DE3815507A1 - Verfahren und anlage zum dekontaminieren von mit toxischen organischen verbindungen verseuchtem material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Dekon­ taminieren von mit toxischen organischen Verbindungen verseuch­ tem Material, bei dem das Material in einem Drehofen erhitzt wird, um die toxischen Verbindungen thermisch zu zerstören bzw. abzu­ bauen, und bei dem die gasförmigen Reaktionsprodukte von den festen Reaktionsprodukten getrennt und in einer Brennkammer ver­ brannt werden.

In vielen Industriestaaten, aber auch in sog. Entwicklungslän­ dern, gibt es größere und kleinere Flächen oder Gebiete, die mit hochtoxischen organischen Stoffen verunreinigt oder vergiftet sind. Die gefährlichsten dieser hochtoxischen organischen Verbindungen gehören zu der aus Polychloriphenylen (PCB′s), Dioxinen, darunter Tetrachlordibenzodioxin (TCDD), Furanen und polyzyklischen aro­ matischen Kohlenwassersoffen (PAH′s) bestehenden Gruppe. Die Gefährlichkeit dieser Stoffe für die Gesundheit des Menschen ist zum Teil erst in den letzten Jahren festgestellt worden. Zuvor wurden aber zum Teil jahrzehntelang in der chemischen Industrie Abfälle produziert, die diese hochtoxischen Substanzen enthielten. Diese Abfälle wurden meist in flüssiger oder fester Form in Deponien gelagert oder in Abwasserteiche oder Schlammbecken oder Lagunen gepumpt, wo sie sich zum größten Teil heute noch befinden. Es gibt andere, relativ großflächige Gebiete, in denen die ganze Erdoberfläche durch Gas- und Staubemissionen, die mit den hoch­ toxischen Substanzen verunreinigt waren, verseucht ist.

Aus ökologischen und gesundheitlichen Gründen ist es daher dringend notwendig, die verseuchten Gebiete durch entsprechen­ de Behandlung des gesamten vergifteten Bodens und Gesteins, der vergifteten Gewässer und Abwässer und der vergifteten Abfälle und Schlämme zu dekontaminieren. Da es sich um riesige Mengen vergifteten Materials handelt, kommt es für eine Realisierung ent­ sprechender Rekultivierungsprogramme entscheidend darauf an, Verfahren und Anlagen anzuwenden, die mit technisch und wirt­ schaftlich vertretbarem Aufwand, und das bedeutet mit möglichst geringem Energiebedarf bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad durch­ führbar sind.

Wegen der außerordentlich hohen Toxizität der genannten Stoffe und Verbindungen darf nämlich der unvermeidbar in den behandel­ ten Materialien verbleibende Rest an toxischen Substanzen die Konzentration von 1 ppb (parts per billion) nicht überschreiten. Erst wenn dieser Grenzwert erreicht oder unterschritten wird, kann das verseuchte Material wiederverwendet oder einer Nutzung zugeführt werden.

Ein bekanntes Verfahren zum Dekontaminieren von mit toxischen organischen Verbindungen verseuchtem Material, das sich aber noch im Versuchsstadium befindet und, soweit bekannt, noch nicht ge­ werblich angewandt wird, ist das Extraktionsverfahren. Bei die­ sem Verfahren wird versucht, entweder mit Hilfe organischer Löse­ mittel, mit Hilfe von Wasserdampf oder mit Hilfe von organischen Lösemitteln und Wasserdampf gemeinsam die toxischen Substanzen aus den verseuchten Materialien zu extrahieren und dann aus den Extrakten beispielsweise durch Verdampfen des Lösemittels oder des Wassers abzutrennen. Dieses Verfahren ist jedoch mit vielen Nachteilen behaftet: Der Wirkungsgrad des Verfahrens ist zu gering, um den geforderten Grenzwert von 1 ppb zu erreichen; die zur Extraktion erforderlichen organischen Lösemittel sind ihrerseits in aller Regel giftig und dürfen aufgrund gesetzlicher Bestimmun­ gen weder in die Erde, noch in das Wasser, noch in die Luft abgegeben werden; die organischen Lösemittel müssen aus der damit behandelten Erde durch eine thermische Behandlung wieder ausgetrieben, in einer entsprechenden Vorrichtung kondensiert und somit rückgewonnen werden, wozu ein hoher Energieaufwand erfor­ derlich ist.

