DE3923795A1 - Verfahren zur behandlung von flugstaub - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Flugstäuben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und die Anwendung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Flugstäube, die aus den Abgasen von Verbrennungsanlagen für Abfallstoffe gefiltert werden, enthalten verfahrensbedingt wasserlösliche Halogenide sowie schwerlösliche und toxische Halogene-Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle und Schwermetallverbindungen als Schadstoff. Nach heutiger Kenntnis können derartige Flugstäube ohne weitere Konditionierung nicht deponiert werden.

Wasserlösliche Halogenide sind Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle, wobei die Chloride leicht löslich und die Fluoride etwas schwerer löslich sind.

Zur Konditionierung derartiger Flugstäube vor der Deponierung sind mehrere Verfahren bekannt.

In der JP-B-8 80 58 638 wird vorgeschlagen, Flugstaub, der aus Rauchgas mittels Elektrofiltern abgeschieden wurde, mit Wasser zu laugen und in diese Dispersion ein alkalisches Reagenz zu geben, die Dispersion in ein Filtrat und Feststoffe zu trennen und die Feststoffe bei hoher Temperatur zu sintern oder mit Zement abzubinden und dann zu deponieren. Die aus dem Filtrat wieder gewinnbaren Alkali- oder Erdalkalisalze könnten wirtschaftlich wieder verwertet werden.

Aus der DE-OS 33 20 466 ist bekannt, derartige Filterstäube mit dem sauren Abwasser (pH-Wert 3 bis 4) zu wässern und so wesentliche Anteile der Schwermetalle und Schwermetallverbindungen in einem Rührbehälter aus den Flugstäuben zu lösen, die feste von der flüssigen Phase zu trennen und anschließend thermisch zu behandeln, d. h. in speziellen Schmelzöfen durch Verglasen zu inertisieren ("Inertisierung von Rückstandsprodukten nach dem Lusor-Verfahren", Prospekt-Nr. 10 014-5 der Firmen Lurgi/Sorg). Als Schmelzöfen sind dabei sowohl elektrisch betriebene Schmelzkammern als auch Drehrohröfen, Hochtemperaturvergasungsanlagen üblich. Auch die Nachverbrennung in Hausmüll-Verbrennungsanlagen wurde versuchsweise durchgeführt. Dabei kann die thermische Behandlung auch gemeinsam mit Pyrolyserückständen, Klärschlamm, Schlacken, Koks, Gas oder Ölen geschehen.

Das saure Waschen von Filterstäuben ist auch in dem Bericht "Das 3R-Verfahren - ein Baustein zur Schadstoffminderung bei der Müllverbrennung", KfK-Nachrichten, Jahrgang 18, 4/86, S. 235 bis 238 beschrieben. Er wird auch empfohlen, die derart gewaschenen Filterstäube erneut in den Brennraum der Abfallstoff- Verbrennungsanlage zurückzuführen, um bei den dort vorherrschenden Temperaturen und möglichen Verweilzeiten auf dem Rost eine gewünschte Zersetzung der den Filterstäuben anhaftenden Dioxinen und Furanen zu bewirken. Dazu wird gefordert, daß die sich bei etwa 300°C bildenden organischen Schadstoffe bei Temperaturen von 500 bis 600°C und Verweilzeiten von einigen Minuten zerstört werden. Weiterhin wurde empfohlen Dioxine und Furane in Sonderanlagen bei 1000-1400°C zu verbrennen (DE-OS 34 26 059).

Nachteilig ist bei der sauren Rauchgaswäsche, daß die entstehenden Abwässer sehr stark mit Schwermetallverbindungen verunreinigt sind, was eine aufwendige Klärung erforderlich macht, bevor sie in die Vorflut gegeben werden können. Die separate thermische Behandlung der gelaugten Flugstäube in Sinteröfen oder Glasschmelzöfen bedingt eine entsprechend aufwendige Zusatzapparatur. Außerdem entstehen durch derartige Verfahren neben den prozeßbedingt entstehenden Abgas-, Abwasser- und Schlackenströmen weitere Abfallströme für die verglasten Flugstäube und die mehr oder minder rein zu gewinnenden Schwermetalle und/oder Alkali- beziehungsweise Erdalkalisalze.

