DE4009447C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eines der großen Probleme der heutigen Gesellschaft ist die Entsorgung des in immer höherem Maße anfallenden Mülls spe­ ziell auch aus den Haushalten.

Das übliche Verfahren zur Beseitigung dieser Flut von Ab­ fällen ist die Verbrennung in Hausmüllverbrennungsanlagen.

Nach der Verbrennung dieses Mülls bleibt aber immer noch das Problem bestehen, daß die dabei entstehende Müllver­ brennungsschlacke und speziell auch die Staubanteile aus den Filteranlagen sowie die Reaktionsprodukte aus der Rauchgaswäsche in hohem Maße mit organischen Stoffen, Schwermetallen und auch wasserlöslichen Salzen kontaminiert ist. Diese Kontaminierung ist unterschiedlich für die Schlackeanteile und die Staubanteile aus der Müllverbren­ nung.

Ziel einer Nachbehandlung und möglichen weiteren Verwertung muß es sein, die anfallenden Restmengen umweltschonend wie­ derzuverwerten oder so zu beseitigen, daß ein Austritt der Schadstoffe in die Umwelt unterbunden wird.

Für die Schlackeanteile wurden bereits Verwertungsmöglich­ keiten gefunden, wie beispielsweise als Ersatz von natürli­ chen Baustoffen wie Kies, Schotter oder Sand.

Ein erheblich höheres Problem bildet der Flugstaub aus den Verbrennungsanlagen. Dieser Flugstaub enthält erheblich hö­ here Mengen an wasserlöslichen Salzen als die Schlacke. Das gleiche gilt für die Schwermetallgehalte.

Da es einer Forderung des Umweltschutzes entspricht, daß mit Schadstoffen stärker beaufschlagte Stoffe, z. B. der Filterstaub nicht mit weniger belastenden Stoffen wie der Schlacke vermischt werden sollten, muß der Flugstaub von der Schlacke getrennt und aus dem Verbrennungsprozeß ausge­ schleust werden.

Üblicherweise wird das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas gewaschen. Dieses Rauchgas enthält Schwefel­ dioxyde, Chlorwasserstoffsäure und auch sonstige Säuren, die von der Umwelt ferngehalten werden müssen.

Nach einem Bericht des eidgenössischen Departement des In­ neren vom August 1988 führt die Behandlung der Abwässer aus der Rauchgaswäsche dazu, daß die in den Rückständen enthal­ tenen anorganischen Chlorverbindungen in Form gutlöslicher Natrium-, Kalium- oder Kalziumchloride anfallen. Nach dem obigen Bericht können diese Salze aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften nicht zu endlagerfähigen Reststoffen aufgear­ beitet werden. Diese Salze müßten also so behandelt werden, daß sie weiterverwertet werden können. Dies kann beispiels­ weise durch Eindampfen geschehen. Eine weitere bekannte Entsorgungsmaßnahme ist die Verglasung oder Pelletierung und/oder Verbringung der zu entsorgenden Salze in Bergwerke oder ähnliche gesicherte Deponien. Auch die Verfestigung von Flugstäuben durch beispielsweise Zement wurde vorschla­ gen.

Alle diese bekannten Entsorgungslösungen bringen aber keine wirkliche Entsorgung des Problems, sondern allenfalls eine Verlagerung des Problems. Die Verglasung hat den Nachteil, daß dadurch das Problem der wasserlöslichen Substanzen nicht gelöst wird, was auch für das Pelletieren gilt, da Pellets leicht eluierbar sind. Aber auch der Versuch, Flug­ stäube mit Zement zu verdichten, ist erstens sehr teuer und zweitens wird auch dadurch das Problem der Eluierbarkeit nicht dauerhaft gelöst.