Ein anderes bekanntes Verfahren zum Dekontaminieren von mit toxischen organischen Verbindungen verseuchtem Material ist die Verbrennung. Bei diesem Verfahren wird das kontaminierte Material in einem Ofen, meist in einem direktbeheizten Drehofen, auf eine Temperatur von weit über 1000°C erhitzt und das dabei erzeugte Rauchgas bei einer nochmals erhöhten Temperatur von etwa 1200°C und mit einer Verweilzeit von mindestens 2 Sekunden thermisch "gecrackt", um die thermisch sehr stabilen toxischen Verbindungen irreversibel zu zerstören.

Auch dieses bekannte Verfahren ist mit schwerwiegenden Nach­ teilen verbunden: Das Erhitzen großer Materialmengen auf Tem­ peraturen von 1000 bis 1200°C erfordert einen enorm hohen Brenn­ stoffeinsatz, und zwar nicht nur wegen der hohen Temperaturen allein, sondern auch weil die Verbrennung bei derart hohen Tem­ peraturen sehr viel Sauerstoff erfordert, also viel Luft in den Verbrennungsraum transportiert und aufgeheizt werden muß. Dabei wird zwangsläufig ein hoher Ballastanteil mitgeführt, der ebenfalls auf diese hohen Temperaturen erhitzt werden muß, nämlich der Luftstickstoff, der am Verbrennungsvorgang nicht beteiligt ist. Der spezifische Energiebedarf ist bei diesem Verfahren also äußerst hoch, wodurch das Gesamtverfahren unwirtschaftlich wird. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verbrennungsverfahrens besteht darin, daß die zumeist feucht in den Verbrennungsofen gelangen­ den Materialien aufgrund der starken Wärmestrahlung im Ofen sehr schnell oberflächlich verkrusten. Durch die Verkrustung wird die Oberfläche der Materialien immer dichter und damit immer undurchlässiger für Gase, die aus dem Innern des Materials aus­ getrieben, in die Ofenatmosphäre gelangen und von dort abgezogen werden sollen. Durch die Verkrustung des Materials wird also eine wirksame Dekontaminierung verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Dekon­ taminieren von mit toxischen organischen Verbindungen verseuch­ tem Material zu schaffen, das gegenüber den bisher bekannten Ver­ fahren wirtschaftlicher ist, einen geringeren Energiebedarf aufweist und einen besseren Wirkungsgrad besitzt, wobei gleichzeitig die Konzentration des behandelten Materials an toxischen organischen Verbindungen auf 1 ppb oder darunter gesenkt wird. Ferner soll mit der Erfindung eine Anlage zum Dekontaminieren von mit toxi­ schen organischen Verbindungen verseuchtem Material geschaffen werden, mit der das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und wirtschaftliche, gleichzeitig aber wirksame Weise durchgeführt werden kann. Schließlich soll mit der Erfindung eine Anlage zum Dekontaminieren von mit toxischen organischen Verbindungen ver­ seuchtem Material geschaffen werden, die mobil ist und im Falle eines Unglücks oder einer Katastrophe rasch zum Einsatzort ge­ bracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ther­ mische Behandlung des verseuchten Materials in zwei Stufen erfolgt, nämlich einer ersten Stufe, bei der das verseuchte Material in einem Drehofen unter weitestgehendem Ausschluß von Sauerstoff bis zu einer Temperatur von nicht mehr als 500°C erhitzt und dabei gleichzeitig getrocknet wird, und einer zweiten Stufe, bei der der nach der Behandlung des Materials in der ersten Stufe verbleibende feste Rückstand in einem zweiten Ofen auf eine Temperatur zwischen 500 und 1000°C so lange erhitzt wird, bis die Konzentration des Rückstandes an toxischen organischen Verbindungen 1 ppb oder weniger beträgt, wobei die gasförmigen Reaktionsprodukte sowohl der ersten als auch der zweiten Stufe einer Brennkammer zugeführt und dort in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Tempe­ ratur verbrannt werden, die ausreicht, um alle darin enthaltenen toxischen organischen Verbindungen vollständig zu zerstören.

Die erfindungsgemäße Anlage für die Dekontaminierung von mit toxischen organischen Verbindungen verseuchtem Material ist ge­ kennzeichnet durch ein Eintragssystem zum Zuführen und Eintragen des verseuchten Materials in eine erste Entgasungseinrichtung, einen Drehofen als erste Stufe für die thermische Behandlung des verseuchten Materials, einem Austragssystem zum getrennten Aus­ tragen und Abführen der in der ersten Stufe entstandenen Gase und des festen Rückstands, einem Eintragssystem zum Zuführen und Eintragen des festen Rückstands der ersten Stufe in eine zwei­ te Wärmebehandlungseinrichtung, einen zweiten Ofen als zweite Stufe für die thermische Behandlung des verseuchten Materials, einem Austragssystem zum getrennten Austragen und Abführen der in der zweiten Stufe entstandenen Gase und des festen Rückstands, eine Brennkammer zum Verbrennen der in der ersten und zweiten Stufe entstandenen Gase, und Mittel zum Zuführen der Gase in die Brennkammer und zum Abführen der Rauchgase aus der Brennkammer.

