DE4039068A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von filtern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Filtern, die Schadstoffe, insbesondere in Form von Schwermetallen, enthalten.

In zahlreichen Gebieten der Technik werden Filter einge­ setzt, um aus Gasen oder Flüssigkeiten Schadstoffe abzu­ filtrieren.

Eine große Gruppe dieser Filter stellen mechanische Filter dar, die der Luft- und Gasreinigung dienen. Sie werden insbesondere in Form kompakter Filterkassetten verwendet und können - je nach Größe der abzuscheidenden Staubpar­ tikel - Wirkungsgrade von über 99% erreichen, wobei selbst Staubpartikel von weniger als 0,5 µm mittleren Durchmessers abfiltriert werden.

Typische Filter der genannten Art bestehen aus einem Stahl­ blech-Gehäuse, in dem der eigentliche Filter konfektioniert ist, der zum Beispiel aus einer mäanderförmig gelegten Aluminiumfolie und einem dazwischen angeordneten Glas­ vlies bestehen kann, dessen mikrokristalliner Aufbau auch feinste Staubpartikel abscheidet.

Die Filter werden von Zeit zu Zeit mechanisch abgeklopft, und lose anhaftende Feststoffteilchen werden in einem Behälter aufgefangen. Trotz dieser Zwischenreinigung setzt sich der Filter im Laufe der Zeit zu und muß dann gegen einen neuen Filter ausgetauscht werden.

Ein Problem bereitet die Entsorgung des benutzten und mit Schadstoffen hoch belasteten Filters, insbesondere, wenn schwierig zu entsorgende Stoffe wie Schwermetalle im Filtergewebe und an den Oberflächen des Filters haften.

Bisher hat man zum Beispiel bleibelastete Filter an die einschlägige Hüttenindustrie gegeben, die den gesamten Filter im Ofen aufschmolz. Eine derartige Entsorgung ist jedoch nicht vertretbar, weil die Filter - wie ausgeführt - nicht unerhebliche Mengen zum Beispiel an Aluminium ent­ halten, das einen unerwünschten metallurgischen Einfluß bei der Verhüttung ausübt.

Grundsätzlich wäre eine mechanische Trennung der einzelnen Bestandteile des Filters denkbar. Aufgrund der hohen Staub­ belastung der lose anhaftenden Feinstteilchen, die zuvor gerade abfiltriert wurden, läßt sich ein derartiges Auf­ bereitungsverfahren aber nicht realisieren, selbst wenn wiederum entsprechende Absaugvorrichtungen vorhanden wären.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie schadstoffbelastete Filter der genannten Art leicht und sicher aufbereitet werden können, wobei angestrebt ist, eine möglichst hohe Rest­ stoffverwertung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich dieses Ziel auf überraschend einfache Weise dadurch reali­ sieren läßt, daß die Schadstoffe unter Wasserzugabe in wasserunlösliche und ungiftige Verbindungen überführt werden, die dann nicht mehr schädlich sind und im übrigen leicht separiert werden können.

Die Erfindung betrifft in ihrer allgemeinsten Form ein Verfahren zum Aufbereiten von Filtern, die Schadstoffe, insbesondere in Form von Schwermetallen, enthalten, bei dem der Filter beziehungsweise seine Bestandteile befeuchtet und die Schadstoffe durch Zugabe eines entsprechenden Fällungsmittels ausgefällt werden, bevor der Filter in seine Einzelteile zerlegt und diese dann einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Das Befeuchten des Filters beziehungsweise seiner Bestand­ teile erfolgt am einfachsten durch Eintauchen in Wasser. Das Wasser dringt dabei in die Hohlräume des Filters und damit zum Beispiel auch in die besonders belasteten Filter­ tücher ein, so daß die Schadstoffe nicht mehr in trockener Staubform, sondern naß vorliegen. Durch die gleichzeitige Zugabe eines Fällungsmittels, das je nach Art und Menge der vorhandenen Schadstoffe ausgewählt wird, gelingt es dabei gleichzeitig, die Schadstoffe in wasserunlösliche und weitestgehend ungiftige Verbindungen zu überführen, womit ein wesentlicher Teil der gestellten Aufgabe bereits an dieser Stelle erfüllt ist.

