DE3876044T2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von kohlenwasserstoffhaltigen abfaellen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Behandlung von Abfällen oder umweltschädlichen Rückständen, die Öle und Fette mineralischen Ursprungs, d. h. Kohlenwasserstoffe, sowie pflanzliche und tierische Fette enthalten.
• Im derzeitigen Stand der Technik wird die Behandlung der kohlenwasserstoffhaltigen Abfälle oder Rückstände je nach deren Art durchgeführt:
• - chemisch;
• - physikalisch;
• - durch eine Behandlung mit pulverförmigem ungelöschtem Kalk.
• Die Technik unter Verwendung des ungelöschten Kalks weist jedoch einige Nachteile auf, vor allem wenn sie in regnerischer und windiger Umgebung angewandt wird. Ferner verursacht die Handhabung des feinkörnigen ungelöschten Kalks immer noch große Sicherheitsprobleme. Selbst wenn die Sicherheit gewährleistet ist, läuft die exotherme Reaktion mit dem pulverförmigen ungelöschten Kalk sehr langsam ab, da Zeiträume in der Größenordnung von 15 Tagen notwendig sind.
• Die Druckschrift US-A-4 079 003 offenbart eine Technik, bei der ungelöschter Kalk in Form von Teilchen in der Größe eines Getreidekorns verwendet wird. Auch hier bleiben die Behandlungszeiten lang, etwa in der Größenordnung von 48 Stunden, woran sich eine Trocknungszeit von mehreren Wochen anschließt.
• Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese Mängel zu beheben, und betrifft ein Behandlungsverfahren, welches darin besteht, daß den kohlenwasserstoffhaltigen Rückständen ein Granulat aus wasserfreiem Calciumoxid zugesetzt wird, welches nicht mehr in Pulverform oder in feinen Körnern vorliegt, sondern im Gegenteil in Form eines Granulats, ja sogar in Form von Brocken oder Kieseln einer mehr oder weniger hohen Reaktivität vorliegt. Die exotherme chemische Reaktion überführt dann die Abfälle in ein hydrophobes, wenig organisches Produkt, das nicht umweltschädlich ist, den gültigen Normen für die Abfallbeseitigung entspricht, einfach zu lagern und zu kompaktieren ist, und welches aus einer Behandlung von kurzer Dauer folgt, die in der Größenordnung von einigen Stunden liegt.
• Die Erfindung betrifft zwei Techniken, die auf dem gleichen Verfahren beruhen:
• - Die erste Technik bezieht sich auf eine Behandlung, die über einer Behandlungsfläche unter freiem Himmel durchgeführt wird und als Ausrüstung gewöhnliche Geräte benötigt, wie sie in der Landwirtschaft oder bei Bauarbeiten verwendet werden;
• - die zweite Technik bezieht sich auf eine Behandlung mit einer speziellen Vorrichtung, die zu diesem Zweck entworfen wurde.
• Das erfindungsgemäße Verfahren spaltet sich ebenfalls in zwei Ausführungsformen auf, je nachdem, ob es auf Mineralölrückstände oder auf Abfälle angewandt wird, die von Werkzeugmaschinen, beispielsweise von Walzwerken, stammen, wobei die Durchführung der Ausführungsformen unter freiem Himmel oder mit Hilfe der genannten Vorrichtung vorgenommen werden kann.
• Der beigefügte unabhängige Patentanspruch, dessen Oberbegriff auf der Grundlage der Druckschrift US-A-4 079 003 erstellt wurde, definiert ein:
• Verfahren zur Behandlung kohlenwasserstoffhaltiger Abfälle oder Rückstände mit wasserfreiem Calciumoxid, welches darin besteht, daß
• e) diese Abfälle mit Calciumoxid in Form von Granulaten vermischt werden;
• g) das Gemisch durchgeknetet wird;
• h) man die exotherme Reaktion sich entwickeln läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Granulat weniger als 3% Körner einer Größe unter 3 mm umfaßt und im übrigen Teilchen einer Größe enthält, welche 140 mm erreichen kann, und dadurch, daß die mittlere Korngröße und die Reaktivität des Granulats in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Substrat gewählt werden, damit die exotherme Reaktion innerhalb eines Zeitraums von zwischen etwa einer viertel Stunde und etwa drei Stunden abläuft und das entstehende Produkt bei ihrem Ende den gewünschten Endzustand besitzt.
• Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung, die mit Mitteln, insbesondere einer Abdeckhaube, ausgerüstet ist, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlauben.
• Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden Erläuterungen und durch die unten beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Rückansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 1;
• Fig. 3 eine Draufsicht auf diese Vorrichtung.
• Zur besseren Übersicht tragen in allen Zeichnungen gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren, welches zur Behandlung von Mineralölrückständen gemäß der besagten Technik unter freiem Himmel angewandt wird, umfaßt die folgenden Schritte:
• a) Eine Behandlungsfläche wird hergestellt: es handelt sich dabei um die Herstellung einer Fläche, auf der das zu behandelnde Produkt verteilt werden kann, die aber eine solche Dichtigkeit aufweist, daß die Grundwasserschicht nicht kontaminiert werden kann; die Flächen müssen mit Maschinen befahrbar sein;
• b) auf der Fläche wird eine Schicht kohlenwasserstoffhaltiger Rückstände verteilt;
• c) der kohlenwasserstoffhaltige Rückstand wird so bearbeitet, daß ein plastischer Brei, d. h. ein Produkt an der Grenze zwischen dem festen und dem flüssigen Zustand erhalten wird; dieser plastische Brei wird erhalten:
• - indem man entweder dem Rückstand einen Zuschlagstoff zufügt, welchen man in der Nähe des Behandlungsortes findet (Sand, Erde, Flugaschen oder Produkte aus Verbrennungsanlagen),
• - oder den Rückstand verflüssigt,
• - oder den Rückstand zerreibt oder durchknetet;
• d) der plastische Brei wird in Platten mit einer Dicke von 20 bis 40 cm ausgebreitet;
• e) über dem plastischen Brei wird in einem oder mehreren Arbeitsschritten eine Granulatschicht verteilt, deren Dicke über eine Probeplatte berechnet wird; das Granulat ist ein Brechgut von wasserfreiem Calciumoxid mit niedriger spezifischer Oberfläche, welches weniger als 3% Körner unter 3 mm umfaßt; je nach Art und Beschaffenheit der zu behandelnden Produkte und den Witterungsbedingungen werden verschiedene Körnungen verwendet (z. B.: 3/7, 7/15, 15/30, 7/40); für bestimmte Arten von Rückständen liegen diese Granulate sogar in Form von Brocken oder Kieseln mit einer mehr oder weniger hohen Reaktivität vor;
• f) das Granulat wird mit 0,10 cm des Zuschlagstoffes (Sand, Erde, Aschen, aus Verbrennungsanlagen stammende Produkte, vorher behandelte Produkte) bedeckt oder in den Rückstand eingelegt, was als Abdeckhaube dient und das wasserfreie Calciumoxid gegen Witterungseinflüsse schützt und eine Wärmeisolierung bildet, welche die Reaktionen vorteilhaft aktiviert;
• g) es wird durchgeknetet;
• h) man läßt die exotherme Reaktion sich unter Temperaturkontrolle entwickeln (1/4 Stunde bis 3 Stunden);
• i) man führt eine erste Kontrolle durch: das Endprodukt muß hydrophob, d. h. wasserundurchlässig, sein;
• j) Probenahmen für die Laborkontrolle werden durchgeführt;
• k) der behandelte Rückstand wird homogenisiert, gesammelt, gelagert, und die Behandlungsfläche wird wiederhergestellt;
• l) bei Bedarf werden die hydrophobierten Rückstände zur Herstellung weiterer Behandlungsflächen verwendet, deren Dichtigkeit durch eine gute Verdichtung gewährleistet wird.
• Für die Erfindung sind vier Schritte wesentlich, nämlich:
• - das Vermischen der Rückstände mit wasserfreiem Calciumoxid oder ungelöschtem Kalk in Form eines Granulats, welches weniger als 3% Körner unter 3 mm umfaßt;
• - das Anbringen einer Abdeckhaube;
• - das Durchkneten;
• - die Entwicklung der exothermen Reaktion.
• Die Kombination dieser wesentlichen Schritte kann erfindungsgemäß und wie vorstehend beschrieben, anstelle der Ausführung unter freiem Himmel, in einer nachfolgend beschriebenen und mit Hilfe der Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden.
• Eine derartige Vorrichtung (1) wird im wesentlichen von einer V-förmigen Wanne (2) gebildet, die auf einem Fahrgestell (3) befestigt ist, welches z. B. an einen Traktor (nicht gezeigt) angehängt werden kann.
