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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches
sowie die Verwendung der bei diesem Verfahren anfallenden Rückstände bzw. Aschen..
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Nach einem Verfahren gemäß DE-PS 33 14 969 wird eine Bindemittelsuspension
auf Basis eines ausgefaulten Klärschlammes oder anderen Wasserschlammes gegebenenfalls
mit Zuschlagstoffen, wie getrocknetem Herbstlaub, dem Extraktionsrückstand solchen
Herbstlaubes und/oder alkalisch wirkenden Zuschlagstoffen, vorzugsweises in Gegenstrom
durch die zu reinigenden heißen Abgase geführt, wobei vorzugsweise der mit Schadstoffen
beladene Klärschlamm durch reduzierendes Rösten und/oder elektrolytisch isoliert
werden kann.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, dieses Verfahren bezüglich
des am Ende des Verfahrens anfallenden beladenen Klärschlammes zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird so vorgegangen, daß man die mit Schadstoffen
beladene Bindemittelsuspension mit kohlenstoffhaltigem Material vermischt, trocknet
und abtrennt und die daraus erhaltene Asche entweder in wäßriger Suspension oder
als alleiniges Sorbens oder zusammen mit der Bindemittelsuspension mit den Abgasen
kontaktiert. Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn man die beladene Aschesuspension
wiederum mit kohlenstoffhaltigem Material abbrennt und das erhaltene Aschesorbens
wieder einsetzt.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß auch schadstoffbeladene
Wasserschlämme bzw. deren wäßrige Suspensionen bei Zusatz von nicht nur Herbstlaub
bzw. dessen Extraktionsrückstand, sondern auch von Stroh oder Müll gleichermaßen
zu Brennziegeln verarbeitet werden können.
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Wird die Asche aus solchen Brennziegeln in wäßriger Suspension allein
verwendet oder einer Schlammsuspension zugesetzt, so wird - wiederum überraschend
- eine gute schadstoffsorbierende Wirkung erzielt. Solche Aschen reagieren nämlich
in wäßrigen Suspensionen alkalisch und nicht sauer, was angesichts der ursprünglichen
S02-Beladung der zur Brennziegelherstellung verwendeten Schlämme eher zu erwarten
gewesen wäre.
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Offenbar wandelt sich ein Teil der Inhaltsstoffe aus dem Feststoffzusatz
und dem Schlamm in gebrannte Oxide um, die in der Suspension alkalische Puffer darstellen.
Außerdem findet wahrscheinlich mit Hilfe der kohlenstoffhaltigen Inhaltsstoffe des
Ziegels ein reduzierender Aufschluß der bei der Beladung der Schlammsuspension entstandenen
Verbindungen statt.
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Setzt man derartige Aschen einer Schlammsuspension zu, so addieren
sich die Sorptionsaktivitäten der beiden Bestandteile, Schlamm und Asche, indem
die Akalität beträchtlich heraufgesetzt wird; die nun chemisch reduzierten Inhaltsstoffe
weisen insbesondere für die Aufnahme von SO, und anderen Schadstoffen wie NOx wesentlich
erhöhte Aktivitäten auf.
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Für die Praxis besteht somit ein sehr wichtiger Zusammenhang zwischen
der Abgasreinigung durch Schlämme und der Herstellung von Brennziegeln aus Schlamm
und Abfallfeststoff:
Geht man nämlich zunächst vom Einsatz wäßriger
Schlammsuspensionen zur Bindung von SO2 und anderen Schadstoffen der Abgase aus,
so erhält man eine mit diesen Schadstoffen beladene Suspension. Setzt man Feststoffabfall
der genannten Art hinzu, so lassen sich Brennziegeln herstellen, diesmal mit einer
Schlammsuspension, bei der die Aufnahme von Schadstoffen bereits erfolgt ist.
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Brennt man solche Ziegel unter Wärmegewinn ab, so sind in den Rauchgasen
dieser Verbrennung weder S02 noch H2S noch andere schädliche Gase beobachtet worden.
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Die so gewonnene Asche wird nun als besonders wirksames Sorbens dem
Suspensionskreislauf der Abgasreinigung zugeführt, gegebenenfalls unter Zusatz von
Wasser. Dadurch vermehrt sich die schadstoffbindende Sorptionsmasse laufend und
wird wesentlich aktiver. Die umlaufende Suspension zieht man von Zeit zu Zeit ab
und beginnt mit dem Zyklus von neuem.
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Aus solchen beladenen Suspensionen werden auch nach dem Abtrocknen
nach Zusatz starker Säuren wie Schwefelsäure keine Gasentwicklung oder Gerüche wahrgenommen.