In der ersten Stufe der thermischen Behandlung des verseuch­ ten Materials, bei der unter weitestgehendem Ausschluß von Sauerstoff gearbeitet wird, wird das Material durch Pyrolyse be­ reits weitgehend entgiftet. Das verseuchte Material wird dabei bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 200 und 500°C erhitzt. Die in der ersten Stufe durchgeführte Pyrolyse wird zweckmäßi­ gerweise in einem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor durch­ geführt. Diese Pyrolysebedingungen sind verhältnismäßig schonend, wodurch der Energiebedarf auf ein Minimum reduziert wird und gleichzeitig sichergestellt wird, daß das meist in feuchtem Zustand eingetragende Material nicht verkrustet, sondern auch an seiner mit der beheizten Mantelfläche des Drehtrommelreaktors in Berührung stehenden Oberfläche gasdurchlässig bleibt, so daß die Entgasung des verseuchten Materials nicht nur im Bereich seiner Oberfläche, sondern gleichmäßig auch im Inneren und über den gesamten Quer­ schnitt des verseuchten Materials erfolgt.

Die indirekte Beheizung des Drehtrommelreaktors der ersten Stufe kann mit Hilfe jedes geeigneten Wärmeträgers erfolgen, beispiels­ weise mit Hilfe von Rauchgasen, auch unter Mitverwendung der bei dem Verfahren selbst in der Brennkammer erzeugten Rauchgase, oder mittels einer Salzschmelze oder auf andere, dem Fachmann be­ kannte Weise erfolgen.

Die Verweilzeit des verseuchten Materials in der ersten Stufe, also in dem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor, wird zweckmäßig so bemessen, daß die Konzentration des als fester Rückstand aus der ersten Stufe austretenden "Pyrolysekokses" an toxischen organi­ schen Stoffen ein für die gewählte Pyrolysetemperatur, die jedoch 500°C nicht übersteigt, charakteristisches Minimum erreicht, das auch bei beliebig langem Verweilen des Materials in dem Dreh­ ofen nicht wesentlich unterschritten wird.

Das in der ersten Stufe entstandene Pyrolysegas wird kontinuier­ lich abgezogen, von mitgeführtem Staub mittels einer herkömm­ lichen Gasreinigungsanlage, beispielsweise einem Zyklon, befreit, in eine Brennkammer eingeführt, in welche gleichzeitig auch die erforderliche Verbrennungsluft, die zweckmäßigerweise vorerhitzt wird, eingeführt wird, und dort, in der Brennkammer, bei einer Temperatur verbrannt, die ausreicht, um alle darin enthaltenen toxischen organischen Verbindungen vollständig zu zerstören.

Der bei der Pyrolyse des verseuchten Materials in der ersten Stufe aus dem indirekt beheizten Drehofen austretende feste Rückstand wird mittels eines aus Rohrleitungen und Fördermitteln bestehenden Austragssystems zusammen mit dem aus dem Pyrolysegas abgetrennten Staubanteil mittels eines aus Rohrleitungen und Fördermitteln bestehenden Eintragssystems in einen zweiten Ofen kontinuierlich oder diskontinuierlich eingetragen, welcher die zweite Stufe der thermischen Behandlung des verseuchten Materials darstellt. Dieser zweite Ofen kann ein direkt oder indirekt beheizter Drehtrommel­ reaktor sein. In der zweiten Stufe wird das verseuchte Material, das in der ersten Stufe noch nicht vollständig entgast worden ist, einer zweiten, vollständigen Entgasung unterworfen, und zwar bei einer Temperatur von zwischen 500 und 1000°C. Die zweite Stufe der thermischen Behandlung kann unter Pyrolysebedingungen. d.h. unter weitgehendem Ausschluß von Sauerstoff, durchgeführt werden; sie kann aber auch als Verbrennung in Gegenwart von Sauerstoff durchgeführt werden.

Wenn die zweite Stufe als Pyrolyse durchgeführt wird, wird der aus der ersten Stufe kommende feste Rückstand auf eine Temperatur von mindestens 600°C, vorzugsweise von zwischen 700 und 850°C erhitzt. Wird die zweite Stufe dagegen als Verbrennung durchge­ führt, dann wird das Material auf eine Temperatur von mindestens 900°C erhitzt.