• Die Wanne (2) ist zur Aufnahme der zu behandelnden Rückstände bestimmt und ist mit einem Satz Rotoren (4, 5, 6) ausgerüstet, deren Funktionen später erläutert werden.
• Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung ist eine Abdeckhaube (10) über der Wanne (2) angebracht. Die Haube hat die Form eines umgedrehten "V" und ist abnehmbar. Sie hat insbesondere die Funktion, die Materialien wie die reaktiven Produkte (Calciumoxidkiesel wie vorstehend beschrieben) zu verteilen, welche man über der Abdeckhaube ausschüttet und welche über jeder der Schrägen (11) und (12) des umgedrehten "V" abgleiten, um durch die Öffnungen (13) und (14) in die Wanne (2) zu fallen. Eine weitere ihrer wesentlichen Funktionen ist einerseits, die Reaktion während der Behandlung zurückzuhalten, um ein Überlaufen zu vermeiden, denn während der Reaktion bläht sich das Gemisch (Abfall/reaktives Material) auf, andererseits soll sie eine wesentliche Einsparung des Zusatzes gestatten und die Behandlungsdauer vermindern. Im Ergebnis begünstigt das Vorhandensein dieser Abdeckhaube, wie das der Haube, welche im Rahmen der Behandlungstechnik unter freiem Himmel angebracht wird, die exotherme Reaktion durch die größtmögliche Verhinderung jeden Wärmeverlustes. Diese Abdeckung (10) schützt außerdem den Inhalt der Wanne gegen Witterungseinflüsse und Spritzer während des Versetzens der Vorrichtung.
• Schließlich bildet die Abdeckung durch ihre V-Form mit ihrer Rückseite eine Öffnung, welche als Schütttrichter (50) für den behandelten Rückstand dient, wobei der Trichter während der Behandlung durch eine Entleerungsklappe (62) verschlossen ist.
• Die Wanne (2) und ihr Zubehör sind beispielsweise auf einem Gestell (3) befestigt, welches mit Rädern (81), einer Anhängekupplung (82) mit einem Zugring (83), einer Ruhestütze (84) und gegebenenfalls einem Kransystem (85) zur Beladung mit zu behandelndem Produkt und/oder mit wasserfreiem Calciumoxid ausgerüstet ist. Die gesamte Vorrichtung wird so ausgeführt, daß sie den gültigen Straßenverkehrsnormen entspricht. Außerdem sind Wagenwände (70) vorgesehen, die an Scharnieren (71) befestigt sind, damit sie heruntergeklappt werden können.
• Der erste Rotor auf der Längsachse (4) ist mit Kämmen (44) versehen, die sich in Richtung der Pfeile (f 1) drehen. Der Rotor hat die Funktion, das Gemisch im Verlauf der Behandlung durchzukneten. Das Paar der beiden längsaxialen Rotoren (5) und (6), welche mit Blättern ausgerüstet sind, die über die Länge eines jeden Rotors in einem mit der Anordnung der Kämme (44) kompatiblen Abstand verteilt sind, gewährleistet eine Zerkleinerung des reaktiven Materials während seiner Ausschüttung, aber vor allem eine Homogenisierung des Gemisches, das im Verlauf der Behandlung die Tendenz hat, sich aufzublähen. Der Drehsinn eines dieser Rotoren ist durch die Pfeile (f2) dargestellt.
• Das mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung (1) durchgeführte Verfahren zur Behandlung kohlenwasserstoffhaltiger Rückstände läuft nach den im folgenden genannten Hauptschritten ab:
• - die Abdeckung (10) wird in Stellung gebracht;
• - die Wanne (2) wird mit zu behandelndem Produkt durch Ausschütten über der abnehmbaren Abdeckhaube bis zu einer maximalen Höhe (60) gefüllt;
• - der Knetrotor (4) wird in Gang gesetzt, um das zu behandelnde Produkt zu homogenisieren;
• - eine ausreichende Menge ungelöschten Kalks, der erfindungsgemäß in Form von Brocken als zerkleinertes Granulat in einer Größe von 5 bis 140 mm vorliegt und in jedem Fall weniger als 3% Körner unter 3 mm beinhaltet, wird über der Abdeckhaube (10) ausgeschüttet, wobei die Korngröße des wasserfreien Calciumoxids in Abhängigkeit von der Art des behandelten Rückstands ausgewählt wird;