In der Regel arbeiten die heutigen Müllverbrennungsanlagen in einem Bereich von 800 bis 1000°C, also einem Bereich, der gemäß dem genannten Stand der Technik für die Vernichtung der organischen Schadstoffe zu niedrig oder zu hoch ist.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zur Behandlung von Filterstäuben aus Abfallstoff- Verbrennungsanlagen derartig zu optimieren, daß die Schadstoffemissionen, die zu deponierende Schadstoffmenge und die Zahl der zu kontrollierenden Abfallströme möglichst gering wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1 und 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach die unlöslichen Bestandteile der Flugstäube agglomeriert, nachdem sie gegebenenfalls vorher auf die notwendige Feuchte entwässert oder getrocknet wurden. Dabei können die üblichen Pelletier- und/oder Brikettierverfahren für das Agglomerieren der Flugstäube eingesetzt werden. Als Pelletierhilfsmittel können prinzipiell alle Substanzen eingesetzt werden, die das Aufbauen eines Agglomerates, also das Anhaften der feinen Körner aneinander unterstützen. In Frage kommen insbesondere hochviskose Bindemittel wie Bitumen, Wachs, Leim oder Flüssigkeiten niedrider Viskosität wie Wasser. Bevorzugt sind jedoch Pelletierhilfsmittel, die bei der späteren thermischen Behandlung der Agglomerate als Flußmittel - im Sinne von Schmelzhilfe - dienen können, d. h. den Schmelzpunkt zumindest der Oberfläche des Pellets herabsetzen oder die am Pellet selbst eine partiell höhere Temperatur, beispielsweise durch exotherme Reaktion, erzeugen und somit ebenfalls zum schnelleren Schmelzen der Oberfläche oder des gesamten Pellets beitragen. Eine gleiche Wirkung erzielt man, wenn beim Pelletieren kohlenstoffhaltiger Hilfsstoff den Flugstäuben zugefügt wird.

Als Brikettierhilfsmittel kommen die gleichen Mittel in Frage. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß für die Bildung von Agglomeraten durch Brikettieren eine Ausgangsfeuchte der zu agglomerierenden unlöslichen Bestandteile von 2 bis 35 Gewichtsprozent günstig ist. Der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt für das Pelletieren liegt bei einem Sättigungsgrad von etwa 98% des Hohlraumvolumens der Pellets. Darüber hinaus lassen sich keine beständigen Agglomerate bilden. Bei dem Feuchtigkeitsgehalt ist der Anteil der Pelletierhilfsmittel zu berücksichtigen.

Die thermische Behandlung der Agglomerate soll vorzugsweise gemeinsam mit dem Abfallstoff in dem Verbrennungsraum einer konventionellen, bei ca. 800 bis 1100°C betriebenen Müllverbrennungsanlage durchgeführt werden. Dabei ist es gleichgültig beziehungsweise hängt von der Art des Ofens ab, der verfügbar ist, wie die Agglomerate aufgegeben werden. Es besteht die Möglichkeit, die Agglomerate dem Hausmüll im Vorratsbunker zuzumischen und mit diesen auf das Feuerrost zu geben. Dadurch wird eine gute Vermischung der Agglomerate mit dem Hausmüll erreicht. Andererseits kann natürlich auch ein Agglomerat-Strom direkt in den Feuerungsraum gegeben werden oder in einen zur Verbrennungsanlage parallelen separaten Verbrennungsraum; diese beiden Varianten ermöglichen eine bessere Dosierung der Agglomerate in Abhängigkeit von der Verbrennungstemperatur und der Müllsorte.