Wenn die zweite Stufe unter Pyrolysebedingungen durchgeführt wird, wird vorzugsweise wiederum ein indirekt beheizter Dreh­ trommelreaktor verwendet. Wird die zweite Stufe dagegen als Verbrennung durchgeführt, verwendet man zweckmäßig einen direkt beheizten Ofen, und zwar entweder einen direkt beheizten Drehtrom­ melreaktor oder einen Fließbett- oder Wirbelschichtofen.

Die in der zweiten Stufe entstehenden Pyrolyse- oder Verbrennungs- bzw. Rauchgase werden wiederum kontinuierlich abgezogen, in einer herkömmlichen Entstaubungsanlage, beispielsweise einem Zyklon, von mitgeführtem Staub befreit und derselben Brennkammer zuge­ führt wie die Pyrolysegase der ersten Stufe und dort, zusammen mit den Pyrolysegasen der ersten Stufe, unter denselben Bedingun­ gen, wie vorstehend beschrieben, verbrannt. Die bei der Verbren­ nung der Gase entstehenden Rauchgase werden gemeinsam aus der Brennkammer abgeführt und zweckmäßig durch einen Wärmeaus­ tauscher geführt, wo sie einen Teil ihres Wärmeinhaltes an ein zweites, durch den Wärmeaustauscher strömendes Medium, beispiels­ weise die der Brennkammer zugeführte Verbrennungsluft, abgeben.

Die aus dem Wärmeaustauscher austretenden, abgekühlten Rauchgase werden anschließend durch einen Gaswäscher geleitet und dort in an sich bekannter Weise gequencht und anschließend durch einen Saugzug, d.h. einen Kamin mit eingebautem Sauggebläse, an die Umwelt abgegeben.

Die Verwendung des Saugzuges bewirkt, daß die gesamte Anlage unter einem leichten Unterdruck steht, was wiederum bedeutet, daß keine toxischen Gase vor ihrer thermischen Zerstörung in die Umwelt entweichen können, sondern bei eventuellen Undichtigkeiten in den einzelnen Aggregaten oder den sie verbindenden Rohrleitungen und Armaturen lediglich Luft angesaugt wird und in die Anlage eindringen kann.

Der aus den Pyrolyse- oder Rauchgasen der zweiten Stufe abge­ trennte Staub wird mittels eines dem oben beschriebenen Aus­ tragssystem der ersten Stufe ganz entsprechend aufgebauten Aus­ tragssystems mit dem aus dem zweiten Ofen austretenden festen Rückstand vereinigt und zusammen mit dem Rückstand mit Hilfe entsprechender Rohrleitungen und Fördermittel auf einen Lagerplatz oder in einen Vorratsbunker transportiert, von wo aus das nunmehr entgiftete Material, dessen Gehalt an toxischen organischen Ver­ bindungen 1 ppb oder weniger beträgt, zu seiner ursprünglichen Lagerstätte zurücktransportiert oder einer beliebigen sonstigen Verwendung oder Wiederverwertung zugeführt werden kann.

Bevor das verseuchte Material mit Hilfe eines aus Rohrleitungen und Fördermitteln bestehenden Eintragssystems der ersten Stufe der thermischen Behandlung zugeführt wird, kann es, abhängig von der jeweiligen Konsistenz und Zusammensetzung des Materials, einer mechanischen und/oder chemischen Vorbehandlung unterworfen werden. Die mechanische Vorbehandlung kann durch Zerkleinern, Sortieren und/oder Klassieren des Materials erfolgen, wobei unter "mechanisch" auch beispielsweise die Entfernung von Metallen mittels eines Magneten zu verstehen ist.

Die chemische Vorbehandlung des verseuchten Materials kann durch Zugabe von basischen oder sauren Stoffen, die als Mittel zum Einstellen eines gewünschten pH-Wertes dienen, erfolgen. Das in der Praxis wichtigste Beispiel für eine solche chemische Vorbe­ handlung ist die Zugabe von Kalk oder Kalkstein, um Säuren, saure Gase und Säureanhydride chemisch zu binden und so die Ent­ stehung saurer Gase, insbesondere von Schwefeldioxid und Stick­ oxiden, von vornherein zu unterbinden oder auf das absolute Mini­ mum zu senken. Falls die beim erfindungsgemäßen Verfahren entste­ henden Rauchgase dennoch einen Anteil an sauren Gasen wie Schwe­ feldioxid oder Stickoxiden enthalten sollten, werden diese sauren Gase durch Quenschen in dem oben bereits beschriebenen Gas­ wäscher ausgewaschen und dadurch abgetrennt, so daß sie nicht in die Umwelt gelangen können.

