DE4121971A1 - Verfahren zur entsorgung von schadstoffbelasteten fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von schadstoffbelasteten Flüssigkeiten, wobei in mindestens einer Trocknungsstufe Feststoffanteile von der Flüssigkeit getrennt werden.

Es ist ein Verfahren zur Entsorgung von schadstoffbelasteten Flüssigkeiten, wie z. B. Deponieabwasser oder Sickerwasser der eingangs genannten Art bekannt, bei dem durch eine mehrstufige Umlaufverdampfung aufkonzentrierte Flüssigkeit in kristalliner Form einem Dünnschichttrockner zugeführt wird. Dabei wird das Konzentrat auf heiße Flächen des Dünnschichttrockners gebracht und das dann an diesen Flächen abgelagerte salzhaltige getrocknete Konzentrat mechanisch abgekratzt. Das pulverförmige bis kristalline Produkt wird dann über Abfüllanlagen in Behältersystemen zwischengelagert und in einer Sondermülldeponie endgelagert. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die aufgeheizten Flächen des Trockners und die Maschinenteile zum Abkratzen des Trockenproduktes durch die Berührung mit dem salzhaltigen Produkt korrodieren und somit oft gereinigt oder sogar ausgewechselt werden müssen. Somit ist durch diese Verfahrensweise ein stetiger und kontinuierlicher Arbeitsprozeß nicht möglich. Durch das Ablagern der breiigen salzhaltigen Bestandteile und dem Abkratzen dieser entsteht ein Trockenprodukt mit großer Korngrößenverteilung, die zu einer geringen Schüttdichte und äußerst schlechter Rieselfähigkeit des abzutransportierenden Trockenprodukts führt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist der beim Abkratzvorgang entstehende Staub, der sowohl eine Belastung des Bedienungspersonals als auch der Umwelt bedeutet. Weiterhin ist dieser Prozeß der Trocknung energetisch ungünstig und thermodynamisch nicht optimal.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu beseitigen und eine staubfreie Herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen Granulaten mit hoher Schüttdichte aus schadstoffbelasteten Flüssigkeiten in einem stetigen, energetisch günstigen und thermodynamisch optimalen Arbeitsprozeß zu erreichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die schadstoffbelastete Flüssigkeit von den Feststoffanteilen durch eine Wirbelschichtgranulationstrocknung getrennt wird, wobei die Wirbelschicht durch ein Fluidisierungsmittel erzeugt wird. Dadurch erreicht man eine staubfreie Granulatherstellung aus schadstoffbelasteten Flüssigkeiten wie insbesondere Abwässer in einem stetigen Arbeitsprozeß. Das entstehende Granulat zeichnet sich durch annähernde Kugelform, eine hohe Schüttdichte, einer gleichmäßigen Korngrößenverteilung und somit guter Rieselfähigkeit aus. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt es in einem Wirbelschichtgranulationstrockner trotz der Salze des Abwasser zu keinen oder nur sehr geringen Korrosionserscheinungen. Somit entfallen aufwendige Reinigungsarbeiten, die den Arbeitsprozeß unterbrechen würden und dadurch insgesamt kostenungünstig wären. Dabei sind der Verschleiß des Wirbelschichtgranulationstrockners und Materialanforderungen geriniger als bei herkömmlichen Verfahren. Zudem verläuft der Trocknungsprozeß im Wirbelschichtgranulationstrockner thermodynamisch optimal, energetisch günstig und kann mit wenig Bedienungspersonal durchgeführt werden.

Vorteilhafterweise kann die Flüssigkeit in ihrem Feststoffgehalt vor der Wirbelschichtgranulationstrocknung aufkonzentriert werden, wobei die aufkonzentrierte Flüssigkeit pump- und verdüsungsfähig gehalten wird. Die Aufkonzentrierung des Feststoffanteils erfolgt zweckmäßig durch Umkehrosmose und/oder durch eine Umlaufverdampfung.

Vorteilhafterweise wird das in der Trocknungsstufe anfallende Kondensat, das gegenüber dem zu entsorgenden Produktstrom eine verhältnismäßig geringe Menge aufweist, diesem zugeführt. Dieser geschlossene Prozeß ist energetisch günstig und umweltfreundlich. Es ist eine optimale Reinigung der Flüssigkeit erreicht, und die Schadstoffe fallen ausschließlich in Form von Granulaten an.

Das Fluidisierungsmittel ist insbesondere Rauchgas, Luft oder in der Trocknungsstufe zirkulierender Dampf, wobei die Strömung des Fluidisierungsmittels von unten nach oben die wirbelnde Granulatschicht durchströmen soll. Insbesondere ist eine vertikale Strömung vorzusehen.

Der im geschlossenen Kreis-/Umlauf zirkulierende Fluidisierungsstrom kann mittels eines in der Trocknungsstufe angeordneten Kondensators konstant gehalten werden, wobei ggf. nichtkondensierbare Gase einer Nachverbrennung zugeführt werden. So werden unter Umständen auftretende schädliche Emissionen an die Umwelt vermieden, und es ist ebenfalls eine Entsorgung ggf. nicht kondensierbarer Gase erreicht.

