DE4226033A1

DE4226033A1 - Verfahren zum Dekontaminieren von Böden und Bauschutt

Info

Publication number: DE4226033A1
Application number: DE19924226033
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Chem Rabe; Manfred Dipl Ing Duerlich; Joachim Mueller
Original assignee: Energiewerke Schwarze Pumpe AG
Current assignee: Sekundaerrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pump
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2012-08-07
Also published as: DE4226033C2

Description

Durch einen sorglosen Umfang mit Chemikalien und Abfällen sind bereits große Flächen der Erdoberfläche und im Untergrund mit Giften und anderen Schadstoffen verunreinigt, wodurch das Grundwasser gefährdet ist.

Maßnahmen zum Bodenschutz und zur Bodenreinigung befinden sich jedoch vielfach erst am Anfang ihrer Entwicklung.

Ein weitverbreitetes Verfahren zur Sicherung von kontamierten Flächen ist die Deponierung von ausgekofferten Massen sowie die Oberflächenabdeckung von kontaminierten Flächen.

(Arz. Weber: Altlastensanierung durch Umschließung mit einem doppelwandigen Dichtungsssystem und deren Kontrollmöglichkeiten, VDI-Berichte Nr. 628, 1987).

In die gleiche Richtung zielt das "Heide-Werner"-Verfahren, nach dem Schadstoffe durch Einbindung mit Aschebrei fixiert werden (DE-PS 29 25 882).

Diese Verfahren sind in Ausnahmefällen anwendbar, führen jedoch zu keiner Beseitigung der Kontaminationen und besitzen nur eine geringe Akzeptanz in der Öffentlichkeit.

Im wesentlichen werden gegenwärtig bei der Bodenreinigung biologische Verfahren, thermische Verfahren und chemisch-physikalische Verfahren angewandt.

Biologische Reinigungsmethoden haben sich bisher in großtechnischem Maßstab für die Reinigung von mineralölverseuchten Böden bewährt. Möglichkeiten der biologischen Behandlung bestehen in der in-situ- und in der on-site-Behandlung. Beschrieben sind derartige Verfahren beispielsweise im GWF - Wasser/Abwasser 1984, S. 125, Heft 8, Battermann, G. Werner, P. - Beseitigung einer Untergrundkontamination mit Kohlenwasserstoffen durch mikrobiellen Abbau. Bei kontaminiertem Erdreich mit verschiedenartigen chemischen Verunreinigungen lassen sich biologische Sanierungstechniken wegen der komplexen Stoffverbindungen nicht einsetzen. Für eine Vielzahl von Stoffgruppen stehen noch keine Bakterienstämme, die eine Schadstoffvernichtung herbeiführen können, zur Verfügung. Bei den mikrobiellen insitu- Sanierungstechniken stellt sich neben dem Zeitbedarf die Frage nach Kontrollmöglichkeiten der erreichten Reinigungswirkung. Bei den on-site- Sanierungstechniken ist neben dem hohen Zeitbedarf die erforderliche große Behandlungsfläche von Nachteil.

Zu den physikalisch-chemischen Bodenreinigungsverfahren gehören Extraktionsverfahren, Stripping und die chemische Entgiftung. Diese Verfahren sind nur bei bestimmten produktspezifischen Verunreinigungen wirksam einsetzbar. Von Nachteil ist weiterhin, daß bei diesen Verfahren schadstoffbelastete Abwässer, Schlämme oder Gase entstehen, die gesondert abgelagert oder aufbereitet werden müssen.

Für die thermische Bodenreinigung existieren eine Vielzahl von Verfahrenslösungen und Anwendungsfällen (Gassow, V.: Thermische Bodenreinigung - ein Tätigkeitsfeld für die Bauindustrie? Baumaschinen und Bautechnik, Heft 4/87).

Die bekannten thermischen Verfahren, die vorrangig in einer Drehtrommel realisiert werden, weisen den Nachteil auf, daß bei hohen Organikbestandteilen der Restkohlenstoffgehalt in der Erde unverhältmäßig hoch ist und nur wenige Schwermetalle in die gasförmige Phase überführt werden können, der Rest verbleibt als Kontamination im Boden.

