DE4030416A1

DE4030416A1 - Decontaminating soil by treatment after excavation - by using drying and desorption stages pt. of steam used for drying serving also as desorption medium

Info

Publication number: DE4030416A1
Application number: DE4030416A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Melzer; Udo Dipl Ing Lang; Walter Dr Ing Kreuter
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1990-09-26
Publication date: 1992-04-02

Abstract

The soil is excavated and passed through a number of treatment stages. The soil is dried in a first treatment stage (3) and a desorption medium is passed through the dried soil in a second treatment stage (20). A hot rinsing gas, superheated steam or an inert gas, may be used as desorption medium. The soil may be dried in the first treatment stage by passing a hot gas through it, or by using a hot gas in an indirect heating system. The hot gas from the first stage is used as desorption medium in the second stage and after separation of contaminants and water is returned to the first stage. The soil is held at a temperature of about 100 to 300 degrees C in both the first and second treatment stages. USE/ADVANTAGE - Used for treating contaminated soils. The proposed method is fast and effective and does not require the soil to be heated to high temps. so that little chemical change takes place in the soil or in the contaminants.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination von verunreinigtem Boden, wobei der Boden ausgehoben und in mehreren Behandlungsstufen aufgearbeitet wird.The invention relates to a method for decontamination of contaminated soil, the soil being excavated and is worked up in several treatment stages.

Es sind verschiedene Methoden zur Sanierung von mit Schad stoffen verunreinigten Böden, beispielsweise ölverseuchtes Erdreich, bekannt. Beispielsweise können die Schadstoffe mit Hilfe eines Waschmittels, z. B. Wasser oder ein Lösungs mittel, aus dem Boden ausgewaschen werden. Das Waschmittel muß anschließend mittels aufwendiger Verfahren wie Sedimentation, Flotation, Extraktion oder Destillation aufbereitet werden. Große Probleme ergeben sich auch bei der Trennung des Waschmittels vom Boden. In der Regel bleibt immer ein großer Rest an kontaminiertem Waschmittel im Boden zurück.There are various methods of remedying with harmful contaminated soils, for example oil-contaminated Soil, known. For example, the pollutants with the help of a detergent, e.g. B. water or a solution medium to be washed out of the ground. The detergent must then by means of complex procedures such as Sedimentation, flotation, extraction or distillation be processed. There are also big problems with separating the detergent from the floor. Usually there is always a large residue of contaminated detergent back in the ground.

Eine andere Methode zur Bodensanierung besteht in einer starken Erhitzung des Bodens durch Rauchgase und einer anschließenden Verbrennung des Schadstoff-Rauchgas gemisches. Dabei können jedoch Dioxine gebildet werden, sodaß eine aufwendige Rauchgasreinigung erforderlich ist.Another method of soil remediation is one strong heating of the floor by smoke gases and subsequent combustion of the pollutant flue gas mixed. However, dioxins can be formed so that complex flue gas cleaning is required.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine schnelle und effektive Dekontamination des Bodens bereits bei vergleichsweise niedriger Bodentemperatur erreicht wird, wobei keine chemischen Veränderungen der Schadstoffe und des Bodens erfolgen.The present invention is based on the object To design processes of the type mentioned at the beginning that quick and effective decontamination of the floor even at a comparatively low floor temperature is achieved with no chemical changes in the Pollutants and the soil take place.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kontaminierte Boden in einer ersten Behandlungsstufe getrocknet wird, und in einer anschließenden zweiten Behandlungsstufe durch den getrockneten Boden ein Desorptionsmedium hindurchgeführt wird.This object is achieved in that the contaminated soil in a first stage of treatment is dried, and in a subsequent second Treatment stage through the dried soil Desorption medium is passed.

Wegen der vorgeschalteten Trocknung des Bodens ist die anschließende Desorption besonders effektiv. Da der Wasseranteil aus dem Boden bereits in der ersten Behand lungsstufe weitgehend abgetrennt wurde, können in der zweiten Behandlungsstufe die im Boden verbliebenen Schad stoffe leichter desorbiert werden.Because of the upstream drying of the soil subsequent desorption is particularly effective. Since the Water content from the soil in the first treatment stage was largely separated, can be in the second stage of treatment, the damage remaining in the soil substances can be desorbed more easily.