Vorteilhafterweise werden die entstehenden Granulate pneumatisch aus einer Wirbelschichttrockenzone eines Wirbelschichtgranulationstrockners ausgeschleust, womit der Vorteil des Austrages von Granulaten mit im wesentlichen einheitlicher Korngröße, also mit definiertem engem Kornbandspektrum verbunden ist.

Die Granulate können in einer mindestens zwei Behälter umfassenden Zwischenlagerung gesammelt werden. Diese in der Zwischenlagerung gesammelten Granulate können einer Sonderdeponie zugeführt werden.

Vorteilhafterweise können die Granulate mittels einer durch ein Fluidisierungsmittel erzeugten Wirbelschicht in einer eigens dafür vorgesehenen Stufe nachgetrocknet werden. Die derart nachbehandelten Granulate weisen einen besonders hohen Löslichkeitswiderstand gegenüber Feuchtigkeiten auf.

Gemäß einer Ausführungsart der Erfindung besteht ein besonderes Merkmal darin, daß die in einer zusätzlichen Stufe vorgesehene Wirbelschicht nicht oder nicht nur zur Trocknung verwendet wird, sondern stattdessen bzw. auch für eine Ummantelung der Granulate mit einer auflösungshemmenden Schutzschicht genutzt wird. Ein besonderer Vorteil der so nachbehandelten Granulate besteht darin, daß sie einer herkömmlichen Mülldeponie zugeführt werden können, Kosten für eine Sondermüllagerung also entfallen. Vorteilhafterweise kann zur Ausbildung der Schutzschicht in die Wirbelschicht eine Lösung eingedüst werden, und es können ggf. zusätzlich staubartige Partikel zur weiteren Verbesserung der Versiegelung des Schadstoffgranulates eingeblasen werden.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 ein Verfahrensschema gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein weiteres Verfahrensschema gemäß der Erfindung mit geschlossenem Kreislauf für einen Wirbelschicht-Fluidiesierungsstrom und mit außerhalb des Kreislaufs angeordnetem Kondensator.

Anhand der Fig. 1 wird das erfindungsgmäße Verfahren zur Entsorgung von schadstoffbelasteten Flüssigkeiten erläutert. Die Hauptstufe des Verfahrens besteht in einer Wirbelschichtgranulationstrocknung 2, in der mittels einer Wirbelschicht zu reinigende Flüssigkeit von Schadstoffen, die aus Feststoffanteilen gebildet sind, getrennt wird. Zu diesem Zweck wird die zu entsorgende Flüssigkeit in die Wirbelschicht eingedüst. Durch Wasserverdampfung verbleibt der Feststoffanteil der Lösung nahezu gleichmäßig auf bereits vorhandenen Partikeln oder Feststoffteilchen der Wirbelschicht zurück. Es entstehen regelmäßig geformte kugelige Granulate mit einer gegenüber anderen Trocknungsverfahren vergleichsweise hohen Feststoffdichte. Das getrocknete Granulat weist nur eine geringe Restfeuchte auf und ist staubfrei und rieselfähig. Sobald die Granulate im Wirbelschichtgranulationstrocknungsprozeß eine bestimmte Korngröße erreicht haben, werden sie ausgeschleust und Behältnissen einer Zwischenlagerung 3 zugeführt. Das ausgeschleuste Material kann dann in den geschlossenen Behältnissen auf einer Sonderdeponie 5 gelagert werden.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird das als solches nur sonderdeponiefähige ausgetragene Granulatmaterial in einer zusätzlichen Verfahrenstufe einer Nachbehandlung 6 unterzogen, wobei die Granulate einer Wirbelschicht zugeführt werden, in der Restfeuchte entzogen werden kann und/oder in der eine physiologisch unbedenkliche Schutzhülle um jedes Granulatteilchen gelegt wird. Diese versiegelten Granulate können auf einer normalen Deponie 7 endgelagert werden.

Bevor die schadstoffbelastete Lösung in die Wirbelschichtgranulationstrocknungsstufe 2 gelangt, besteht - wie in Fig. 1 dargestellt - die Möglichkeit, sie aufzukonzentrieren, um insgesamt eine energetisch besonders günstige Prozeßführung zu erreichen. Die Aufkonzentration kann durch Umkehrosmose 1 und stattdessen oder zusätzlich durch eine in Fig. 1 dargestellte Umlaufverdampfung 4 erfolgen. Die Aufkonzentration erfolgt stets nur in dem Maß, daß eine pump- und vor allem verdüsungsfähige Lösung erhalten bleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entsorgung von schadstoffbelasteten Flüssigkeiten wird im folgenden anhand der Fig. 2 beispielhaft als Verfahren zur Entsorgung von Deponiesickerwasser beschrieben.

