DE4214763A1 - Verfahren zur Verwendung von Komposten für die Immobilisation von organischen und anorganischen Schadstoffen - Google Patents
Verfahren zur Verwendung von Komposten für die Immobilisation von organischen und anorganischen SchadstoffenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf den Einsatz von Komposten zur
Festlegung von organischen Schadstoffen, z. B. Aromaten, und
anorganischen Schadstoffen, z. B. Schwermetallen, in kontami
nierten Medien, z. B. Boden, Wasser, Lösungsmitteln, Gasen.
Das Verfahren schließt die Methodik zur Prüfung von Komposten
zur Klassifizierung ihrer Immobilisationskapazität mit ein.
Bei der Rotte biogener organischer Stoffgemenge unter
definierten aeroben Bedingungen entsteht Dauerhumus, der
allgemein als Kompost bezeichnet wird. Er setzt sich aus
repolymerisierten Bruchstücken des Ligno-Zellulose-Abbaus und
mikrobiell gebildeten autoxydablen Phenolen unter
Einbeziehung aliphatischer Metabolite, z. B. Protein,
zusammen. Es ist bekannt, daß die unspezifischen Enzymsysteme
des Ligninabbaus (Ligninasen, Phenolasen) auch Schadaromaten
anzugreifen vermögen. Dieser Schadstoffumsatz kann zur
Totalmineralisation oder zum Einbau von Bruchstücken in den
Humuspool führen. Des weiteren besitzt der Dauerhumus eine
hohe Kationenaustauscherkapazität. Aufgrund der bevorzugten
Adsorption von Kationen mit zunehmender Ladung und Ionengröße
werden Ammonium- und Schwermetallionen selektiv festgelegt.
Zusätzlich werden Schwermetalle als Hydroxide, Carbonate,
Sulfide, Sulfate oder Phosphate festgelegt, wenn die
entsprechenden Milieubedingungen herrschen. Die geschilderten
Eigenschaften des Kompostes sind bekannt, wurden bisher
jedoch nicht gezielt verfahrenstechnisch ausgenutzt.
Zur raschen Ermittlung der Aufnahmekapazität gegenüber
Schadstoffen, vorzugsweise Schwermetallionen, wurde folgendes
Verfahren entwickelt:
Eine definierte Kompostmenge wird in eine gelochte 50
ml-Plastikflasche eingefüllt. Die Kompostprobe wird 24 h bei
25°C in einem 500 ml-Erlenmeyer-Kolben, der Wasser mit einem
definierten Schadstoffgehalt enthält, geschüttelt. Diese
Prozedur wird fünfmal wiederholt. Aus der Differenz zwischen
dem Schadstoffgehalt der wäßrigen Lösung oder Suspension zu
Beginn und nach Abschluß des Versuches ergibt sich die vom
Kompost aufgenommene Menge an Schadstoffen. Danach wird die
beladene Kompostprobe in der beschriebenen Weise fünfmal in
destilliertem Wasser geschüttelt und die Menge der in Lösung
gegangenen Schadstoffe bestimmt. Aus der Differenz zur
sorbierten Schadstoffmenge im Kompost ergibt sich schließlich
der tatsächlich immobilisierte Schadstoffgehalt (Verfahren
nach Anspruches 1 bis 3).
Vorstehendes Verfahren kann dahingehend erweitert werden, daß
der Kompost schon während der Herstellung (Anspruch 4) oder
nach der Ausreifung wie das zu reinigende Medium auch durch
Variation des pH-Wertes und des Salzgehaltes, sowie durch
Zusatz von Komplexbildnern und Abfangreagentien für seinen
späteren Verwendungszweck entwickelt werden kann. Dadurch
wird eine Verbesserung bzw. optimale Ausnutzung der
Sorptionskapazität des Kompostes erreicht. Diese gezielte
Beeinflussung der Reaktionspartner bzw. Systemkomponenten
gestattet stöchiometrische Berechnungen (Anspruch 5).
Komposte können wegen ihrer hohen Bindungs- und Sorptions
kapazität in verschiedenen Bereichen des Umweltschutzes
eingesetzt werden. Dafür muß eine technische Ausformung des
Einsatzes vorgenommen werden (Anspruch 6). Nur unter dieser
Voraussetzung können schadstoffbelastete Medien, z. B. aus
Deponien, Bodenwaschanlagen oder aus Industriebetrieben
gereinigt werden (Anspruch 7-10). Das kann dadurch
geschehen, daß das Wasser Kompostschichten durchläuft und die
Schadstoffe während der Durchsickerung sorbiert werden.
