DE4140845C2 - Verfahren zum Reinigen kontaminierter Böden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen kontaminierter Böden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren und einer dazu verwendeten bekann­ ten Vorrichtung erfolgt zunächst ein Aufschließen zum Trennen der Schadstoffe von den Bodenpartikeln mit Hilfe eines Hochdruckwas­ serstrahlrohres. Ausgangsseitig befinden sich die Schadstoffe feindispers im Wasser verteilt. Insbesondere wenn es sich bei den Schadstoffen um zähflüssige Schadstoffe wie Mineralöle, flüssige Aromate, PCB′s, Benzol, Toluol, Xylol, Phenol oder andere hydro­ phobe Materialien handelt, besteht das Problem, daß diese in der Phase der Emulsion dazu neigen, wieder von Feststoffoberflächen, und zwar vorzugsweise auf Feinstpartikelchen, adsorbiert zu wer­ den.

Weil damit die Schadstoffe im Feinstkornbereich unspezifisch ver­ teilt sind, wird ihre Abtrennung aus dem Boden-Wasser-Gemisch stark erschwert, insbesondere werden beim Einsatz eines Flota­ tionsverfahrens sehr schlechte Ergebnisse erzielt.

Aus der DE 38 15 461 A1 bzw. der US 49 69 775 ist ein Verfahren bekannt, bei dem verunreinig­ ter Boden unter Zusatz von Mahlkörpern und Wasser und bevorzugt unter Zugabe feinkörniger Zuschlagstoffe, etwa Kalkstein, Sand, Mergel, Ton, Kohle, Abfallkohle, gebrauchter Aktivkohle oder Flotationswaschberge, in einer Trommel behandelt wird. Die aus der Trommel ausgetragene wäßrige Aufschlämmung wird durch Sie­ bung in eine gröbere und eine feinere Fraktion getrennt, die grö­ bere Fraktion als gereinigte Fraktion abgeführt, die feinere Fraktion entschlämmt, der abgetrennte Schlamm nach einer Entwäs­ serung als Schadstoffkonzentrat abgeführt und der entschlämmte Rest der feineren Fraktion nach einer Entwässerung als gereinig­ ter Boden abgeführt.

Bei diesem Verfahren wird beim Aufschließen in der Trommel durch die Mahlkörper eine sehr breite und wenig definierte Korngrößen­ verteilung des Bodens und der Zuschlagstoffe erzeugt, die eine effiziente Abtrennung der an Partikeln angelagerten Schadstoffe wesentlich erschwert. Zudem werden große Anteile der feineren Bodenpartikel durch Abführung mit dem Schadstoffkonzentrat dem Boden entzogen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen eine spezifische und effiziente Trennung von Schadstoffen der genannten Art von dem zu waschenden Boden mög­ lich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 21.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Fi­ gur. Die Figur zeigt eine blockbildartige Darstellung einer Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens.