Obwohl die erfindungsgemäße Verfahrensführung in der ersten Stufe der thermischen Behandlung eine Verkrustung der Oberfläche des verseuchten Materials weitgehend ausschließt, kann es bei einem besonders leicht verkrustenden, verseuchten Material zweckmäßig sein, in den indirekt beheizten Drehofen der ersten Stufe Einbauten wie z.B. mitlaufende Walzen mit oder ohne aufgeschweißte Schnecken­ gänge, Kratzer, Schaber oder Rechen einzubauen, die etwa verkru­ stetes Material wieder auflockern und das Anbacken des Materials an die heiße Innenwand des Ofens verhindern. Sollte das ver­ seuchte Material eine zu geringe Dichte aufweisen, was den Wärme­ übergang von der Ofenwand auf das Material verschlechtern würde, so würden die beschriebenen Einbauten aufgrund ihres Eigengewich­ tes das Material verdichten und dadurch für einen besseren Wärme­ übergang sorgen. Einbauten der beschriebenen Art sind in der DE-OS 34 07 236 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Vorzugsweise wird der Gehalt des zu behandelnden Materials an toxischen organischen Verbindungen unmittelbar vor dem Eintritt des Materials in den Drehofen der ersten Stufe, unmittelbar vor dem Eintritt des festen Rückstands der ersten Stufe in den zweiten Ofen (zweite Stufe), nach dem Austritt des festen Rückstands und der in der zweiten Stufe entstehenden Gase aus dem zweiten Ofen und nach dem Austritt der Rauchgase aus der Brennkammer mittels kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitender Analysatoren laufend gemessen, kontrolliert und überwacht, und die so erhaltenen Meß­ werte werden an einen Prozeßrechner weitergegeben und dort mit den gewünschten Sollwerten verglichen. Die Ofentemperaturen und die Verweilzeiten des Materials in der ersten und zweiten Stufe sowie die Temperatur in der Brennkammer werden mit Hilfe des Rechners so gesteuert, daß die Konzentration des behandelten Materials und der Abluft an toxischen organischen Verbindungen 1 ppb oder weniger beträgt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gegenüber dem bekannten, einstufigen Verbrennungsverfahren eine Menge an zu­ sätzlicher Energie eingespart, weil die meisten der toxischen or­ ganischen Verbindungen bereits in der ersten, unter Pyrolyse­ bedingungen durchgeführten Stufe in die gasförmige Phase über­ gehen und gezielt unter definierten und deshalb leicht optimier­ baren Bedingungen verbrannt werden können, während in der zweiten Stufe erfindungsgemäß nur so viel Energie zugeführt wer­ den muß, um das Material entweder direkt auf eine Temperatur von etwa 1000°C, mindestens aber von 900°C, zu erhitzen oder aber indirekt auf eine Temperatur von mindestens 500°C, vorzugs­ weise von mindestens 600°C, und besonders bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 700 und 850°C, mit entsprechend längerer Verweilzeit zu erhitzen. Der Grenzwert von 1 ppb oder weniger an toxischen organischen Verbindungen wird erfindungsgemäß erstmals unter vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand erreicht, wobei die Kapazität des Verfahrens bzw. der Durchsatz der Anlage bei maximal etwa 5 Tonnen verseuchtem Materials pro Stunde liegt. Die erfindungsgemäße Aufteilung der thermischen Behandlung des verseuchten Materials in zwei Stufen gestattet eine besonders wirk­ same Steuerung der Pyrolyse bzw. der Verbrennung unter minimalem Energieeinsatz bei gleichzeitig maximalem Wirkungsgrad.

Die erfindungsgemäße Anlage wird nachfolgend anhand der nur eine Figur umfassenden Zeichnung erläutert.