Ein neuerer Vorschlag ist die in-situ-Verglasung, bei der kontaminierte Böden mittels in den Erdboden eingebrachter Elektroden und Stromfluß bei Temperaturen von ca. 2000°C durchgeschmolzen werden (BMFT-Kongreß-Altlastensanierung 1988 Band 1, S. 871). Von Nachteil ist der hohe Stromverbrauch, die komplizierte Stromzuführung zu einem kontaminierten Standort die Ausgasung von schädlichen Stoffen im Schmelzprozeß sowie das Vorliegen eines kompakten Schmelzverbandes im Boden nach der Behandlung.

Bekannt sind ebenfalls kombinierte Verfahren zur Vergasung von festen und flüssigen Abfallstoffen, bei denen die Dekontaminierung der Erde im Festbettdruckvergaser vorgeschlagen wird. Vorschläge zur Behandlung der kontaminierten Erde sowie zur Durchführung des Verfahrens mit dem Einsatz von hohen Anteilen kontaminierter Erde sind nicht offen gelegt.

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, kontaminierte Böden und kontaminierten Bauschutt im Festbettdruckvergaser zu reinigen und gleichzeitig die enthaltenen organischen Verunreinigungen einer Verwertung zuzuführen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, indem der kontaminierte Boden und Bauschutt getrennt oder gemeinsam einem Sotierprozeß unterzogen wird, daß der Siebüberlauf <100 mm einer Zerkleinerungseinrichtung und anschließend wieder dem Sotierprozeß zugeführt wird und das Siebdurchgangsgut 0-100 mm gemeinsam mit einem festen stückigen Brennstoff der einen Heizwert von <8 MJ/kg und <35 MJ/kg aufweist, in den Festbettdruckvergaser eingebracht wird.

Der Anteil des festen Brennstoffes im Eingangsgemisch wird so eingestellt, daß die Rohgasaustrittstemperatur Werte zwischen 300°C und 500°C aufweist. Der Gesamtfeststoffdurchsatz und/oder der Vergasungsmitteleinsatz wird so eingestellt, daß der Differenzdruck über die Festbettschüttung <8 kPa beträgt. Bei der Durchführung des Verfahrens kann der eingesetzte Vergasungsstoff in einem Anteil von 30-99% und einer Körnung von 0-100 mm, Kohle in Form von Kohleknorpeln, Briketts oder Koks und/oder ein fester stückiger oder agglomerierter Abfallstoff und/ oder ein Agglomerat aus Kohle und einem feinkörnigen Abfallstoff sein.