Die Vorrichtung 1 umfaßt zunächst einen Behälter 2 zur Aufnahme des kontaminierten Bodens 3. Der Boden ist unter anderem mit flüssigen Schadstoffen, z. B. Mineralölen, flüssigen Aromaten, PCB′s, Benzol, Toluol, Xylol, Phenol oder ähnlichen Materialien verschmutzt. Es ist eine in den Behälter 2 mündende Leitung 4 zum Zuführen von hydrophobem Trägerstoff vorgesehen. Ferner ist eine in den Behälter 2 mündende Leitung 5 zum Zuführen von Wasser vor­ gesehen. Ausgangsseitig ist eine Einrichtung zum Aufschließen des kontaminierten Bodens in Form eines an sich bekannten Hochdruck­ wasserstrahlrohres 6 mit einer Wasserzufuhrleitung 7 vorgesehen. Ausgangsseitig schließt sich an das Hochdruckwasserstrahlrohr 6 eine Klassiereinrichtung 8 an, die in einer ersten Stufe ein Sieb 9 mit z. B. einem Siebdurchgang von 8 mm, eine zweite Stufe 10 mit einer Sandschnecke mit einem Trennschnitt von z. B. 0,3 mm und in einer dritten Stufe einen Klassierzyklon 11 zum Austragen von Ma­ terial mit einem Trennschnitt von wenigstens 0,06 mm aufweist. Die jeweiligen Fraktionen werden über Ausgänge 12 bis 14 zu einem Behälter oder Platz für gewaschenen Boden 15 abgegeben. An die Klassiereinrichtung schließt sich eine Flotationseinrichtung 16 an. Ein bodenseitiger Ausgang 17 ist über eine Flockungs- und Se­ dimentationsstufe mit einer Siebbandpresse 18 verbunden, deren Ausgang über eine Fördereinrichtung 19 zu dem Platz des gewa­ schenen Bodens 15 führt. Ferner weist die Flotationseinrichtung einen zweiten Ausgang 20 zum Entfernen eines Schaumproduktes (Flotat) auf, der zu einer Einrichtung 21 zur Fest-Flüssig-Tren­ nung führt. Hier werden über einen Ausgang 22 Wasser und über einen Ausgang 23 der zu entsorgende Feststoff zu einem Entsor­ gungsplatz 24 gefördert.

Im Betrieb wird dem kontaminierten Boden über die Leitung 4 ein Feststoff mit hydrophoben Oberflächeneigenschaften zudosiert. Vorzugsweise werden dazu Aktivkohlen, Steinkohlen aller Inkoh­ lungsgrade, Sägemehl oder allgemein Holz in feiner Körnung, Torf, Braunkohlen, verschiedene Kunststoffe, Graphit, sulfidische Mine­ rale oder Koks verwendet, wobei das Material so vorbehandelt ist, daß die Korngröße zu 95 Gew-% kleiner oder gleich 2 mm und bevor­ zugt kleiner oder gleich 0,5 mm ist. Die feinsten Körnchen sollen grob genug sein, um gezielt flotiert werden zu können. Das über die Leitung 5 zugeführte Wasser dient zum Voraufschließen des Ma­ terials. In dem Hochdruckwasserstrahlrohr 6 wird über das unter Druck zuzuführende Wasser 7 der kontaminierte Boden in bekannter Weise aufgeschlossen, d. h. die flüssigen Schadstoffe werden von der Kornoberfläche des kontaminierten Bodenmaterials abgetrennt und in eine Emulsion überführt. Durch den zugeführten hydrophoben Feststoff bietet sich den organischen Schadstoffen eine große Oberfläche mit Eigenschaften, die zu einer selektiven Umadsorp­ tion des Schadstoffes führt, indem sich die zu entfernenden Flüs­ sigkeiten an dem feinkörnigen Feststoff zur Benetzung anlagern.

In der nachfolgenden Klassiereinrichtung 8 erfolgt in bekannter Weise durch Klassieren ein Trennen des aufgeschlossenen Bodens in einzelne Kornfraktionen, die separat weiterbehandelt werden kön­ nen. Die einzelnen Ausgänge 12, 13 und 14 können also zu verschiedenen Plätzen für gewaschenen Boden 15 führen. Der hydro­ phobe Feststoff, der die genannten flüssigen Schadstoffe adsor­ biert hat, wird in der Klassiereinrichtung 8 in die zu der nach­ folgenden Flotationseinrichtung 16 führende Feinstkornfraktion überführt. In der Flotationseinrichtung 16 werden die Schadstoffe derart abgetrennt, daß die das von dem hydrophoben Feststoff als Trägermaterial aufgenommenen Schadstoffe als Schaumprodukt über den zweiten Ausgang 20 zu der Einrichtung zum Fest-Flüssig-Tren­ nen 21 geführt werden, während der Teil der Feinstkornfraktion, der keine Schadstoffe adsorbiert hat, absinkt und über den boden­ seitigen Ausgang 17 einer Flockungs- und Sedimentationseinrich­ tung und einer Siebbandpresse zugeführt wird. Von dort wird die abgetrennte Feinstkornfraktion z. B. zu dem Platz des gewaschenen Bodens 15 über die Fördereinrichtung 19 transportiert.