Von einem Vorratsbunker oder einer Aufgabevorrichtung (nicht ge­ zeichnet) wird das verseuchte Material zunächst in einen Behälter 1 gefördert, in welchem es einer mechanischen und/oder chemischen Vorbehandlung unterzogen wird, beispielsweise zerkleinert wird und mit Kalk oder Kalkstein zum Neutralisieren saurer Bestand­ teile vermischt wird. Von der Vorbehandlungsstation 1 wird das Material mittels eines aus Rohrleitungen und Fördermitteln bestehen­ den Eintragssystems (nicht gezeichnet) in den indirekt beheizten Drehtrommelreaktor 2 kontinuierlich oder diskontinuierlich eingetragen. In dem Drehtrommelreaktor 2 findet die erste Stufe der thermischen Behandlung des Materials unter Pyrolysebedingungen, d.h. unter weitestgehendem Ausschluß von Sauerstoff, statt. Dabei wird das verseuchte Material auf eine Temperatur von nicht mehr als 500°C erhitzt und gleichzeitig getrocknet. Dabei treten keine wesentlichen Verkrustungen in dem Material auf. Die in der ersten Stufe ent­ stehenden Pyrolysegase werden aus dem Drehtrommelreaktor 2 durch die Leitungen 35 und 36 kontinuierlich abgezogen und einem Zyk­ lon 31 zugeführt, in welchem der von den Gasen mitgeführte Staub abgetrennt und durch die Rohrleitungen 37, 38 mit dem festen Rückstand der ersten Stufe vereinigt wird. Der in bzw. nach der ersten Stufe verbleibende feste Rückstand wird durch die Rohr­ leitung 34 und die Förderschnecke 32, zusammen mit dem durch die Rohrleitungen 37, 38 rückgeführten Staub, in den Zwischenbe­ hälter 33 gefördert. Der Zyklon 31, die Förderschnecke 32, der Zwischenbehälter 33 und die Rohrleitungen 34-38 bilden zusammen das Austragssystem 3, mit dessen Hilfe die Pyrolyseprodukte der ersten Stufe getrennt aus dem Drehtrommelreaktor 2 abgeführt und den weiteren Aggregaten zugeführt werden.

Der feste Rückstand wird aus dem Zwischenbehälter 33 mittels eines aus einer Rohrleitung 39 und Fördermitteln (nicht gezeichnet) bestehenden Eintragssystems in den zweiten Ofen 4 geführt und dort auf eine Temperatur zwischen 500 und 1000°C erhitzt. In dem zweiten Ofen 4, der ein direkt oder indirekt beheizter Drehofen sein kann und die zweite Stufe der thermischen Behandlung des verseuchten Materials darstellt, findet eine zweite Entgasung des Materials statt. Die Ofenatmosphäre im zweiten Ofen kann Sauer­ stoff enthalten; die zweite Stufe wird dann als Verbrennung durch­ geführt. Die zweite Stufe kann aber auch unter weitestgehendem Ausschluß von Sauerstoff, d. h. unter Pyrolysebedingungen, durch­ geführt werden. Die in der zweiten Stufe entstehenden Pyrolyse- oder Rauchgase werden über Rohrleitungen 55, 56 kontinuierlich aus dem Ofen 4 abgezogen und einem Zyklon 51 zugeführt, in welchem sie von mitgeführtem Staub befreit werden. Der abgetrennte Staub wird durch die Rohrleitungen 57, 58 rückgeführt und mit dem in der zweiten Stufe verbleibenden festen Rückstand vereinigt, der über die Rohrleitung 54 abgeführt und mittels einer Förder­ schnecke 52 einem Bunker 53 zugeführt wird. Der Gehalt des in dem Bunker 53 gelagerten entgifteten Materials an toxischen orga­ nischen Verbindungen beträgt 1 ppb oder weniger. Das entgiftete Material wird durch die Rohrleitung 59 ausgetragen und abtranspor­ tiert. Der Zyklon 51, die Förderschnecke 52, der Bunker 53 und die Rohrleitungen 54-59 bilden zusammen das Austragssystem 5, welches dem zweiten Ofen 4 nachgeordnet ist.

Das aus der ersten Stufe abgezogene Pyrolysegas wird durch die Rohrleitung 61, das aus der zweiten Stufe abgezogene Pyrolyse- oder Rauchgas wird über die Rohrleitung 62 der Brennkammer 6 zugeführt, in die über die Rohrleitung 63 die für die Verbrennung der Gase erforderliche Verbrennungsluft zugeführt wird. Die bei der Verbrennung in der Brennkammer 6 entstehenden Rauchgase werden durch die Leitung 64 abgezogen und einem Wärmetauscher 7 zugeführt, wo sie einen Teil ihres Wärmeinhalts an die in die Leitung 63 strömende Verbrennungsluft abgeben, um die Verbren­ nungsluft vorzuwärmen und den Energiebedarf zu senken, der der Brennkammer zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Verbrennungs­ temperatur zugeführt werden muß. Die aus dem Wärmetauscher 7 austretenden Rauchgase werden einem Gaswäscher 8 zugeführt und dort gequencht, um insbesondere saure Gase aus den Rauchgasen auszuwaschen. Nach dem Quenchen gelangen die gereinigten Rauch­ gase in den als Saugzug ausgebildeten, mit einem Sauggebläse aus­ gerüsteten Kamin 9, dessen Sauggebläse in der ganzen Anlage einen leichten Unterdruck erzeugt und aufrechterhält.