Auf diese Weise läßt sich zum Beispiel der in Form von Bleioxid vorliegende Filterstaub in die ungefährliche und wasserunlösliche Form des Bleisulfides überführen, die unbedenklich auch ohne Schutzmaßnahmen weiterbehandelt werden kann.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß allein das Be­ feuchten der Schadstoffpartikel in einer mit einem Fällungs­ reagenz versetzten Flüssigkeit ausreicht, wesentliche Mengen der vorhandenen Schadstoffe unmittelbar auszufällen, und zwar insbesondere die Teilchen, die oberflächlich an den Filterwänden oder im Vlies anheften.

Um einerseits die Mischbarkeit der festen Bestandteile im Wasser zu erhöhen und andererseits die Fällungsreaktion zu beschleunigen, schlägt eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, eine Flüssigkeit zu verwenden, die mit einem oberflächenaktiven Zusatzmittel vermischt ist. Zusatzmittel, wie Tenside, erniedrigen die Oberflächen­ spannung des Wassers und verbessern damit das Sedimen­ tationsverhalten vorhandener Feststoffteilchen.

Um die gefällten Reaktionsprodukte leichter aus dem Filter herauszuführen, wird weiter vorgeschlagen, den Filter im Wasser mechanisch zu beaufschlagen. Dies kann auf unter­ schiedlichste Art und Weise erfolgen. Der Filter kann zum Beispiel auf einer Wippe oder einem Rüttler angeordnet sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Auflage­ fläche für den Filter gitter- oder rostartig gestaltet ist, so daß austretende Fällungsprodukte oder sonstige Feststoffteilchen sofort nach unten absinken können.

Ebenso ist es aber auch möglich, den Filter mittels einer separaten Einrichtung zum Beispiel zu stoßen oder zu drehen, um auf diese Weise die Feststoffteilchen von den Ober­ flächen des Filters leichter zu lösen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nicht nur die Überführung der an sich giftigen Schadstoffe, wie Schwer­ metalle, in wasserunlösliche und ungiftige Modifikationen, vielmehr besteht ein weiterer Vorteil des Verfahrens darin, daß die ausgefällten Stoffe unmittelbar absinken und so leicht abgezogen werden können.

Dabei bietet es sich an, die Fällungsprodukte durch eine entsprechende Ausbildung der Behandlungsvorrichtung zu sammeln. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vor­ richtung wird diese Ausführungsform noch näher beschrieben.

Das Verfahren läßt sich auf Schadstoffe unterschiedlichster Art anwenden. In besonderem Maße ist es für die Entsorgung schwermetallhaltiger Filter geeignet. Beispielhaft können genannt werden: Blei, Arsen, Cadmium, Nickel oder der­ gleichen.

Ebenso läßt sich das Verfahren aber auch zur Aufbereitung von Filtern anwenden, die andere Schadstoffe enthalten. So sind zum Beispiel Filter denkbar, die im Abluftweg einer Pflanzenschutzmittel-Produktion angeordnet waren. Auch diese Schadstoffe sind zum Großteil giftig und können nicht ohne weiteres trocken-mechanisch entfernt werden. Auch hier läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren analog anwenden, wobei in diesem Fall zum Beispiel Fällungsmittel zugegeben werden, die zusammen mit den Schadstoffen orga­ nische Komplexverbindungen bilden.

Das Verfahren läßt sich sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich ausüben.

Aufgrund der genannten Fällungsreaktionen und der Möglich­ keit, die Fällungsprodukte abzuziehen, weist die verblei­ bende Flüssigkeit allenfalls noch einen geringen Feststoff­ gehalt, jetzt jedoch in unbedenklicher mineralogischer Form auf. Dieser kann ohne weiteres über einen zusätzlichen mechanischen Filter abgetrennt werden, so daß die Flüssig­ keit danach wieder zurückgeführt werden kann, um zur Auf­ bereitung eines weiteren Filters verwendet zu werden. Die Rückführung der Behandlungsflüssigkeit ist deshalb von Vorteil, weil zum Beispiel verwendete oberflächenaktive Substanzen nicht verbraucht werden und sich so mit der Flüssigkeit zurückführen lassen. Auch nicht verbrauchte Fällungsreagenzien können genutzt werden, wenn zum Beispiel in ein und derselben Flüssigkeit mehrere Filter gleichzeitig oder nacheinander gereinigt werden.

Das beschriebene Verfahren läßt sich mit verschiedenen Vorrichtungen ausüben.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Vorrichtung ist in ihrer allgemeinsten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß sie einen flüssigkeitsgefüllten Behälter zur Aufnahme der Filter und eine Einrichtung zur Aufnahme und Entnahme des während der Verweilzeit der Filter in der Flüssigkeit sedimentierten Fällungsproduktes aufweist.

