder eine flüssige Form auf.

Quecksilber hat das Mehrfache an spez. Gewicht als das Wasser, deshalb setzt sich das Metall auf dem Boden des Wäschers ab. Da alle weitere eventuelle Ver unreinigungen, wie Schlamm wesentlich leichter als Quecksilber sind, sondiert sich durch diesen Gewichtsunterschied das Quecksilber selbst ab und kann als reines Metall vom Boden des Wäschers abgezapft werden.

Zur ständigen Kühlung des Waschwassers wird ein Kühlaggregat eingesetzt, das die Wärme aus dem Waschwasser abzieht und überträgt durch einen Wärmetauscher auf die Verdampfungsluft. So wird die von einem Ventilator weiterbeförderte Luft vorgewärmt, bevor diese in einem zweiten Wärmetauscher mittels Verbren nungsgasen oder sonstige Wärmequelle auf die gewünschte Verdampfungstemperatur aufgeheizt wird.

Die Verdampfungstemperatur muss keinesfalls 356,9°C betragen. Je nach Körnungs struktur des Bodens bzw. Schlämme, der Grad der Verschmutzung mit Quecksilber und Verdampfungszeitdauer kann die Verdampfungstemperatur wesentlich niedri ger, z. B. bei ca. 200°C liegen.

Beschreibung einer erfindungsgemässen Anlage

Angenommen wird, dass der quecksilberverseuchte Boden oder Schlämme in Conta iner oder andersweite Behälter gelagert sind. Von hier aus wird das verseuchte Material mit geeigneten Einrichtungen in die Anlage befördert.

Dies kann z. B. durch Anheben und Entleeren eines Containers in einen, der Anlage zugehörigen Trichter erfolgen.

Der Boden (Schlämme) werden in einen Drehrohrofen gefüllt. Je nach Beschaf fenheit des Bodens kann die Zerkleinerung grösserer Stücke (Steine, Beton brocken) erforderlich werden.

Als Option ist deshalb ein Grobsieb vorgeschaltet wo der Boden durchgelassen wird. Der Überkorn wird mit geeigneten Zerkleinerungsaggregaten z. B. Hammer mühle, Doppelbackenbrecher, Scheibenseparator usw. zerkleinert.

Dem Drehrohrofen ist ein Wärmeerzeuger vorgeschaltet, in dem durch Verbrennung von Erdgas, Heizöl, Holz oder sonstige Energieträger die für die Verdampfung erforderliche Wärme erzeugt wird.

Wahlweise kann die Wärme auch aus Abfallwärme der Industrie, z. B. aus Rauch gasen, Sattdampf oder anderen Quellen stammen.

Über einem Wärmetauscher wird die für die Verdampfung erforderliche Luft auf gewärmt. Die Heißluft zirkuliert in geschlossenem Kreislauf um zu verhindern, dass Quecksilberdämpfe in die Umgehungsluft gelangen.

Die Verbrennungsgase verlassen über einem Kamin das System, nachher ihnen die Wärme abgenommen wurde.

Durch die ständige Umschichtung des Bodens (Schlämme) in dem Drehrohrofen wird eine optimale Verdampfung garantiert. Der Drehrohrofen arbeitet kontinuierlich, wahlweise auch chargenweise. Auf jedem Fall wird darauf geachtet, dass der Luftkreislauf nicht undicht wird.

Die mit Quecksilber- und Wasserdampf gesättigte Luft passiert den Kondensator. Hier wird die Abluft über Spezialdüsen mit Kaltwasser ausgewaschen und abge kühlt. Dabei wird Quecksilber wieder in flüssigem Zustand versetzt. Der aus gewaschene Staub aus der Luft setzt sich in Form von Schlamm ebenfalls auf dem Boden des Wäschers ab. Wegen dem grossen Gewichtsunterschied setzt sich jedoch das Quecksilber sauber auf dem Boden des Behälters ab.