Eine besondere Einsatzvariante ist analog zum Verfahren des
Anspruches 1-3 die Befüllung von Containern verschiedenen
geometrischen Zuschnitts, z. B. Rohren, Big Bags, Körben,
Schläuchen, die in das zu reinigende, kontaminierte Medium
gehängt werden. Die gelösten oder suspendierten Schadstoffe
werden sorbiert und im Kompost aufkonzentriert. Auf diese
Weise ist es möglich, große und kleine Wassermengen von
Schadstoffen in geringer und hoher Konzentration rasch und
kostengünstig zu reinigen.
Ein grobes Umweltproblem ist die Auswaschung mobiler
Schadstoffe aus Deponien, Altlasten, Halden und kontami
nierten Böden in Sammlersysteme, Vorfluter, Oberflächen- und
Grundwasser. Es ist gängige Praxis, die Probleme entweder auf
bautechnischem Wege (Einkapselung, Abdichtung) oder durch
sehr aufwendige Verfahren der Bodenwaschung zu lösen. Die
Verwendung von Komposten im Rahmen eines geeigneten Einbaus
kann ein kostengünstiges Verfahren sein, nicht nur die akute
Belastung zu beseitigen, sondern auch eine Sorptionsreserve
im Sinne der Prophylaxe zu schaffen (Anspruch 11).
Um einen Schadstoffaustrag über das Sickerwasser zu
vermeiden, wird das kontaminierte Material ausgekoffert und
nach Einmischen des Filterkompostes wieder eingebaut
(Anspruch 12). Eine zusätzliche Sicherheit kann dadurch
erreicht werden, daß eventuell auftretendes belastetes
Perkolat eine Kompostfilterschicht durchsickert und gereinigt
wird. Es kann auch eine Sohlen-, Zwischen- und Abdeckschicht
angelegt werden, die bezüglich der Filterwirkung
(Schichtstärke, Auslegung der Filtereigenschaften) problem
angepaßt ist (Anspruch 13). Immer ist die Funktion des
Kompostes eine systemintegrierte Ausfilterung und Bindung von
Schadstoffen anstelle der bautechnischen Isolierung von
Gefahrenpotentialen.
Bei der Konzipierung von Sorptionsmatrices auf Kompostbasis
muß das Wasserregime im System beachtet werden. Ist die
Kompostschicht weniger durchlässig als das durchströmte
Material, kann es zu Staus an den Schichtengrenzen kommen.
Dann ist die Filterpassage nicht mehr gewährleistet. Daher
muß bei der Wahl des Kompostmaterials auf den
Wasserdurchlässigkeitsbeiwert geachtet werden. In besonderen
Fällen muß die Wasserdurchlässigkeit des Filtermaterials
Kompost durch geeignete Zumischungen, z. B. Sand, erhöht
werden (Anspruch 14). Die Filterwirkung kann dann durch
Schichtstärken ausgeglichen werden.
Zur bautechnischen Einrichtung von Deponien können
ablagerungsintegrierte vorsorgende Sicherungsmaßnahmen da
durch ergriffen werden, daß Kompostschichten eingezogen
werden oder Kompost mit Schadstoffträgern (Sonderabfall),
z. B. imprägniertem und beschichtetem Holzabfall, Aschen,
vermischt und eingebaut wird (Anspruch 15).
Die mikrobielle Aktivität im Kompost kann neben Veränderungen
des pH-Wertes und des Redoxpotentials den Abbau der
organischen Substanz und auch der Huminstoffe zur Folge
haben. Dadurch kann es zur Remobilisation von Schadstoffen
kommen. Um solche Prozesse zu unterbinden, wird Reifkompost
verwendet, der sich unter anaeroben Verhältnissen bekanntlich
inert verhält. Außerdem kann diese Eigenschaft durch die Wahl
der Stoffgemenge zu Beginn der Kompostierung günstig
beeinflußt oder nachträglich durch Zusatzstoffe, z. B.