Dies läßt den Schluß zu, daß bei der Schadstoffbeladung der Schlämme insoweit nur
unzersetzliche Verbindungen entstehen, deren Deponie gefahrlos erfolgen kann. Falls
durch den mehrfachen Umlauf der Suspension die darin aufgenommenen Schadstoffe so
angereichert worden sind, daß eine Gewinnung brauchbarer Produkte lohnend ist, wird
man die Aufbereitung der beladenen Massen einer Deponie vorziehen.
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Überraschend ist ferner, daß der schadstoffbindende Vorgang nicht
nur wiederholt werden kann, sondern daß die Asche allein, also ohne Schlammbestandteile,
als wäßrige Suspension ein in gleicher Weise aktives Sorbens darstellt.
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Man kann also nach der ersten Schadstoffabsorption mittels einer ausschließlich
aus Schlamm bestehenden Suspension dieselbe nach der Schadstoffbeladung mit kohlenstoffhaltigen
Abfallstoffen, wie Herbstlaub oder dessen Extraktionsrückstand zu Brennziegeln verarbeiten,
diese unter beträchtlichem Wärmegewinn verbrennen und aus der daraus erhaltenen
Asche wäßrige Suspensionen herstellen, die dann gleichermaßen schadstoffabsorptiv
gegenüber denn Abgasen wirken.
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Die nun ausschließlich aus Asche und Wasser bestehende beladene Suspension
wird wieder mit kohlenstoffhaltigen Abfällen versetzt, zu Brennziegeln verarbeitet
und abgebrannt, wobei erneut weiter Asche-Feststoff für die Absorptionssuspension
erhalten wird. Dieser Vorgang ist wiederholbar, solange dafür gesorgt ist, daß zur
Bildung der Brennziegel genügend klebende Substanz vorhanden ist. Diese kann aus
Schlamm, nicht extrahiertem Herbstlaub oder anderen auch abfallartigen Bindemitteln
bestehen.
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Die Aschesuspension ist gleich den Schlammsuspensionen sowohl zur
Bindung von S02 als auch von anderen Schadstoffen im Abgase fähig. Man kann daher
diesen Wiederholvorgang auch als eine schrittweise stattfindende Regeneration und
Vermehrung der schadstoffbindenden Substanzen auffassen.
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Der besondere Vorteil dieses Vorgehens besteht im wesentlichen darin,
daß durch die Veraschung der Ausgangsabfallstoffe deren Volumen und Gewicht immer
geringer wird, so daß eine Enddeponie ungleich geringere Platzbedürfnisse hat als
eine Deponie der Ausgangsstoffe, wenn nicht durch die wiederholte Schadstoff zugabe,
sei es aus den zugesetzten Ausgangsabfällen oder aus den Abgasen, letztlich eine
derartig hohe Konzentration der Schadstoffe entsteht, die dieselben abbau- und gewinnwürdig
macht, und daher eine Deponie ganz entfällt.
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Wenn man das Verfahren so durchführt, daß man die Abgasreinigung in
einem gleichzeitig als Esse wirkenden Reinigungsabsorber durchführt, können die
bislang sehr hoch ausgeführten Schornsteine kürzer ausgebildet werden oder gänzlich
anders z.B. zur Gewinnung von Abgaswärme gestaltet werden.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert
werden.
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Beispiel Elbbaggerschlick wurde durch mehrmaliges Aufschlämmen, Absetzenlassen
des Sandes und Auslauf der überstehenden Phase in einem Schlämmzylinder nach Atterberg
von einem Sandanteil befreit und zu einer wäßrigen Suspension mit etwa 7,5 % Trockensubstanz
aufgearbeitet. 75 ml der Suspension wurden in eine 100 ml-Waschflasche=Reaktionsgefäß
gegeben, in die eine Fritte eingesetzt war, so daß die Säule der Suspension etwa
9 cm hoch war. Der Waschflasche nachgeschaltet war eine 100 ml-Waschflasche + Fritte
mit Jodstärkelösung, dieser nachgeschaltet ein Durchflußmesser und eine Wasserstrahlpumpe.
Dem Reaktionsgefäß vorgeschaltet war eine Vorrichtung, die ein Kraftwerksabgas simulierend
herstellte, indem ein Luftstrom über einen Blasenzähler mit SOL dosierend beladen
wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit der mit 1 Gew.% S02 beladenen Luft betrug 1
1/min.
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Die Schlicksuspension im Reaktionsgefäß absorbierte das durchströmende
S02 vollständig. Die S02-Absorption wird bestimmt durch die Entfärbung einer blauen
Jodstärkelösung, die von den ersten Spuren S02, die im Reaktionsgefäß nicht mehr
absorbiert werden, sofort auftritt Auf diese Weise ist die "Standzeit" oder Aktivität"
der Schlicksuspension meßbar.