Vorzugsweise sind die einzelnen Aggregate 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 lösbar miteinander verbunden, so daß sie einzeln oder zu Gruppen zusammengefaßt auf ein oder mehrere Fahrgestelle oder auf ein oder mehrere Land- oder Wasserfahrzeuge montiert werden können, wodurch die ganze Anlage mobil gemacht werden kann und in einem Katastrophenfall leicht an den geforderten Einsatz­ ort gebracht werden kann.

Claims (25)

1. Verfahren zum Dekontaminieren von mit toxischen organischen Verbindungen verseuchtem Material, bei dem das Material in einem Drehofen erhitzt wird, um die toxischen Verbindungen thermisch zu zerstören bzw. abzubauen, und bei dem die gas­ förmigen Reaktionsprodukte von den festen Reaktionsprodukten getrennt und in einer Brennkammer verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung des verseuch­ ten Materials in zwei Stufen erfolgt, nämlich einer ersten Stufe, bei der das verseuchte Material in einem Drehofen unter weitestgehendem Ausschluß von Sauerstoff bis zu einer Tempe­ ratur von nicht mehr als 500°C erhitzt und dabei gleichzeitig getrocknet wird, und einer zweiten Stufe, bei der der nach der Behandlung des Materials in der ersten Stufe verbleiben­ de feste Rückstand in einem zweiten Ofen auf eine Temperatur zwischen 500 und 1000°C so lange erhitzt wird, bis die Kon­ zentration des Rückstands an toxischen, organischen Ver­ bindungen 1 ppb oder weniger beträgt, und daß die gasförmi­ gen Raktionsprodukte sowohl der ersten als auch der zweiten Stufe einer Brennkammer zugeführt und dort in einer sauer­ stoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur verbrannt werden, die ausreicht, um alle darin enthaltenen toxischen, organischen Verbindungen vollständig zu zerstören.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verseuchte Material in der ersten Stufe auf eine Tempe­ ratur von zwischen 200 und 500°C erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der thermischen Behandlung in einem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe der thermischen Behandlung in einem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor unter Pyrolysebedingungen durch­ geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Rückstand in der zweiten Stufe auf eine Temperatur von mindestens 600°C, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 700 und 850°C, erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe der thermischen Behandlung aus einer Ver­ brennung des aus der ersten Stufe stammenden festen Rück­ standes besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des festen Rückstandes in einem direkt be­ heizten Ofen durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des festen Rückstandes in einem direkt be­ heizten Drehtrommelreaktor oder einem Fließbett- oder Wirbel­ schichtofen durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Rückstand in der zweiten Stufe auf eine Temperatur von mindestens 900°C erhitzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der ersten Stufe verwendete Drehofen mittels Rauchgasen oder einer Salzschmelze indirekt beheizt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verseuchte Material vor der thermischen Behandlung einer mechanischen und/oder chemischen Vorbehandlung unterworfen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Vorbehandlung durch Zerkleinern, Sortieren und/oder Klassieren des Materials erfolgt, und daß die che­ mische Vorbehandlung durch Zugabe von basischen oder sauren Stoffen, die als Mittel zum Einstellen eines gewünschten pH- Werts dienen, erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des zu behandelnden Materials an toxischen, orga­ nischen Verbindungen unmittelbar vor dem Eintritt des Ma­ terials in den Drehofen der ersten Stufe, unmittelbar vor dem Eintritt des festen Rückstands der ersten Stufe in den zweiten Ofen (zweite Stufe), nach dem Austritt des festen Rückstands und der in der zweiten Stufe entstehenden Gase aus dem zwei­ ten Ofen und nach dem Austritt der Rauchgase aus der Brenn­ kammer mittels kontinuierlich oder diskontinuierlich arbei­ tender Analysatoren gemessen wird, daß die so gewonnenen Meß­ werte an einen Prozeßrechner weitergegeben und dort mit den gewünschten Sollwerten verglichen werden, und daß die Ofen­ temperaturen und die Verweilzeiten des Materials in der ersten und zweiten Stufe sowie die Temperatur in der Brennkammer mit Hilfe des Rechners so gesteuert werden, daß die Kon­ zentration des behandelten Materials und der Abluft an toxischen, organischen Verbindungen 1 ppb oder weniger be­ trägt.