Lignosulfonsäure als Hemmstoff für die Mikroflora, oder durch
Addition von sauerstoffverbrauchenden Reagentien unterstützt
werden (Anspruch 16 und 17). Häufig kommen die
Einlagerungsbedingungen der Ausbildung anaerober Zustände,
z. B. in Deponien, entgegen. Solche Zustände können aber auch
durch Kompostverdichtungen herbeigeführt und aufrechterhalten
werden (Anspruch 18).
Eine Erhöhung der Sorptionskapazität des Kompostmaterials
durch spezielle Zumischungen, z. B. kohlensaurem Kalk, Mergel,
Eisenverbindungen, Phosphaten und Ton, ist möglich. Durch
derartige Manipulationen wird die Effizienz der
Immobilisation erhöht und Remobilisationen vermindert
(Anspruch 19).
Die Einmischung von Additiven kann nach dem Verfahren von
Bölsing molekulardispers vollzogen werden (Anspruch 20).
Das System der Immobilisation von Schadstoffen läßt sich für
Aufkonzentrationen verwenden, die der Rückgewinnung von
Chemikalien und Schadstoffen dienen (Anspruch 21).
Claims (21)
1. Verfahren zur Bestimmung der Bindungskapazität von
Komposten für Schadstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß
definierte Kompostmengen mit schadstoffhaltigen Medien unter
definierten Bedingungen zusammengebracht, behandelt und
analysiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für
die definierten Kompostmengen geeignete Gefäße, z. B. Loch
behälter, Patronen, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß
die geeigneten Behälter Diffusionsvorgänge über die
Gestaltung ihrer Wände zulassen.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kompost spezielle Qualitäten durch die Gestaltung seiner
Entstehung) z. B. Manipulation der rottefähigen Ausgangs
materialien, besitzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß
durch Additive, z. B. Abfangreagentien, die Bindungskapazität
der definierten Kompostmenge optimiert und stöchiometrisch
auf die gewünschte Sorption von Schadstoffmengen eingestellt
werden kann.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Übertragung in die Praxis der Kompost in geeigneten
Behältern unterschiedlichen geometrischen Zuschnitts, z. B.
Patronen, Körben, Säcken, Schläuchen, untergebracht ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß
das schadstoffbefrachtete Medium den Kompostfilter durch
strömt.
8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß
der gekapselte Kompostfilter in das schadstoffhaltige Medium
gehängt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet,
daß der gekapselte Kompostfilter im schadstoffhaltigen Medium
bewegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet,
daß das schadstoffhaltige Medium allein oder zusätzlich zum
Kompostfilter bewegt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kompostfiltersystem zur Reinigung von Sickerwässern,
z. B. aus Deponien und Halden, verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkompost in feste Stoffsysteme, z. B. Böden,
Deponiematerial, eingemischt und eingebaut wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1-5 und 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filterkompost als Sohlen-, Zwischen-
oder Abdeckschicht, z. B. in Deponien, eingebaut wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Filterkompost porositätsfördernde anorganische oder
organische Stoffe, z. B. Sand, Kunststoffkugeln, zugesetzt
werden.
15. Verfahren nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompost mit schadstoffhaltigem Material, z. B.
Holzabfall, Aschen, Lackresten, vermischt und eingebaut wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1-15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkompost mit antibiotisch wirkenden Stoffen,
auch Reststoffen, z. B. Lignosulfonsäuren, beladen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1-16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkompost kurz- oder langfristig wirkende
sauerstoffzehrende Zuschlagsstoffe enthält.
18. Verfahren nach Anspruch 1-17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompost verdichtet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 1-16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompost mit anorganischen und organischen Additiven,
z. B. kohlensaurem Kalk, Eisenverbindungen, Bitumen, versetzt
wird.
20. Verfahren nach Anspruch 1-19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Additive molekulardispers eingebracht werden.
21. Verfahren nach Anspruch 1-20, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit Schadstoffen aufkonzentrierten Komposte einem
Schadstoffrückgewinnungsprozeß, z. B. Verhüttung bei
Schwermetallen, zugeführt werden.
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- 1992-05-10 DE DE19924214763 patent/DE4214763C2/de not_active Expired - Fee Related
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1993
- 1993-05-10 WO PCT/EP1993/001141 patent/WO1993023181A1/de active Application Filing
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Also Published As
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|---|---|
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