Vorzugsweise wird als Desorptionsmedium ein heißes Spülgas eingesetzt. Besonders geeignet ist hierfür überhitzter Wasserdampf. Aufgrund des vornehmlich hydrophilen Verhal tens des Bodens werden die adsorbierten organischen Schadstoffe von den Wassermolekülen verdrängt, was zu einer besseren Reinigung im Vergleich zu anderen Stripp gasen führt.A hot purge gas is preferred as the desorption medium used. Overheated is particularly suitable for this Steam. Due to the predominantly hydrophilic behavior The adsorbed organic Pollutants displaced by the water molecules, causing too better cleaning compared to other stripp gas leads.

In bestimmten Anwendungsfällen, bei denen es beispiels weise auf die strenge Einhaltung inerter Bedingungen ankommt, kann auch die Verwendung eines Inertgases als Desorptionsmedium empfehlenswert sein. Hierfür kommen beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff in Betracht. In certain applications, for example point to strict compliance with inert conditions arrives, the use of an inert gas can also be used as Desorption medium may be recommended. Come for this for example carbon dioxide or nitrogen.

Zur Trocknung des Bodens wird vorteilhafterweise in der ersten Behandlungsstufe ein heißes Gas durch den Boden hindurchgeführt. Dies kann beispielsweise in einem Drehrohr- oder Wirbelschichtreaktor erfolgen. Auf diese Weise erreicht man bereits in der ersten Behandlungsstufe neben der Trocknung des Bodens eine teilweise Desorption von Schadstoffen.For drying the soil is advantageously in the first stage of treatment a hot gas through the floor passed through. This can be done in one Rotary tube or fluidized bed reactor. To this This is achieved in the first stage of treatment in addition to drying the soil, partial desorption of pollutants.

Es ist aber auch möglich, das heiße Gas beispielsweise in einem Rohrbündeltrockner in indirektem Wärmeaustausch mit dem Boden zu bringen. Diese Verfahrensweise ist besonders dann empfehlenswert, wenn bei einem direkten Wärmekontakt zwischen heißem Gas und Boden in Verbindung mit einer Kreislaufführung des Gases eine Verlegung von Anlagentei len (z. B. Dampfüberhitzer etc.) durch die desorbierten Schadstoffe zu befürchten ist.But it is also possible, for example, in the hot gas a tube bundle dryer with indirect heat exchange to bring the floor. This procedure is special then recommended if there is direct heat contact between hot gas and soil in connection with a Circulation of the gas a relocation of plant part len (e.g. steam superheater etc.) by the desorbed Pollutants are to be feared.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient das aus der ersten Behandlungsstufe abgezogene Gas auch als Desorptionsmedium in der zweiten Behandlungsstufe. Vorzugsweise wird das Gas unter Abschlämmung von Schadstoffen und Wasser im Kreislauf durch die erste Behandlungsstufe geführt. Durch die Kreislaufführung des Gases werden die Schadstoffe bis zu einem Boden-Gas-Gleichgewicht im Gas aufkonzentriert. Dadurch können mit einem Teil des Kreislaufgases auch Schadstoffe in relativ hoher Konzentration abgezogen und in einer nachgeschalteten Aufbereitungsstufe nach einer Kondensation des Gases leicht aus dem Kondensat abgetrennt werden. Das so aufbereitete Gas wird nach Verdichtung und Erhitzung der zweiten Behandlungsstufe zugeführt und dort durch den getrockneten Boden hindurchgeleitet. Die zweite Behandlungsstufe kann wiederum als Drehrohr- oder Wirbel schichtreaktor ausgebildet sein. In der zweiten Behand lungsstufe werden die aus der ersten Behandlungsstufe im Boden noch verbliebenen Schadstoffe mit Hilfe relativ geringer Mengen an heißem Spülgas auf Konzentrationen weit unter die geforderten Grenzwerte gebracht. Das mit Schadstoffen beladene Gas wird aus der zweiten Behandlungs stufe abgezogen und wie das aus der ersten Behandlungs stufe abgezogene Gas der Aufbereitungsstufe zugeführt, wo das Gas kondensiert und die Schadstoffe aus dem Kondensat abgetrennt werden.According to a particularly preferred embodiment of the Invention serves that from the first treatment stage withdrawn gas also as a desorption medium in the second Treatment level. Preferably the gas is under Drainage of pollutants and water in the circuit guided through the first treatment stage. Through the Recycling the gas will reduce the pollutants up to a soil-gas balance is concentrated in the gas. This can also use part of the recycle gas Deducted pollutants in a relatively high concentration and in a downstream processing stage after a Condensation of the gas easily separated from the condensate will. The gas thus processed is compressed and Heating fed to the second treatment stage and there passed through the dried soil. The second Treatment stage can in turn be a rotary tube or vortex be layer reactor. In the second treatment treatment level are those from the first treatment level in Soil remaining pollutants with the help of relative small amounts of hot purge gas to concentrations far brought below the required limit values. That with Gas contaminated with pollutants becomes from the second treatment deducted stage and like that from the first treatment stage withdrawn gas supplied to the treatment stage where the gas condenses and the pollutants from the condensate be separated.