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Es wurde festgestellt, daß die Suspension nach einiger Zeit regeneriert;
d.h. selbst wenn ein erster S02-Durchbruch erfolgt war, wurde nach einer Wartezeit
von 24 Stunden wieder zusätzliches S02 aufgenommen. Dieser Vorgang ließ sich etwa
10 Mal wiederholen, wobei die Aufnahmefähigkeit nur langsam nachließ.
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Insgesamt nahm die Suspension mit einer Trockensubstanz von 5954 mg
nach 10 Durchgängen 1476,3 mg SO, auf, d.h.
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24,8 Gew.% SO2. Der pH-Wert der Suspension fiel dabei von 7,7 auf
4,0 ab. Nach der Absorption war die Suspension völlig geruchlos, insbesondere war
kein SO2 wahrnehmbar; auch nach starker Ansäuerung war keine Gasentwicklung zu beobachten.
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Die mit SO, beladene Suspension des Schlicks wurde mit einem Herbstlaub-Extraktionsrückstand,
der nach mehrstufiger Extraktion des Laubes gemäß DE-PS 32 43 282 erhalten worden
war, in einem Gewichtsverhältnis Laub : Schlicksuspension von 1 : 6,65 versetzt
und innig durchmischt bis eine knetbare Masse erhalten wurde, die zu 3 kleinen Brennbriketts
geformt wurde. Die Briketts trockneten schnell innerhalb von 4 Tagen an Luft und
hatten bei einem Restwassergehalt von etwa 8 Gew.% ein Einzelgewicht von etwa 5
g.
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Die Brennziegel wurden in einem Ni-Tiegel, dessen Boden mit mehreren
kleinen Löchern versehen war, mit einer heißen Bunsenflamme entzündet. Das Brikett
zündete nach etwa 2 min. und brannte von selbst 4,5 min, mit gelber Flamme weiter.
Nach dem Erlöschen der Flamme glühte das Brikett flammenlos ähnlich wie Holzkohle
unter weiterer starker Wärmeabgabe noch 18,25 min. weiter. Nach dem Erkalten wurden
33 Gew.% Asche, bezogen auf das Trockengewicht des
eingesetzten
Briketts, erhalten. Diese Asche wurde mit starken Säuren versetzt und entwickelte
deutlich wahrnehmbar H2S.
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Die so erhaltene Asche wurde zu einer 6,27 Eigen wäßrigen Suspension
aufbereitet und analog der ursprünglichen Schlicksuspension in der gleichen Apparatur
mit S02 behandelt. Die Aschesuspension nahm, bezogen auf die Trockensubstanz der
Asche, insgesamt 29,8 Gew.% SOL auf, wobei der pH-Wert der Suspension von 9,0 auf
3,0 fiel. Nach der Beladung war die Suspension geruchlos; auch nach starkem Ansäuern
entstanden keine Gase.
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Dieser Gesamtvorgang wurde noch zweimal wiederholt, wobei die folgenden
Ergebnisse erhalten wurden: Dritte 802 Behandlung: Aschesuspension: 7,73 Gew.% TS
S02-Aufnahme: 20,9 % Brennziegelbereitung: Nicht extrahiertes Laub : Suspension
= 1 : 5,5
Vierte SOL Behandlung: Aschesuspension: 3,85 Gew.% TS SO2-Aufnahme: 22,5 % Brennziegelbereitung:
Suspension : extrahiertes Herbstlaub : Klärschlamm = 10 : 1 : 0,5
Das obige Beispiel zeigt, daß man zuerst nur mit einer Bindemittelsuspension
die Schadstoffe absorbieren kann, die dann - wenn sie nach mehrmaliger Umwälzung
voll mit Schadstoffen beladen ist - zusammen mit kohlenstoffhaltigem Material verbrannt
wird, worauf in einer zweiten Abgasbehandlung nur die Asche ebenso erfolgreich als
Bindemittelsuspension eingesetzt werden kann. Die als Sorbens wirkende Asche kann
durch weitere Asche ergänzt werden, bis es zweckmäßig ist, zur Erhöhung der Klebkraft
wieder Klärschlamm oder andere Schlämme zuzusetzen. Letztlich lassen sich auch Abfallaschen
anderer Herkunft einsetzen, bzw.
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kann die in einer Anlage angefallene beladene Klärschlammsuspension
in einer weiteren Anlage mit kohlenstoffhaltigem Material zu Briketts verarbeitet
und in einer dritten Anlage zur Energiegewinnung verbrannt werden, worauf die so
erhaltene Asche in einer anderen Anlage als Sorbens in einer Bindemittelsxuspension
verwendet wird.