Im folgenden soll eine kurze Charakterisierung der Flugasche und der Rückstände aus der weitergehenden Rauch­ gasreinigung vorgenommen werden.
Charakterisierung der Flugasche:

Flugasche besteht hauptsächlich aus Silikaten, Kalziumver­ bindungen und Aluminiumoxyd. Die Schwermetalle verteilen sich entsprechend ihrer Flüchtigkeit auf die einzelnen Fraktionen der Rückstände. Flugasche ist mit Blei, Kadmium, Zink und auch Kupfer angereichert; die Gehalte an Chloriden und Sulfaten sind mit 6 bis 8% bzw. 4% beachtlich hoch. In Spuren findet man auch organische Schadstoffe in der Flugasche. Die Haupttoxizität der Flugasche liegt aber bei den Schwermetallen, Kadmium und Blei und nicht in den anor­ ganischen Anteilen.
Charakterisierung der Rückstände aus der weitergehenden Rauchgasreinigung (Salze):

Für die weitergehende Rauchgasreinigung kommen unterschied­ liche Verfahren zum Einsatz. Beim nassen Verfahren liegen die aus dem Rauchgas entfernten Stoffe im Schlamm aus der Abwasseraufbereitung in Form schwerlöslicher Verbindungen vor. Die Chloride gelangen u. U. bei diesem Verfahren in das Abwasser.

Die Rückstände aus der trockenen und quasitrockenen Rauch­ gasreinigung enthalten hauptsächlich Kalzium oder Gips so­ wie unverbrauchtes Kalziumoxyd bzw. -hydroxid. Diese Rück­ stände enthalten Chlorid und gewisse Anteile der Schwerme­ talle in Form löslicher Verbindungen. Tabelle 1 zeigt eine Analyse eines typischen Endproduktes aus der Rauchgasreini­ gung.

Bisher war keine Möglichkeit bekannt, die Flugasche und die Rückstände aus der weitergehenden Rauchgasreinigung von Schwermetall und speziell von den Salzen zu befreien. Das hatte zur Folge, daß diese Stoffe auf Sonderdeponien gela­ gert werden mußten. Solche Sonderdeponien, wie beispiels­ weise auch Bergwerke, sind erstens sehr schwer zu warten und pflegen und stehen zweitens nur in begrenztem Umfang zur Verfügung.

Eine umweltgerechte Entsorgung von Mischsalzen aus der wei­ tergehenden Rauchgasreinigung und Filterstäuben ist somit nur möglich, wenn die darin enthaltenen Schadstoffe weitge­ hend immobil sind und über sehr lange Zeiträume auch immo­ bil bleiben.

Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit wel­ chem Flugasche, Filterstäube und Schlämme und/oder Salze aus der Rauchgaswäsche aus Müllverbrennungsanlagen u. dgl. so behandelt werden können, daß das durch die Behandlung entstehende Endprodukt so weiter nachbehandelt werden kann, daß es deponiefähig wird und die Eluate keine weitere Um­ weltbelastung mehr darstellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim oben erwähnten Ver­ fahren gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Schwerme­ tallsalze und sonstigen Salze aus den Verbrennungsabgasen durch Kalkzusatz umgewandelt in Hydroxyde, die nicht mehr flüchtig und im Festprodukt nicht mehr schädlich sind. Durch die durch das Verfahren erzielte Oberflächenverringe­ rung wird die Angriffsfläche für Wasser verringert und da­ mit ein Eluieren der Salze erheblich gemindert. Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Volumensreduzie­ rung des Einsatzproduktes um bis zu 70% erreicht.

Das durch das Verfahren erzielte Endprodukt kann weiterbe­ handelt werden mit einer geeigneten Silikonverbindung und Wasser und Zement. Hierdurch wird ein endgültiges Endpro­ dukt erhalten, welches sehr druckfest ist, ohne daß große Mengen Zement beigefügt werden müssen. Die Druckfestigkeit des Endproduktes hat den erheblichen Vorteil, daß das End­ produkt kostengünstig transportiert werden kann und depo­ niefähig ist, da es aufgrund seiner Druckfestigkeit auch mit schweren Maschinen befahren werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat weitergehend den großen Vorteil, daß es als kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden kann.