Das Quecksilber wird aus einer Vertiefung des Bodens des Behälters abschnitts weise abgezapft und in Fässern gefüllt um wieder zu verwerten oder auf Sonder mülldeponie abgelagert zu werden.

Die gereinigte Luft zieht ein Ventilator aus dem Wäscher ab und führt sie zum Wärmeerzeuger zurück.

Um die Aufwärmung des Waschwassers zu vermeiden sieht die erfindungsgemässe Anlage ein geeignetes Kühlaggregat, z. B. eine Wärmepumpe oder Ähnliches vor. Das Aggregat gibt seine, aus dem Waschwasser aufgenommene Wärme einem Wärme tauscher über, womit die Verdampfungsluft vorgewärmt wird.
(Siehe auch Fig. 1: Fließschema).

Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemässen Anlage ist die Möglichkeit, die se stationär oder mobil zu benutzen. Bei mobiler Anlage werden von allen mög lichen Fahrzeugen Schiffe, Flöße od. Ähnliches bevorzugt. Mit diesen kann die Reinigung des Bodens im Hafen oder auch auf hoher See erfolgen.

Zeichenerklärung Fig. 1

1

Behälter mit kontaminiertem Boden

2

Grobsieb (Option)

3

Brecherwerk (Option)

4

Drehrohrofen

5

Behälter mit gereinigtem Boden

6

Abluftwäscher mit Umwälzpumpe und Wasserbehälter sowie Wasserabstreiferlamellen

7

Düsenstöcke

8

Waschwasser

9

Abgesetztes Quecksilber

10

Quecksilber-Behälter

11

Geschlossene Luftleitung

12

Wärmetauscher

13

Behälter für Energieträger (Heizöl, Erdgas, Holz usw.)

14

Warmlufterzeuger

15

Kamin für Abgasen

16

Verdampfungs-Luftleitung

17

Kühlaggregat

18

Abluftleitung

19

Ventilator

20

Wärmetauscher (Luftvorwärmung)

21

Frischluftzufuhr zum Brenner

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von mit Quecksilber kontaminierten Böden oder Schlämmen, dadurch gekennzeichnet, dass der zu reinigende Boden oder Schlämme in einem dazu geeigneten Behälter unter ständiger Umschichtung aufgeheizt werden, wobei das Quecksilber aus flüssiger in gasförmiger Phase versetzt wird, das dadurch entstandene Luft-Quecksilberdampf-Ge misch in einer Kühlanlage abkühlt und auskondensiert und das so abson diertes Quecksilber vom Boden des Kühlers zur Wiederverwertung oder Deponierung abzapft, den gereinigten Boden aus dem System absondiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung des Quecksilbers in einem geschlossenem System durch Zuführung von Heiß luft erfolgt, deren Temperatur bei 200°C liegt, wobei die Temperatur ab hängig von der Körnungsstruktur des Bodens oder Schlämme, der Grad der Kontaminierung oder Zeitdauer des Verdampfens auch höher oder niedriger sein kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bedarf zur Zerkleinerung von grösseren Bodenteilen (Steine, Betonblöcke usw.) ein Grobsieb und eine Zerkleinerungseinrichtung vorgeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die gesättigte Verdampfungsluft in einem Abluftwäscher mittels Kaltwasser ausgewaschen, dadurch abgekühlt und auskondensiert wird, damit das Quecksilber wieder in flüssigem Zustand versetzt, das durch seinem höheren spez. Gewicht sich am Boden des Wäschers sammelt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Luft abgetrennte Quecksilber aus dem Wäscher abgezapft und in geeigneten Be hälter gelagert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungs luft aus dem Abluftwäscher abgezogen und zur Wiederverwertung zum Wärme erzeuger zurückführt, dort mittels vorhandenen Wärmequellen erneut auf wärmt und zur Verdampfung wiederverwertet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung des Waschwassers ein Kälteaggregat verwendet wird, der seine, aus dem Waschwasser abgewonnene Wärme einem Wärmetauscher übergibt, mit der die Verdampfungsluft vorgewärmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdampfungs wärme sowohl Rauchgase aus der Verbrennung von Primärenergieträgern (Erd gas, Heizöl, Holz usw.) wahlweise auch Abfallwärme der Industrie (z. B. Rauchgase, Sattdampf usw.) eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren entweder in stationären oder in mobilen Anlagen ausgeführt wird.

10. Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens lt. einer oder mehreren Patentansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlage zur Aufnahme und Sortierung des verseuchten Bodens über einen Grobsieb (2) und Zerkleinerungseinrichtung (3) verfügt (Hammermühle, Doppelbackenbrecher, Scheibenseparator usw.), womit evtl. vorkommende grössere Teile des Bodens (Steine, Betonbrocken usw.) zerkleinert werden können,
dass die Analge über einem Drehrohrofen (4) verfügt, der mit entspre chenden Einfüll- und Entleerungsvorrichtung zur Einfüllung und Entlee rung des Bodenmaterials, sowie Zu- und Ableitungsvorrichtung für Heiß luft verfügt, die erlauben die Luft derart durch den Drehrohrofen zu führen, dass keine Heißluft unkontrolliert in die Umgebung entweihen kann,
dass die Anlage eine Eirichtung (14) aufweist, womit aus einem Behäl ter (13) durch Verbrennung von Heizöl, Erdgas, Holz oder sonstige Primär energieträger Heißgase erzeugt werden können,
dass die Anlage über einem Wärmetauscher (12) verfügt, womit die erzeug te Heißgase - wahlweise mittels aus der Industrie gewonnene Abfallwärme - die durch einem geschlossenen Kreislauf geführte Verdampfungsluft auf heizen können,
dass die Anlage einen Kamin (15) zur Ableitung der Verbrennungsgase nach dem Wärmetauscher aufweist,
dass die Anlage über eine Abluftwaschanlage (6) verfügt, wo mittels Spe zialdüsen (7) der Staub aus der Luft ausgewaschen und die Abluft abge kült wird und auf diese Weise die Quecksilber- und Wasserdämpfe wieder in Flüssigphase überleitet werden. Der Abluftwäscher besitzt einen Auf fangbecken mit Waschwasser, (8) das mittels Umwälzpumpe an die Spritz düsen gepumpt wird sowie mit Abzapfvorrichtung aus einer Vertiefung des Behälterbodens zum Einsammeln des kondensierten Quecksilbers (9) ver fügt, mit Wasserabstreifer-Lamellen ausgestattet ist, in geschlossener Form,
dass die Analge über einem geschlossenen Auffangbehälter verfügt um das auskondensierte Quecksilber aufzufangen,
dass die Anlage wärmeisolierte, luftdichte Luftleitungen (11) aufweist um die gereinigte Luft vom Wäscher zu den Drehrohrofen zurückzuführen mit Thermostat, um die Temperatur der Luft konstant zu halten,
dass die Anlage mit einem Kälteaggregat (17) ausgestattet ist, um die Waschwassertemperatur niedrig zu halten mit einem Wärmetauscher (20) ver bunden, wo die von dem Waschwasser abgenommene Wärme dem Luftkreislauf übertragen und damit die Verdampfungsluft vorgewärmt wird,
dass die Anlage einen Ventilator (19) aufweist, womit die Verdampfungs luft in Kreislauf gehalten wird.

11. Anlage nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese sowohl kontinuierlich wie auch chargenweise betrieben wird.

12. Anlage nach Patentanspruch 10-11, dadurch gekennzeichnet, dass diese so wohl stationär wie auch mobil betrieben wird.

13. Analge nach Patentansprüche 10-11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Er reichen der Mobilität als Tragekonstruktion eine schwimmende Unterlage, vorzugsweise Schiff, Floß od. Ähnliches verwendet wird.