Die entstehenden Abgase können mit den Rauchgasen aus der Müllverbrennungsanlage vermischt werden, bevor sie anschließend einer gemeinsamen Rauchgasreinigung unterzogen werden; dies erspart Investitions- und Produktionskosten für eine separate Abgasreinigung. Gleiches gilt für die Mischung der verschiedenen Abwässer.

Ziel der thermischen Behandlung der Agglomerate ist es, diese gegenüber der späteren Umwelt zu inertisieren.

Dies kann geschehen durch partielles Aufschmelzen der Oberfläche oder komplettes Aufschmelzen beziehungsweise Sintern, damit die Agglomerate in die sowieso anfallende Rostschlacke eingebunden werden und mit der Rostschlacke entsorgt werden können. Besonders günstig läßt sich dieses Verfahren auch in Drehrohröfen durchführen, weil die am Ende des Drehrohrofens zu erwartenden Schlackebäder besonders günstige Voraussetzungen für das Einbinden der Agglomerate bieten.

Das Wässern der beispielsweise aus dem Elektrofilter stammenden Filterstäbe vor dem Agglomerieren hat den Vorteil, daß nur die wasserlöslichen Halogenide vorwiegend chlorierte Matallsalze aus den Filterstäuben ausgewaschen werden. Die durch diese basische Wäsche entstehende Salzfracht enthält sehr wenige oder kaum nachweisbare Anteile von Schwermetallverbindungen und kann daher ohne wesentliche Sonderaufbereitung in die Vorflut abgegeben werden, die in einer normalen Wasseraufbereitung durch Ionentauscherverfahren gegebenenfalls Abtrennen des Schlammes und Filtern behandelt wird. Je nach Art der Anlage kann es aber in einigen Fällen trotzdem notwendig sein, bei vermehrtem Anfall von Schwermetallen in der flüssigen Phase, durch Fällung oder Eindampfen oder ähnliche Prozesse zunächst diese aus der Dispersion zu trennen. Wichtig ist es, daß das Laugen mit Wasser in einem Lösereaktor durch Rühren der Dispersion möglichst vollständig abläuft, bevor die weiteren Prozesse einsetzen. Während des Rührens stellt sich aufgrund der in den Flugstäuben enthaltenen Alkali- und Erdalkalisalze eine insgesamt basische Dispersion ein, deren pH-Wert bei 10 bis 13 liegt. Dabei kann sowohl normales Leitungswasser verwendet werden als auch speziell deionisiertes Wasser.

Neben der Möglichkeit, die Einbindung der agglomerierten Flugstäube in die Rostschlacke durch dieses Verfahren zu fördern, hat die Erfindung den Nebeneffekt, daß durch die alkalische Wäsche der Flugstäube bei der folgenden thermischen Behandlung die Bildung von Dioxinen und Furanen teilweise unterdrückt wird.

Die Agglomerate bieten einen Überschuß an basischen Stoffen, die ein Abbinden beispielsweise von Chlorionen in der Schlacke ermöglichen und so ein Entstehen von schwerlöslichen toxischen Halogen- Kohlenwasserstoffen erschweren.

Ein Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher beschreiben. Hausmüll wird in einem Vorratsbunker einer Müllverbrennungsanlage deponiert. Die sich bei der Verbrennung entwickelnden Rauchgase werden an einem Elektrofilter vorentstaubt und die Filterstäube gesammelt. Die Verbrennungsschlacke wird eine Deponie oder einer Wiederverwertung beispielsweise im Straßenbau zugeführt. Die entstehende Wärme wird über Wärmetauscheranlagen abgezogen Die abgetrennten Filterstäube werden einem Rührbehälter zugeführt und dort gewässert, wobei die wesentlichen Anteile an wasserlöslichen Halogeniden, überwiegend Chloride, durch die Wäsche mit deionisiertem Wasser mit einem pH-Wert von 5 zu einer Dispersion gerührt werden. Durch ein Filtersystem werden die nach zwei Stunden im Rührbehälter noch nicht gelösten Bestandteile der Dispersion ausgefiltert. Die übrigbleibende salzbeladene flüssige Phase kann nach einer Schwermetallabtrennung durch eine Ionentauscheranlage geführt werden, um dort das Abwasser auf die geforderten Reinheitsgrade zu bringen. Die dabei anfallenden Feststoffe werden deponiert. Zum Ausfiltern der Feststoffe können Saug- und Druckfilter und auch andere übliche Filter verwendet werden.