14. Anlage für die Dekontaminierung von mit toxischen organi­ schen Verbindungen verseuchtem Material, gekennzeichnet durch ein Eintragssystem zum Zuführen und Eintragen des verseuchten Materials in eine erste Entgasungseinrichtung, einen Drehofen als erste Stufe für die thermische Behandlung des verseuchten Materials, ein Austragssystem zum getrenn­ ten Austragen und Abführen der in der ersten Stufe entstandenen Gase und des festen Rückstands, ein Eintragssystem zum Zu­ führen und Eintragen des festen Rückstands der ersten Stufe in eine zweite Wärmebehandlungseinrichtung, einen zweiten Ofen als zweite Stufe für die thermische Behandlung des ver­ seuchten Materials, ein Austragssystem zum getrennten Aus­ tragen und Abführen der in der zweiten Stufe entstandenen Gase und des festen Rückstands, eine Brennkammer zum Verbrennen der in der ersten und zweiten Stufe entstandenen Gase, und Mittel zum Zuführen der Gase in die Brennkammer und zum Abführen der Rauchgase aus der Brennkammer.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehofen der ersten Stufe ein indirekt beheizter Drehtrommel­ reaktor ist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der indirekt beheizte Drehtrommelreaktor mit Rauchgasen oder mit einer Salzschmelze beheizt wird.

17. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des indirekt beheizten Drehtrommelreaktors Mittel zum Verdichten des verseuchten Materials vorgesehen sind, um den Wärmeübergang zwischen der Wand des Reaktors und dem Material zu verbessern oder Mittel zum mechanischen Auflockern etwa gebildeter Verkrustungen in dem verseuchten Material.

18. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen der zweiten Stufe ein direkt oder indirekt beheizter Drehtrommelreaktor oder ein Fließbrett- oder Wirbelschichtofen ist.

19. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel für die Entstaubung der in der ersten und zweiten Stufe der thermischen Behandlung des verseuchten Materials gebildeten Gase umfaßt.

20. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Analysatoren für die Bestimmung des Gehalts des verseuchten Materials und der bei der thermischen Behandlung des Ma­ terials in der Anlage gebildeten Stoffströme an toxischen organischen Verbindungen umfaßt.

21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Prozeßrechner für die Verarbeitung der von den Ana­ lysatoren gelieferten Daten und für die Steuerung des mit der Anlage durchgeführten Verfahrens umfaßt.

22. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wärmeaustauscher umfaßt, in welchem Wärme von den aus der Brennkammer abgeführten Rauchgasen an die in die Brennkammer strömende Verbrennungsluft zur Vorwärmung dieser Verbrennungsluft abgegeben wird.

23. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gaswäscher zum Quenchen der Rauchgase umfaßt.

24. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verbinden der einzelnen Aggregate untereinander lösbar sind und daß Gruppen dieser Aggregate oder die ganze Anlage auf ein oder mehrere Fahrgestelle oder ein oder mehrere Land- oder Wasserfahrzeuge montiert sind und die Anlage da­ durch mobil ist.

25. Verfahren zum Dekontaminieren von Böden (Erde), Gestein, Gewässern, Abfällen, Abwässern, Schlämmen und sonstigen festen oder flüssigen Materialien, die mit toxischen, organischen Stoffen wie Polychlorbiphenylen (PCS′s), Dioxinen, darunter Tetrachloridbenzodioxin (TCDD), Furanen und/oder polyzykli­ schen, aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH′s) verseucht sind, bei dem das verseuchte Material einer thermischen Be­ handlung unterzogen wird, um die toxischen Verbindungen zu zerstören bzw. abzubauen, und bei dem die dabei entstehen­ den gasförmigen Reaktionsprodukte von den flüssigen und/oder festen Reaktionsprodukten getrennt und in einer Brennkammer verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung des verseuchten Materials in zwei Stufen erfolgt, nämlich einer ersten Stufe, bei der das verseuchte Material in einem indirekt beheizten Drehtrommelreaktor unter weitest­ gehendem Ausschluß von Sauerstoff bis zu einer Temperatur von nicht mehr als 500°C erhitzt und dabei gleichzeitig ge­ trocknet wird, und einer zweiten Stufe, bei der der nach der Behandlung des Materials in der ersten Stufe verbleibende feste Rückstand in einem zweiten direkt oder indirekt beheiz­ ten Drehtrommelreaktor auf eine Temperatur zwischen 500 und 1000°C so lange erhitzt wird, bis die Konzentration des Rück­ stands an toxischen, organischen Verbindungen 1 ppb oder weniger beträgt, und daß die gasförmigen Reaktionsprodukte sowohl der ersten als auch der zweiten Stufe von mitgeführtem Staub befreit und einer Brennkammer zugeführt werden und dort in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Tempe­ ratur verbrannt werden, die ausreicht, um alle darin enthal­ tenen, toxischen organischen Verbindungen vollständig zu zer­ stören.