In der Einrichtung zum Fest-Flüssig-Trennen 21 erfolgt dann in bekannter Weise eine Trennung zwischen dem einen Kreislauf zur Wiederverwendung zuzuführenden Wasser 22 und dem verbleibenden Feststoff, der über den Ausgang 23 einem Entsorgungsplatz 24 zur gesonderten Entsorgung zugeführt wird.

In einem Ausführungsbeispiel ist der als Trägermaterial zuzufüh­ rende Feststoff durch eine Schwingmahlung oder aktivierende Mah­ lung speziell gemahlen. Die Zugabemenge über die Leitung 4 be­ trägt vorzugsweise zwischen 0,1 und 20 kg pro Tonne kontaminier­ ten Bodens.

Es wird eine Korngrößenverteilung des hydrophoben Zuschlagstoffes vorgegeben, bevor dieser dem Boden und/oder Waschwasser zugesetzt wird.

Wenn insbesondere eine Korngrößenverteilung in einem engen Bereich gewünscht wird, was vielfach die Abtrennung des Trägermaterials mit den daran adsorbierten Schadstoffen vom gereinigten Boden vereinfacht und ein Aussondern feiner Bodenpartikel zusammen mit dem Trägermaterial weitgehend unterbinden wird, so wird diese z. B. durch Siebung eingestellt. Während des Prozesses werden die Zuschlagstoffe dann nicht weiter zerkleinert, ihre vorab eingestellte Korngrößenverteilung bleibt also erhalten. Dies erleichtert erheblich die Bestimmung der geeigneten Abtrennvorrichtung(en) und -bedingungen. Hierfür ist zusätzlich auch die Wahl reiner Zuschlagstoffe mit definierten Eigenschaften (Dichte, Oberflächeneigenschaften o. ä.) günstig.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die Abtrennung durch Flotation erfolgt, ist es vorteilhaft, wenn etwa 95 Gew.-% des hydrophoben Zuschlagstoffes eine Korngröße von unter 2 mm, vorzugsweise sogar von unter 25 µm, aufweisen.

Wird eine Korngröße im Bereich von 25 µm bis 2 mm, gewählt, be­ steht eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens darin, daß die Abtrennung des Trägermaterials nach erfolgter Adsorption der Schadstoffe durch Sortierspiralen oder Sortierherde erfolgt.

Wird eine Korngröße im Bereich von 0,3 mm bis 50 mm gewählt, be­ steht eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens darin, daß die Abtrennung des Trägermaterials nach erfolgter Adsorption der Schadstoffe durch Setzmaschinen oder Aufstromsortierer er­ folgt.

In den meisten praktischen Einsatzfällen ist es von Vorteil, die Korngröße des Zuschlagstoffes größer als die des zu waschenden Bodens zu machen.

Je nach den konkreten Boden- und Schadstoffverhältnissen ist ggf. eine Kombination verschiedener Abtrennverfahren in der Anwendung auf jeweils eine, vorab durch einen Klassiervorgang hergestellte, Bodenfraktion zweckmäßig. Bei einer solchen Vor-Klassierung des Bodens vor den eigentlichen Waschvorgängen ist dann dementspre­ chend die Korngröße des hydrophoben Zuschlagstoffes größer als die Korngröße der jeweiligen Bodenfraktion einzustellen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist zum Aufschlie­ ßen des Bodens ein Hochdruckwasserstrahlrohr verwendet, welches besonders vorteilhaft eingesetzt wird. Es können aber auch Pflugscharmischer, Tellermischer, Freifallmischer oder Ultraschallgeneratoranlagen verwendet werden.