Die unlöslichen Bestandteile der Dispersion werden einer Agglomerieranlage zugeführt, wo mit Hilfe handelsüblicher Pelletierteller und hochviskoser Pelletierhilfsmittel Pellets von ca. 5 bis 15 mm Durchmesser erzeugt werden. Anstelle derartiger Pelletierteller könnten auch Brikettierpressen oder Strangpressen und ähnliche Aggregate verwendet werden. Die agglomerierten unlöslichen Bestandteile der Dispersion können dem Hausmüll zugemischt werden, um anschließend verbrannt zu werden. Während des Verbrennungsvorganges werden die Agglomerate partiell aufgeschlossen, gesintert oder keramisiert und damit eine Bindung mit der aus den Abfallstoffen entstehenden Schlacke erreicht.

Die Versuche haben gezeigt, daß die Filterstäube durch das erfindungsgemäße Verfahren derart inertisiert werden, daß sie nicht auf Sondermülldeponien verbracht werden müssen.

Wie bereits aus der Literatur bekannt, ist durch das basische Waschen der Flugstäube eine Eluation von weniger als 1% der Schwermetalle beziehungsweise Schwermetallverbindungen in den Flugstäuben möglich.

Claims (10)

1. Verfahren zur Behandlung von wasserlösliche Halogenide, schwerlösliche Halogenkohlenwasserstoffe, Schwermetalle und deren Verbindungen enthaltenden Flugstäuben aus der Verbrennung von Abfallstoffen durch Laugen mit Wasser und anschließendes Trennen der unlöslichen und der flüssigen Bestandteile der entstandenen Dispersion und Verfestigen der unlöslichen Bestandteile durch thermische Behandlung bei hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß die unlöslichen Bestandteile vor der thermischen Behandlung agglomeriert werden und aus den flüssigen Bestandteilen die Schwermetalle entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unlöslichen Bestandteile vor dem Agglomerieren auf einen vorbestimmten Feuchtegehalt eingestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unlöslichen Bestandteile durch Brikettieren und/oder Pelletieren agglomeriert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Agglomeration Hilfsstoffe eingesetzt werden, die bei der thermischen Behandlung als Flußmittel dienen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerate im Verbrennungsraum gemeinsam mit den Abfallstoffen thermisch behandelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerate und die Schlacke aus den Abfallstoffen miteinander verschmolzen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerate in einem separaten geeigneten Prozeßraum thermisch inertisiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beim thermischen Inertisieren entstehenden Gase den Rauchgasen der Abfallverbrennungsanlage zugemischt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den flüssigen Bestandteilen der Dispersion vor der Abtrennung der Schwermetalle die Abwässer aus der Rauchgasreinigung der Abfallverbrennungsanlage zugemischt werden.

10. Verfahren zur Verminderung toxischer halogenierter Kohlenwasserstoffe in Flugstäuben aus der Verbrennung von Abfallstoffen durch Zumischen alkalischer Reagenzien während des Verbrennungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß als Reagenzien wiederum Flugstäube eingesetzt werden, die zuvor gewässert und geführt werden, bis alle wasserlöslichen Halogenide in einer Dispersion gelöst sind, deren unlösliche Bestandteile aus der Dispersion abgetrennt, auf einen vorbestimmten Feuchtegehalt eingestellt und dann agglomeriert werden und die so erzeugten Agglomerate in einen Verbrennungsraum für Abfallstoffe rückgeführt werden.