• - während der exothermen Reaktion wird ein Aufblähen des Ganzen erhalten, und das Rotorpaar (5, 6) wird in Gang gesetzt, um das Gemisch im Verlauf der Reaktion zu brechen, zu zerkleinern und zu homogenisieren, wobei dieser Vorgang außerdem mit der Wirkung der Abdeckhaube (10) und den Wagenwänden (70) zusammenarbeitet, um jedes Überlaufen zu verhindern.
• Der Anmelder verwendet beispielsweise zur Behandlung einer Tonne Abfall mit 15 bis 30% Kohlenwasserstoff 52 bis 55% Calciumoxid, um ein festes Produkt zu erhalten, welches den gültigen Normen entspricht. Die Behandlungsdauer für dieses Beispiel beträgt zwischen 15 und 20 Minuten.
• Schließlich hebt man die Wanne (2) wie in Fig. 2 gezeigt, um sie in Abladeposition (dargestellt durch das Rechteck 100) zu bringen, wofür man auf den Wagenheber (61) einwirkt und die Wanne um die Schwenkachse (x) schwenkt, wonach man die Entleerungsklappe (62) entfernt, um den Schütttrichter (50) zu öffnen.
• Nachdem die erfindungsgemäßen Behandlungstechniken unter freiem Himmel und dann mittels der Vorrichtung (1) für die kohlenwasserstoffhaltigen Mineralölrückstände beschrieben wurden, sollen jetzt diese Techniken für die von Werkzeugmaschinen, insbesondere von Walzwerken stammenden Abfälle beschrieben werden.
• Die Technik unter freiem Himmel besteht aus folgenden Schritten:
• a) Eine Behandlungsfläche wird so eingerichtet, daß der zu behandelnde Rückstand dort verteilt werden kann, die aber eine solche Dichtigkeit aufweist, daß der Grundwasserspiegel nicht kontaminiert werden kann. Die Flächen müssen mit Maschinen befahrbar sein.
• b) Der kohlenwasserstoffhaltige Rückstand wird in Platten mit einer Dicke von 20 bis 40 cm ausgebreitet.
• e) Das Granulat oder das zerkleinerte wasserfreie Calciumoxid mit niedriger spezifischer Oberfläche, das weniger als 3%
• Körner unter 3 mm umfaßt, wird verteilt und je nach Art und Beschaffenheit der zu behandelnden Produkte und den Witterungsbedingungen gehalten (z. B. 3/7, 7/15, 15/30, 7/40).
• g) Man knetet durch.
• h) Man läßt die exotherme Reaktion sich unter Temperaturkontrolle (1/4 Stunde bis 3 Stunden) entwickeln.
• i) Eine erste Kontrolle wird durchgeführt; das Endprodukt ist praktisch hydrophob.
• k) Probenahmen für die Laborkontrolle werden durchgeführt.
• Das erhaltene Produkt entspricht den gültigen Abfallbeseitigungsnormen. In diesem Fall wird das Produkt homogenisiert, gesammelt, gelagert, und die Behandlungsfläche wird wiederhergestellt.
• l) Das so erhaltene Produkt muß bis zum Verschwinden von Dämpfen einer ergänzenden Wärmebehandlung unterzogen werden; die Kohlenwasserstoffe sind nun eliminiert und das erhaltene Produkt kann in der Industrie wiederverwendet werden.
• Falls für diese Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) verwendet wird, bleibt die Durchführung des Verfahrens, welches für die Ausführungsform bezüglich der Mineralölrückstände beschrieben wurde, gültig. Einzig die Parameter, wie die Korngröße des wasserfreien Calciumoxids, die Prozentanteile, und die Behandlungsdauer müssen angepaßt werden.
• Schließlich muß wie für die Technik unter freiem Himmel der Schritt (1), d. h. die ergänzende Wärmebehandlung, durchgeführt werden.
• Die Anwendung von Calciumoxid in Granulatform mit einer Größe über 3 mm führt im Gegensatz zu den üblichen im Stand der Technik entwickelten Gedanken, wo man immer die größtmögliche spezifische Oberfläche sucht, dazu, daß eine schnellere und noch vollständigere Reaktion erhalten wird. Das Vorhandensein einer Abdeckung sowohl bei der genannten Technik unter freiem Himmel, als auch bei der Technik, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung Gebrauch macht, begünstigt den guten Verlauf der Reaktion und beschleunigt das Verfahren.
• Die Erfindung läßt sich zur Behandlung aller Mineralölabfälle und/oder der von Werkzeugmaschinen stammenden Abfälle etc. verwenden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Behandlung kohlenwasserstoffhaltiger Abfälle oder Rückstände mit wasserfreiem Kalziumoxid, welches darin besteht, daß