Auf einer Deponie fällt belastetes Sickerwasser mit einem Schadstoffgehalt von ca. 1 Mass.% an. Die Schadstoffe bestehen größtenteils aus verschiedenen Salzen. Das Sickerwasser wird in einer ersten Behandlungsstufe einer Umkehrosmose 1 zugeführt. In einer anschließenden Stufe wird mittels einer vorzugsweise zweistufigen Umlaufverdampfung 4 eine zur Eindüsung geeignete Aufkonzentration erreicht. Das Konzentrat wird in einen Wirbelschichtgranulationstrockner 21 eingedüst. Aus dem eingedüsten Flüssigkeitkeiststrom wird der Trockensubstanzgehalt nahezu vollständig abgebaut, indem die schadstoffbelastete Lösung dadurch getrennt wird, daß der Trockensubstanzanteil als Feststoff in Form von Granulaten zurückbleibt, während der Flüssigkeitsanteil, nämlich Wasser, verdampft wird und aus einem geschlossenen Dampfkreislauf, in dem der Wirbelschichtgranulationstrockner 21 angeordnet ist, über eine Kondensationsstufe 12 ausgekreist wird. Der geschlossene Dampfkreislauf umfaßt den Wirbelschichtgranulationstrockner 21, einen Zyklon 8, einen Filter 9, ein Gebläse 10 und einen Überhitzer 11. Die Kondensationsstufe 12 ist so angeordnet, daß der ausgekreiste Wasserdampf vollständig kondensiert und als Kondensat an die Eingänge der Aufkonzentrationsstufen 1 und/oder 4 zurückgeführt wird. Nichtkondensierbare Bestandteile werden aus dem Kondensator 12 abgezogen und einer nicht dargestellten Hochtemperaturverbrennung zugeführt.

In der Wirbelschichtgranulationstrocknung 2 bilden sich kugelförmige Teilchen, die kontinuierlich zu Granulaten heranwachsen. Die Granulatmenge entspricht dem ursprünglich in dem Sickerwasser enthaltenen festen Schadstoffanteil. In der Wirbelschicht weisen die sich heranbildenden Granulate ein Kornbandsprektrum auf. Infolge klassierender Wirkung eines pneumatischen Austrags werden aus dem Kornbandspektrum der Granulate solche mit einem im wesentlichen gleichen Korndurchmesser von beispielsweise 3 mm Durchmesser aus dem Granulationstrockner 21 ausgetragen.

Die anfallenden Granulate werden bis zu einer bestimmten Menge in Pufferbehältern 13 einer Zwischenlagerung angesammelt und dann vorzugsweise chargenweise einer Nachbehandlungsstufe zugeführt, die ebenfalls einen Wirbelschichtapparat 14 aufweist. Mit diesem wird das Granulat mit einer auflösungshemmenden Schutzschicht ummantelt. Die Ummantelung wird aus der Reaktion von einer flüssigen und ggf. einer staubartigen Komponente gebildet. Zu diesem Zweck wird die flüssige Komponente 16 in die Wirbelschicht der Granulate eingedüst. Vorzugsweise kann zudem gleichzeitig in die Wirbelschicht die zweite Komponente 17, nämlich eine staubartige Substanz eingeblasen werden. Damit ist um die einzelnen Granulate gleichmäßig eine auflösungshemmende Schicht gelegt. Die derart versiegelten Granulate werden aus dem Wirbelschichtapparat 14 ausgetragen und auf einer normalen Deponie 7 endgelagert. Der Entsorgungsprozeß des belasteten Deponiewassers wird in der beschriebenen Weise kontinuierlich betrieben.

Claims (14)

1. Verfahren zur Entsorgung von schadstoffbelasteten Flüssigkeiten, wobei in mindestens einer Trocknungsstufe Feststoffanteile von der Flüssigkeit getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit von den Feststoffanteilen durch eine Wirbelschichtgranulationstrocknung (2) getrennt wird, wobei die Wirbelschicht durch ein Fluidisierungsmittel erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in ihrem Feststoffgehalt vor der Wirbelschichtgranulationstrocknung (2) aufkonzentriert wird, wobei die aufkonzentrierte Flüssigkeit pump- und verdüsungsfähig gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufkonzentrierung des Feststoffanteils durch Umkehrosmose (1) und/oder durch eine Umlaufverdampfung (4) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Trocknungsstufe anfallende Kondensat der zu entsorgenden schadstoffbelasteten Flüssigkeit zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidisierungsmittel Rauchgas, Luft oder in der Trocknungsstufe zirkulierender Dampf ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zirkulierende Fluidisierungsstrom mittels eines in der Trocknungsstoffe angeordneten Kondensators (12) konstant gehalten wird, wobei ggf. nicht kondensierbare Gase einer Nachverbrennung zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehenden Granulate pneumatisch aus einer Wirbelschichttrockenzone eines Wirbelschichtgranulationstrockners (21 ) ausgeschleust werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate in einer mindestens zwei Pufferbehälter (13) umfassenden Zwischenlagerung (3) gesammelt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende Granulat mittels einer durch ein Fluidisierungsmittel erzeugten Wirbelschicht nachbehandelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate nachgetrocknet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate mit einer auflösungshemmenden Schutzschicht ummantelt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Schutzschicht in die Wirbelschicht eine Lösung eingedüst und ggf. zusätzlich staubartige Partikeln eingeblasen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das nachbehandelte Granulat einer herkömmlichen Mülldeponie (7) zugeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallenden Granulate ausschließlich einer Sonderdeponie (5) zugeführt werden.