Vorzugsweise werden die beim Erwärmen aus der aufgeschlämm­ ten Suspension austretenden Gase wieder dem Mischprodukt direkt zugeführt oder nach Ausfilterung zum weiteren Aus­ fällen der Chloride als Hydroxide zurückgeführt.

Vorteilhaft ist es, wenn dem Einsatzprodukt Kalkstein oder ungelöschter Kalk mit zusätzlicher Wasserzufuhr beigemischt wird. Außerdem können dem Mischprodukt noch Kieselsäure oder Siliziumdioxyd oder der Suspension zur Verbesserung der Reaktion Wasserglas beigemischt werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur anhand eines Beispieles genauer beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schemazeichnung einer Anlage zur kontinuierli­ chen Durchführung des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Pilotanlage zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens und ist konzipiert für eine Verar­ beitung von 100 bis 200 kg Einsatzprodukt pro Stunde.

Das Einsatzprodukt, bestehend aus Mischsalzen und Flugasche, wird in einem Vorratsbehälter 101 für die Wei­ terverarbeitung zwischengelagert und bereitgehalten.

Über eine Zellenradschleuse wird das Einsatzprodukt in einen Mischer 201 gleichmäßig eindosiert. Gleichzeitig wird Frischwasser, rezykliertes Kondensat und rezyklierter Staub zugemischt. Als Beispiel werden etwa 40 Liter Wasser auf 100 kg Salz/Asche gegeben, damit ein breiiges Produkt ent­ steht. Zusätzlich kann etwa 10 kg Kalziumkarbonid oder Kal­ ziumhydroxid oder eine alkalische Lauge oder ein alkali­ scher Karbonat oder ein Gemisch davon beigefügt werden. Al­ ternativ kann auch ungelöschter Kalk mit zusätzlichem Was­ ser beigefügt werden.

Im Mischer 201 findet eine Vorreaktion zwischen den Be­ standteilen des Einsatzproduktes, den Zuschlägen und dem zu­ gegebenen Wasser statt. Durch die exotherme Wärmetönung dieses Vorganges erwärmt sich die Mischung auf ca. 120-150°C.

Der dabei aus dem zugegebenen Wasser entstehende Dampf wird zu einem Filter 1001 geführt und etwa mitgenommene Asche­ teile dort ausgefiltert und als Staub zum Mischer 201 zu­ rückgeführt.

Das feuchte Zwischenprodukt aus dem Mischer 201 wird zur Nachreaktion für etwa 30 Minuten in einem Ruhebehälter 301 zwischengelagert, damit die oben erwähnte Vorreaktion been­ digt werden kann.

Aus dem Zwischenbehälter 301 gelangt das Zwischenprodukt über eine mechanische oder pneumatische Förderung in einen Drehrohrofen 401. Hier läuft die Nachreaktion unter Wärme­ zufuhr von außen ab. Diese Nachbehandlung ist zur weiteren Stabilisierung und Trocknung des Endproduktes nötig.

Der Temperaturbereich der Wärmezufuhr erstreckt sich je nach Art des Einsatzproduktes und den zugeführten Zuschlä­ gen von 150 bis 350°C.

Die bei dieser Nachreaktion entstehenden Dämpfe und Gase werden aus dem Drehrohrofen 401 abgezogen und gegebenen­ falls nach einer Vorkühlung im Kühler 801 über ein Gebläse 901 wieder dem Mischer 201 zugeführt, wo sich gegebenen­ falls noch vorhandene Schadgasbestandteile erneut an das Reaktionsgemisch anlagern können.

Das getrocknete Endprodukt aus dem Drehrohrofen 401 wird anschließend im Produktkühler 501 auf Umgebungstemperatur abgekühlt und steht zur Weiterverwendung oder Zwischenlage­ rung in einem Produktspeicher 601 zur Verfügung.