e) diese Abfälle mit Kalziumoxid in Form von Granulaten vermischt werden;

g) das Gemisch durchgeknetet wird;

h) man die exotherme Reaktion sich entwickeln läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Granulat weniger als 3% Körner einer Größe unter 3 mm umfaßt und im übrigen Teilchen einer Größe enthält, welche 140 mm erreichen kann, und dadurch, daß die mittlere Korngröße und die Reaktivität des Granulats in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Substrat gewählt werden, damit die exotherme Reaktion innerhalb eines Zeitraums von zwischen etwa einer viertel Stunde und etwa drei Stunden abläuft und das entstehende Produkt bei ihrem Ende den gewünschten Endzustand besitzt.

2. Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich darin besteht, daß zwischen den Stufen (e) und (g)

f) eine Abdeckhaube angebracht wird.

3. Behandlungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es über einer Behandlungsfläche unter freiem Himmel durchgeführt wird.

4. Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbringen (f) einer Abdeckhaube mit Hilfe eines Zuschlagstoffes wie Sand, Erde, Aschen, aus Verbrennungsanlagen stammende Stoffe durchgeführt wird.

5. Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf Rückstände von Werkzeugmaschinen, insbesondere von Walzwerken, angewandt wird.

6. Behandlungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zusätzliche Stufe (1) umfaßt, die aus einer Wärmebehandlung bis zum Verschwinden von Dämpfen des erhaltenen Produkts am Ende der exothermen Reaktion der Stufe (h) besteht.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine V-förmige, mit Rotoren (4, 5, 6) ausgerüstete Wanne (2) für die Aufnahme des zu behandelnden Produkts und des Kalziumoxids umfaßt, wobei die Wanne (2) mit einer Abdeckhaube (10) in Form eines umgedrehten "V" abgedeckt ist, deren Funktionen die folgenden sind:

- Die Verteilung des Kalziumoxids in der Wanne (2) durch jede ihrer Schrägen 11 und 12,

- die Wärmeisolierung, die den guten Verlauf der exothermen Reaktion begünstigt,

- der Schutz gegen Witterungseinflüsse und Spritzer während des Versetzens der Vorrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) dafür eingerichtet ist, das Durchkneten des Gemisches in der Wanne (2) sicherzustellen, und das Rotorpaar (5, 6) dafür eingerichtet ist, die Zerkleinerung und Homogenisierung des Gemisches, das sich während der exothermen Reaktion aufbläht, sicherzustellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) um eine Schwenkachse (X) schwenkbar befestigt ist, sowie dadurch, daß sie einen durch die Rückseite der Abdeckung (10) gebildeten Schütttrichter (50) umfaßt, der mit einer Entleerungsklappe (62) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) auf einem Fahrgestell (3) befestigt ist und eine Anhängekupplung (82) aufweist.