Im einfachsten Fall kann die Vorrichtung also aus einem Behälter mit einer Entnahmeeinrichtung für den sedimen­ tierten Fällungsschlamm bestehen.

Bevorzugt ist eine Vorrichtung, die mit einer Einrichtung zur Aufnahme eines oder mehrerer Filter ausgebildet ist. Diese Einrichtung kann gleichzeitig dazu genutzt werden, den Filter in der Flüssigkeit mechanisch zu beaufschlagen, zum Beispiel zu heben, zu schwenken oder zu drehen. Im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden die sich daraus ergebenden Vorteile bereits beschrieben.

Der Boden der Vorrichtung ist vorzugsweise als Schräg­ fläche, in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform trichterförmig gestaltet, um auf diese Weise die ausfallen­ den Reaktionsprodukte direkt in eine bodenseitig ange­ schlossene Aufnahme zu führen, die zum Beispiel aus einem Behälter bestehen kann, der nach einem bestimmten Füllungs­ grad abschließbar und abtrennbar ist. Dieser Behälter enthält dann quasi ausschließlich das gebildete Reaktions­ produkt, zum Beispiel Bleisulfid, und kann ohne weiteres einer hüttenmäßigen Verwendung direkt zugeführt werden. Auch eine kontinuierliche Absaugung ist möglich.

Ist der Boden als Zwischenboden ausgebildet und besitzt er eine verschließbare Durchtrittsöffnung für die Flüssig­ keit, so kann die Vorrichtung nach einer besonders vorteil­ haften Ausführungsform gleichzeitig mit einem weiteren Filter ausgebildet werden, durch den die bereits vorge­ reinigte Flüssigkeit in ein Absetzbecken strömt, so daß sie anschließend einer erneuten Verwendung unmittelbar zugeführt werden kann.

Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens beziehungsweise der entsprechenden Vorrichtung sind offensichtlich. Auf besonders einfache und rationelle Art und Weise können die an sich trockenen, staubförmigen und hochgiftigen Schadstoffe in wäßrigem Medium in unschädliche, wasser­ unlösliche Verbindungen überführt werden. Diese lassen sich dann aus dem Filter entfernen und getrennt entsorgen, so daß anschließend der verbleibende Filter praktisch schadstofffrei ist und in seine Bestandteile zerlegt und entsorgt werden kann.

So kann zum Beispiel der typischerweise vorhandene Stahl­ blechrahmen direkt in die Altmetallverwertung gehen. Die bereits genannten Aluminiumfolien können in der Aluminium­ hüttenindustrie wiederverwendet werden. Dies gilt auch für andere Aluminiumteile des Filters.

Häufig enthält der Filter auch Kunststoffteile, die eben­ falls mechanisch abgetrennt und zum Beispiel im Rahmen eines bekannten Kunststoff-Recycling-Verfahrens neu genutzt werden können.

Auch der Filtervlies, zum Beispiel der genannte Glasfaser­ vlies, läßt sich ohne weiteres wiederverwerten. Dabei stört es überhaupt nicht, daß der Vlies möglicherweise noch einen bestimmten Anteil an Feststoffteilchen enthält, da diese aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens in umweltverträglicher Form vorliegen und ohne weiteres mit dem Vlies gehandhabt werden können. Einer Verwendung, zum Beispiel in einem hüttenmännischen Prozeß, steht nichts im Wege, weil die Aluminiumteile zuvor mechanisch abge­ trennt wurden. Gleiches gilt für den vorstehend genannten weiteren Filter.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur in einer stark schematisierten Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufberei­ tung von bleihaltigen Filtern, wie sie zum Beispiel in der Batterie-Produktion anfallen.

Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter 10, der oben offen ist und der einen trichterförmigen Zwischenboden 12 aufweist. Oberhalb des Zwischenbodens 12 ist der Behäl­ ter 10 mit Wasser 14 gefüllt. In das Wasser ragt ein Ge­ stänge 16 eines Getriebemotors 18, wobei das Gestänge 16 einen Rost 20 aufnimmt, der im Wasser 14 und auf dem ein bleihaltiger Filter 22 liegt. Mit Hilfe des Getriebe­ motors 18 wird der Filter 22 mit dem Rost 20 im Wasser auf- und abbewegt.