Der Boden wird während der gesamten Behandlungsdauer auf einer Temperatur von ca. 100 bis ca. 350°C gehalten. Aufgrund der im Vergleich zu Verbrennungsverfahren ver gleichsweise niedrigen Bodentemperatur ist beim erfindungs gemäßen Verfahren eine Dioxinbildung nicht zu befürchten. Trotz dieser relativ niedrigen Behandlungstemperaturen werden mit dem vorliegenden Verfahren bereits nach ca. 1 Stunde Behandlungsdauer sehr gute Reinigungsergebnisse erreicht. Besonders die sonst sehr schwer abzutrennenden Schadstoffe PCB (Polychlorierte Biphenyle) und PAK (Poly cyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) werden beim erfindungsgemäßen Verfahren unter die Nachweisgrenze gedrückt, während diese Stoffe beispielsweise bei der üblichen Wasserwäsche praktisch nicht erfaßt werden können.The floor is on during the entire treatment period kept at a temperature of about 100 to about 350 ° C. Due to the ver equally low floor temperature is the fiction According to the method, there is no fear of dioxin formation. Despite these relatively low treatment temperatures with the present method after approx. 1 Hour of treatment very good cleaning results reached. Especially those that are otherwise very difficult to separate Pollutants PCB (polychlorinated biphenyls) and PAK (poly cyclic aromatic hydrocarbons) method according to the invention below the detection limit pressed while these substances, for example, at usual water washing can practically not be detected.

Im Gegensatz zu thermischen Verfahren erfordert das erfin dungsgemäße Verfahren keine aufwendige Abluftaufbereitung. Aufgrund der Möglichkeit zur Kondensation des Desorptions mediums und der damit verbundenen Volumenreduzierung muß im Vergleich zu den Verbrennungsverfahren eine wesentlich geringere Menge an Trägermedium, das heißt Spülgas bzw. Rauchgas, aufgearbeitet werden. In contrast to thermal processes, this requires inventions Process according to the invention no complex exhaust air treatment. Because of the possibility of condensation of desorption mediums and the associated volume reduction must compared to the combustion process an essential lower amount of carrier medium, i.e. purge gas or Flue gas to be worked up.

Probleme der herkömmlichen Waschverfahren, wie schwierige Fest-Flüssig-Trennung und Aufbereitung sehr großer Mengen an Waschwasser, treten beim erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls nicht auf. Hier ist eine Fest-Flüssig-Trennung nicht erforderlich, da der Feststoff vorab aus der Gasphase entfernt werden kann.Problems of conventional washing processes, such as difficult ones Solid-liquid separation and processing of very large quantities to wash water, occur in the process according to the invention also not on. Here is a solid-liquid separation not necessary because the solid comes from the Gas phase can be removed.

Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist darin zu sehen, daß der Boden nur mit umweltverträglichen Hilfs mitteln in Kontakt kommt, sodaß eine chemische Veränderung der Schadstoffe oder des Bodens nicht zu befürchten ist. Außerdem liegen die Schadstoffe nach der Behandlung kon zentriert ohne größere Restmengen am Boden vor und können deshalb leichter entsorgt werden. Darüber hinaus bleiben keine Rückstände von beispielsweise kontaminiertem Waschmittel im Boden.Another advantage of the present method is that to see that the floor only with environmentally friendly help medium comes into contact, so that a chemical change the pollutants or the soil is not to be feared. In addition, the pollutants lie after treatment centered in front of the floor without large residual quantities and can therefore easier to dispose of. Beyond that no residues from contaminated, for example Detergent in the floor.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Sanierung von mit Kohlenwasserstoffen verunreinigten Böden, wie beispielsweise ölverseuchtem Erdreich. Auch PCB- und PAK-haltige Böden können mit dem vorliegenden Verfahren wirkungsvoll gereinigt werden. Darüber hinaus ist das Verfahren zur Sanierung von verseuchten Industrie standorten geeignet, die die verschiedensten Schadstoffe, wie Quecksilber, Chemieabfälle etc., aufweisen.The method according to the invention is particularly suitable for cleaning up contaminated with hydrocarbons Soils, such as oil-contaminated soil. Also Soils containing PCB and PAK can be treated with the present Processes are cleaned effectively. Furthermore is the process for the remediation of contaminated industry suitable locations that contain a wide variety of pollutants, such as mercury, chemical waste, etc.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.In the following the invention with reference to one in the figure schematically illustrated embodiment are explained.

Die Figur zeigt ein Fließbild einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens. The figure shows a flow diagram of a plant for Execution of the procedure.