Das vorgeschlagene Verfahren weist den Vorteil auf, daß Altlasten oder verunreinigte Böden und Bauschutt, welche mit komplizierten Schadstoffmischungen wie mit Dioxinen, Furanen, Kohlenwasserstoffen, Chlorkohlenwasserstoffen, chlorierten Biphenylen und Schwermetallen gleichzeitig verunreinigt sein können, in einem Prozeß nachhaltig von Schadstoffen entfrachtet werden bzw. daß enthaltene nicht flüchtige Schwermetalle fest in der entstehenden Schlacke immobilisiert werden. Ein zusätzlicher Vorteil der gemeinsamen Dekontaminierung von Bauschutt und Böden besteht darin, daß im Reaktor bei einem hohen Anteil von kontaminierten Massen, eine für die Vergasungsreaktionen günstige Schuttstruktur im Festbett bewirkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In einem zu sanierenden Gelände fallen ca. 2000 t kontaminierte Erde und kontaminierter Bauschutt an. Vor der Dekontaminierung im Festbettdruckvergaser werden 10 t/h kontaminiertes Material 1 einer Siebeinrichtung 2 (Siebmaschine bekannter Bauart) zugeführt. Das Siebüberlaufgut 3 mit einer Körnung <100 mm gelangt zur Zerkleinerungseinrichtung 4 (Backen-, Kegel- oder Stachelwalzenbrecher) und wird zerkleinert und als Austragsgut 5 erneut der Siebeinrichtung zugeführt. Das Siebdurchgangsgut 6 mit einer Körnung von 0-100 mm wird in einem Zwischenbunker zwischengestapelt. Aus dem Zwischenbunker 7 wird das Siebdurchgangsgut 6 in einer Menge von 10 t/h ausgetragen und mit Vergasungsstoff 13 in Form von Braunkohlenbriketts, welche einen Heizwert von 16 MJ/kg aufweisen, in einer Gesamtmenge von 20 t/h dem Festbettdruckvergaser zugeführt. Gleichzeitig werden dem Reaktor Vergasungsmittel 11 in einer Menge von 1700 m³ i. N./h Sauerstoff und 11,7 t/h Vergasungsdampf zugeführt. Die Rohgasgaustrittstemperatur des entstehenden Rohgases 10 in einer Menge von 12 000 m³ i. N./h beträgt 400°C. Der Differenzdruck über die Reaktorschüttung beträgt 5 kPa. Durch Erhöhung des Feinkornanteiles im Gemisch von kontaminiertem Boden und Bauschutt steigt der Differenzdruck auf 8,6 kPa. Daraufhin wird die Vergasungsmittelmenge auf 1300 m³ i. N./h Sauerstoff und 9,1 t/h Vergasungsdampf gesenkt. Die Zufuhr von Vergasungsstoff und kontaminierten Böden und Bauschutt verringert sich entsprechend auf insgesamt 15 t/h. Der Differenzdruck über die Reaktorschüttung 14 stellt sich auf 7 kPa ein.

Im Festbettdruckvergaser werden in der reduzierenden Atmosphäre im Temperaturbereich von 400-1300°C die organischen Bestandteile der Kontamination zerstört bzw. mit dem Vergasungsmittel umgesetzt und die verbleibenden mineralischen Schadstoffbestandteile in der Schlacke 12 eingebunden. Die Schlacke wird im Gegenstromprinzip mit Vergasungsmittel gekühlt und kann als Baustoff oder Verfüllmaterial genutzt werden. Leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe gelangen mit dem Rohgas 9 zur Gasaufbereitung und werden einer weiteren Verwertung zugeführt.

Verzeichnis der verwendeten Bezugszeichen

1 Kontaminierte Böden und/oder Bauschutt
2 Siebmaschine
3 Siebüberlaufgut
4 Zerkleinerungseinrichtung
5 Austragsgut
6 Siebdurchgangsgut
7 Zwischenbunker
8 Festbettdruckvergaser
9 Rohgas
10 Rohgastemperatur
11 Vergasungsmittel
12 Schlacke
13 Vergasungsstoff
14 Differenzdruck über die Reaktorschüttung

Claims

Verfahren zum Dekontaminieren von Böden und Bauschutt im Prozeß der Festbettdruckvergasung, bei Zusatz von 1-70% kontaminiertem Boden zum Vergasungsstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaminierte Boden und Bauschutt getrennt oder gemeinsam einem Sortierprozeß zugeführt wird, daß der Siebüberlauf <100 mm einer Zerkleinerungseinrichtung und anschließend wieder dem Sortierprozeß zugeführt wird und das Siebdurchgangsgut 0-100 mm gemeinsam mit einem festen stückigen Brennstoff mit einem Heizwert von <8 MJ/kg und <35 MJ/kg in den Festbettdruckvergaser eingebracht wird und dabei der Anteil des festen Brennstoffes im Gemisch so eingestellt wird, daß die Rohgasaustrittstemperatur Werte zwischen 300°C und 500°C aufweist und der Gesamtfeststoffdurchsatz oder der Vergasungsmitteleinsatz so gesteuert wird, daß der Druckverlust über die Festbettschüttung <8 kPa beträgt, wobei bei der Durchführung des Verfahrens der eingesetzte Vergasungsstoff in einem Anteil von 30-99% mit einer Körnung von 0-100 mm, Kohle in Form von Kohleknorpeln, Briketts oder Koks und/oder ein fester stückiger oder agglomerierter Abfallstoff und/oder ein Agglomerat aus Kohle und einem feinkörnigen Abfallstoff ist.