Aus dem Produktspeicher kann dieses Endprodukt zur Weiter­ verarbeitung z. B. unter Zugabe von Wasser, Zement und einer geeigneten Silikonverbindung im Fertigproduktmischer 701 abgezogen werden.

Die aus dem Mischer 201 abgezogenen Dämpfe werden im Filter 1001, der ein hochwirksamer Schlauchfilter sein kann, von sämtlichen Stäuben gereinigt. Die abgefilterten Stäube kön­ nen dann wieder zum Mischer 201 rezykliert werden, damit sich gegebenenfalls noch vorhandene Schadbestandteile an der Entkontaminationsreaktion beteiligen können.

Ein Gebläse 1101 fördert die staubfreien Dämpfe zu einem Hauptkondensator 201. Die hier kondensierten Dämpfe werden im Kondensatabscheider 1301 gesammelt und gegebenenfalls über eine Pumpe 1401 wieder dem Mischer 201 zur erneuten Anbindung an das Reaktionsgemisch zugeführt.

Analysenergebnisse zeigen, daß die Zielsetzung der Erfindung, nämlich die Minimierung der Auslaugung von um­ weltbelastenden Schadstoffen erreicht wird und Grenzwerte der Verordnung zum Schutze der Gewässer eingehalten werden.

Das verfestigte Endprodukt ist als Würfel oder Monolith de­ poniefähig, das Schadstoffvolumen ist erheblich reduziert und die Transportfähigkeit bleibt erhalten.

Tabelle I

Claims (17)

1. Verfahren zur Behandlung und endlagerfähigen Aufberei­ tung von Salzen aus der Rauchgaswäsche, Filterstäuben und -schlämmen, Produkten aus der Rauchgasreinigung und/oder Klärschlämmen oder verwandten Produkten aus Müllverbren­ nungsanlagen, gekennzeich­ net durch die Schritte:
Mischen des Einsatzproduktes mit einem Oxyd, Hydroxid und/oder Karbonat von Alkali- oder Erdalkalimetallen in einem Gewichtsverhältnis von 20 : 1 bis 2 : 1;
Aufschlämmen des Mischproduktes mit Wasser;
Erwärmen der aufgeschlämmten Suspension auf bis zu 120°C über einen Zeitraum von 30 bis 60 Minuten;
Einsprühen der Suspension in einen Ofen und Erhitzung auf etwa 150 bis 350°C, bis die Suspension zu einem staubförmi­ gen Endprodukt getrocknet ist; und
Abziehen des getrockneten Endprodukts vom Ofen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trocknungsabgase aus dem Ofen ab­ gezogen und der Suspension wieder zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trocknungsabgase aus dem Ofen ab­ gezogen und gefiltert werden und daß der Filterstaub dem Mischprodukt zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension nach dem Mischen in einem Zwischenbehälter (301) zwischengelagert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Mischen, Auf­ schlämmen und Erhitzen entstehende Wasserdampfgemisch auf­ gefangen und gefiltert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das angefallene Festprodukt aus der Filterung dem Mischprodukt zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampfgemisch nach dem Filtern vom Kondenswasser getrennt wird und das Kondenswasser der Suspension zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampfgemisch nach dem Filtern kondensiert wird und das Kondensat der Suspension zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das staubförmige Endpro­ dukt nach dem Abziehen vom Ofen gekühlt und zur Weiterver­ wendung zwischengelagert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Endprodukt nach dem Abziehen vom Ofen mit Wasser, Zement und einer Silikonver­ bindung vermengt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einsatzprodukt unge­ löschter Kalk unter zusätzlicher Wasserzufuhr beigemischt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einsatzprodukt Kalk­ stein unter zusätzlicher Wasserzufuhr beigemischt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischprodukt Kiesel­ säure beigemischt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischprodukt Sili­ ziumdioxyd beigemischt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension Wasserglas beigemischt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ofen (401) während der Erhitzung Luft eingeblasen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ofen abgezo­ genen Trocknungsgase vor der Zufuhr zur Suspension abge­ kühlt werden.