Der beispielsweise mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Boden wird in einen Aufgabetrichter 1 gegeben und über eine Förderschnecke in die erste Behandlungsstufe 3 eingeführt, die als Drehtommeltrockner ausgebildet ist. Der Drehtrommeltrockner 3 weist eine hohle Wandung 5 auf, durch die zur indirekten Beheizung des Drehtrommeltrock ners 3 Heißdampf geleitet wird. Der Heißdampf wird über Kreislaufleitung 4 im Keislauf durch die Wandung 5 des Drehtrommeltrockners 3 und durch einen beispielsweise mittels Rauchgas beheizten Überhitzer 6 geführt. Außerdem wird überhitzter Wasserdampf direkt durch den im Drehtrom meltrockner 3 befindlichen kontaminierten Boden hindurchge leitet. Hierfür ist Kreislaufleitung 7 vorgesehen, die mit dem Innenraum des Drehtrommeltrockners 3 in Verbindung steht. Der Wasserdampf wird durch diese Kreislaufleitung 7 im Kreislauf über den Überhitzer 6, den Drehtrommeltrock ner 3, ein Zyklon 8 und einen Verdichter 9 geführt. Das Zyklon 8 dient zur Abscheidung von Feststoffen aus dem mit Schadstoffen beladenen überhitzten Wasserdampf, der aus dem Drehtrommeltrockner 3 abgezogen wurde. Die abgeschie denen Feststoffe werden über Leitung 9 dem Drehtrommel tockner 3 entnommenen Boden wieder zugeführt. Der über die Kreislaufleitung 7 mehrmals in den Drehtrommeltrockner 3 geführte überhitzte Dampf bewirkt neben einer Erwärmung und Trocknung des Bodens auch eine erste Desorption von Schadstoffen aus dem Boden. Zur Abscheidung dieser Schad stoffe wird ein Teil des Wasserdampfes über Leitung 10 von der Kreislaufleitung 7 abgezweigt und über einen Wärmetau scher 11 sowie einen Entgasungsbehälter 12 einer Aufberei tungsstufe 13 zugeführt. Der Wasserdampf wird kondensiert, sodaß die Schadstoffe in der Aufbereitungsstufe 13 aus dem Kondensat in verschiedenen an sich bekannten Reinigungs stufen abgeschieden und über Leitung 14 abgezogen werden können. Außerdem wird überschüssiges Wasser über Leitung 15 abgeführt. Das so aufbereitete Kondensat wird über Leitung 16 einem Verdichter 17 zugeführt, wird durch den Wärmetauscher 11 erwärmt, über einen Verdampfer 18 gelei tet und schließlich dem Überhitzer 6 zugeführt. Der überhitzte Dampf wird anschließend über Leitung 19 in die als Drehtrommelreaktor ausgebildete zweite Behandlungs stufe 20 eingeleitet und durchströmt den vorher getrock neten Boden. Dabei werden die Schadstoffe aus dem Boden desorbiert und gelangen mit dem Dampf über Leitung 21 in ein Zyklon 22. Im Zyklon 22 werden im Dampf mitgerissene Feststoffe abgeschieden und über Leitung 25 dem behandel ten Boden wieder zugeführt. Der mit den Schadstoffen beladene Dampf wird über Leitung 23 in die Leitung 10 eingeleitet und gemeinsam mit dem aus der ersten Behand lungsstufe 3 abgezogenen Dampf der Aufbereitungsstufe 13 zugeführt, wo die Schadstoffe abgeschieden werden. Der gereinigte Boden wird aus der zweiten Behandlungsstufe 20 über Leitung 24 abgeführt, durch Besprühen mit Wasser abgekühlt und abgelagert.The soil contaminated, for example, with hydrocarbons is placed in a feed hopper 1 and introduced via a screw conveyor into the first treatment stage 3 , which is designed as a rotary drum dryer. The rotary drum dryer 3 has a hollow wall 5 through which superheated steam is passed for indirectly heating the rotary drum dryer 3 . The superheated steam is passed over circuit line 4 in Keislauf through the wall 5 of the rotary drum dryer 3 and through a heated, for example by means of flue gas superheater. 6 In addition, superheated steam is passed directly through the contaminated soil located in the rotary drum dryer 3 . For this purpose, circuit line 7 is provided, which is connected to the interior of the rotary drum dryer 3 . The water vapor is guided through this circuit line 7 in the circuit via the superheater 6 , the rotary drum dryer 3 , a cyclone 8 and a compressor 9 . The cyclone 8 is used to separate solids from the superheated steam loaded with pollutants, which has been drawn off from the rotary drum dryer 3 . The separated solids are fed via line 9 to the rotary drum tockner 3 removed soil. The superheated steam led several times into the rotary drum dryer 3 via the circuit line 7 causes not only heating and drying of the soil but also first desorption of pollutants from the soil. To separate these pollutants, part of the water vapor is branched off via line 10 from the circuit line 7 and via a heat exchanger 11 and a degassing tank 12 a processing stage 13 is supplied. The water vapor is condensed so that the pollutants in the treatment stage 13 from the condensate in various cleaning stages known per se and can be removed via line 14 . In addition, excess water is removed via line 15 . The condensate prepared in this way is fed via line 16 to a compressor 17 , is heated by the heat exchanger 11 , is sent via an evaporator 18 and is finally fed to the superheater 6 . The superheated steam is then introduced via line 19 into the second treatment stage 20 designed as a rotary drum reactor and flows through the previously dried soil. The pollutants are desorbed from the soil and reach the steam via line 21 in a cyclone 22 . In the cyclone 22 entrained solids are separated in the steam and fed back via line 25 to the treated soil. The steam loaded with the pollutants is introduced via line 23 into line 10 and, together with the steam withdrawn from treatment stage 3, is fed to treatment stage 13 , where the pollutants are separated. The cleaned soil is discharged from the second treatment stage 20 via line 24 , cooled by spraying with water and deposited.

Claims

1. A method for decontamination of contaminated soil, the soil being excavated and worked up in several treatment stages, characterized in that the contaminated soil is dried in a first treatment stage ( 3 ), and in a subsequent second treatment stage ( 20 ) through the dried soil a desorption medium is passed through.

2. The method according to claim 1, characterized in that a hot purge gas is used as the desorption medium becomes.

3. The method according to claim 1, characterized in that Use superheated steam as the desorption medium det.

4. The method according to claim 1, characterized in that an inert gas is used as the desorption medium.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a hot gas is passed through the soil for drying the soil in the first treatment stage ( 3 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for drying the soil in the first treatment stage ( 3 ) a hot gas is brought into indirect heat exchange with the soil.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the gas withdrawn from the first treatment stage ( 3 ) is used as the desorption medium in the second treatment stage ( 20 ).

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the gas is passed through the first treatment stage ( 3 ) with removal of pollutants and water.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the floor in the two treatment stages ( 3 , 20 ) is kept at a temperature of about 100 to about 350 ° C.