Claims (25)

1. Verfahren zum Reinigen kontaminierter Böden, bei dem der Boden durch Waschen aufgeschlossen wird und ein hydrophober Feststoff mit einer vorbestimmten Korngrößenverteilung als Trägermaterial für zu adsorbierende Schadstoffe zugegeben wird und danach der gewaschene Boden von der Waschflüssigkeit abgetrennt wird, wobei das Aufschließen derart erfolgt, daß der Feststoff die vorbestimmte Korngrößenverteilung im wesentlichen beibehält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophobe Feststoff bei dem Aufschließen zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophobe Feststoff dem Boden vor dem Aufschließen zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschließen des Bodens in einem Hochdruckwasserstrahlrohr durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abtrennen des Bodens die Waschflüssigkeit mit dem Feststoff einer Fest-Flüssig-Trennung unterworfen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff verwendet wird, dessen kleinste Korngröße oberhalb von 1 µm liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff verwendet wird, der zu 95 Gew.-% eine Korn­ größe von unter 2 mm aufweist und durch Flotation abgetrennt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff verwendet wird, der zu 95 Gew.-% eine Korn­ größe von unter 25 µm aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff mit einer Korngrößenverteilung zwischen 25 µm und 2 mm verwendet wird und durch Sortierspiralen oder Sortierherde abgetrennt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff verwendet wird, dessen größte Korngröße unterhalb von 0,5 mm liegt und dieser durch Flotation abgetrennt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff verwendet wird, der eine Korngrößenverteilung zwischen 0,3 mm und 50 mm aufweist und durch Setzmaschinen oder Aufstromsortierer abgetrennt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober Feststoff verwendet wird, der eine Korngröße aufweist, die größer als die des zu waschenden Bodens bzw. einer durch Klassierprozesse hergestellten Bodenfraktion ist, und der feste, hydrophobe Zuschlagstoff mit den daran adsorbierten Verunreinigungen durch Klassierapparate mit der Waschflüssigkeit von dem Boden oder der Bodenfraktion abgetrennt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrophobe Feststoff in einer Menge von 0,1 bis 20 kg/t verunreinigten Bodens zugegeben wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophober Feststoff Aktivkohle verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophober Feststoff Kohlenstaub verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophober Feststoff Graphit verwendet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophober Feststoff Holz feiner Körnung verwendet wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophober Feststoff Kunststoffmehl verwendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophober Feststoff sulfidische Minerale verwendet werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vor-Klassieren verschiedene Bodenfraktionen hergestellt, jeder dieser Bodenfraktionen ein fester, hydrophober Zuschlagstoff einer auf ihre Korngröße abgestimmten, definierten Korngröße zugefügt und die hydrophoben Zuschlagstofe nach dem Waschen der jeweiligen Bodenfraktion in einer für die Korngröße der Bodenfraktion geeigneten Sortiervorrichtung vom Boden abge­ trennt werden.

21. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, mit einer Einrichtung (6) zum Naßaufschließen des Bodens (3), einer ausgangsseitig angeordneten Abtrenneinrichtung (16), die einen ersten Ausgang (20) zum Abführen eines Schadstoffkonzentrats und einen Ausgang (12-14) zum Abführen gewaschenen Bodens (25) aufweist, uind einer Einrichtung (4) zum Zuführen des hydrophoben Feststoffes einer vorbestimmten Korngrößen­ verteilung im Bereich der Einrichtung (6) zum Naßaufschließen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (4) eingangsseitig vor der Naßauf­ schließeinrichtung (6) vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Naßaufschließeinrichtung (6) ein Hochdruckwasserstrahlrohr umfaßt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrenneinrichtung (16) eine Flotationseinrichtung ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Naßaufschließeinrichtung (6) und Abtrenneinrichtung (16) eine Klassiereinrichtung (8) und der Abtrenneinrichtung (16) nachgeordnet eine Einrichtung (21) zur Fest-Flüssig-Trennung vorgesehen sind.