Das Wasser enthält etwa 2 Gew.-% eines organischen Tensides (Benzolalkylsulfonat) sowie als Fällungsmittel ein Thio- Komponentengemisch.

Unmittelbar nach Einbringen des Filters 22 in die Flüssig­ keit 14 werden der Filter 22 beziehungsweise seine Bestand­ teile durchnäßt. Gleichzeitig kommt es zur Reaktion zwischen den als Bleioxid vorliegenden Schadstoff-Partikeln im Filter mit dem schwefelhaltigen Fällungsmittel, wobei spontan Bleisulfid entsteht, das wasserunlöslich ist und ausfällt.

Aufgrund der mechanischen Beanspruchung des Filters 22 über das Gestänge 16 wird das Herausfallen der gebildeten Fällungsprodukte durch den Rost 20 nach unten begünstigt. Das Fällungsprodukt rutscht entlang des trichterförmigen Zwischenbodens 12 in einen, sich an der tiefsten Stelle des Trichters anschließenden Behälter 24, der oberseitig mit Hilfe eines Ventils 26 gegenüber dem oberen Teil des Behälters 10 abgedichtet werden kann und abnehmbar ist.

Ist der Behälter 24 gefüllt, wird das Ventil 26 geschlos­ sen. Der Behälter 24 wird abgenommen und einer Entsorgung zugeführt. Durch Öffnen des Ventils 28 kann anschließend das darüber befindliche Wasser nach unten ausströmen, wobei es einen über den Querschnitt des Behälters 10 ange­ ordneten Filter 28 durchläuft, um etwaig noch vorhandene Feststoffteilchen abzuscheiden. Das gereinigte Wasser wird unterhalb des Filters 28 in einem Absetzbecken 30 des Behälters 10 aufgefangen und kann über den schematisch dargestellten Überlauf 32 bei Bedarf wieder oben in den Behälter 10 zurückgeführt werden.

Es ist selbstverständlich, daß sich die Vorrichtung im einzelnen vielfältig modifizieren läßt, ohne den erfin­ dungsgemäßen Grundgedanken zu verlassen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Aufbereiten von Filtern, die Schadstoffe, insbesondere in Form von Schwermetallen, enthalten, bei dem der Filter beziehungsweise seine Bestandteile befeuchtet und die Schadstoffe durch Zugabe eines ent­ sprechenden Fällungsmittels ausgefällt, bevor der Fil­ ter in seine Einzelteile zerlegt und diese einer wei­ teren Verwendung zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Filter voll­ ständig in Wasser eingetaucht und im Wasser behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Filter im Wasser mechanisch beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Filter im Wasser mittels Ultraschallwellen beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Filter einer ständigen Kipp-, Stoß-, Schwenk- und/oder Drehbewegung ausgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Fällungsprodukt unterhalb des aufzubereitenden Filters gesammelt und zu gegebener Zeit abgezogen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Flüssigkeit verwendet wird, die einen Gehalt eines die Oberflächenspannung des Wassers herabsetzenden Zusatzmittels aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7 mit der Maßgabe, daß das Zusatzmittel ein Tensid ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit der Maßgabe, daß das Fällungsmittel ein auf Schwefelbasis arbeitendes/basierendes Fällungsmittel ist.

10. Vorrichtung zur Aufbereitung von Schadstoffe, insbe­ sondere Schwermetalle enthaltenden Filtern mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem flüssigkeitsgefüllten Behälter (10) zur Aufnahme der Filter (22) und einer Einrichtung (12, 26, 24) zur Aufnahme und Entnahme des während der Verweilzeit des Filters (22) in der Flüssigkeit (14) sedimentierten Fällungsproduktes.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 mit einer Einrichtung (20) zur Aufnahme der Filter (22) in der Flüssigkeit (14).

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Ein­ richtung (20) positionsveränderbar ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 mit einem als Schrägfläche ausgebildeten Boden (12) und einer Entnahmeeinrichtung (24) für das Fällungsprodukt an der untersten Stelle.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der der Boden (12) als Zwischenboden ausgebildet ist und eine verschließbare Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeit aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, mit einer unterhalb des Zwischenbodens (12) angeordneten Filtriereinrichtung (28).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15 mit einer Einrichtung (32) zur Rückführung des mit Hilfe des Filters (28) gereinigten Wassers zurück zur Aufgabe­ einrichtung des Behälters (10).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16 mit einer Ultraschall-Einrichtung, deren Senderteil dem Filter zugewandt ist.