DE4231292A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigen von in Wasser gelösten anorganischen Abfallprodukten aus der Metallveredelung - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigen von in Wasser gelösten anorganischen Abfallprodukten aus der Metallveredelung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfestigen von in Wasser gelösten anorganischen Abfallprodukten aus der Metallveredelung, wobei in einem Reaktionsbehälter die flüssigen Abfallprodukte mit Calciumoxid (CaO) vermischt werden.

Die zum Beispiel bei der Galvanik als Abfallprodukt anfallenden zyanidhaltigen Lösungen und Konzentrate werden nach dem herkömmlichen Verfahren mit Chlorbleichlauge behandelt. Die Chlorbleichlauge bewirkt eine Oxidation von Zyanid zu Zyanat. Die Chlorbleichlauge wird dabei im Molverhältnis von 1 : 1 gegenüber Zyanid eingesetzt. Dabei entsteht infolge Hydrolyse des primär gebildeten Zyanids freies Ammoniak, das als Komplexbildner wirkt und somit die Hydroxydfällung der Schwermetalle behindert oder teilweise aus dem alkalischen Reaktionsmedium gasförmig entweicht.

Das aus dieser Behandlung resultierende Wasser weist daher noch beträchtliche Konzentrationen an Amin-Komplex bildenden Metallen (Cu, Zn, Cd, Ne) sowie freie Ammoniakkonzentrationen auf.

Dies führt aufgrund der Bakterientoxizität dieser Metalle, sowie der Nitrat- und Nitritbildung aus NH-3 (Ammoniak) durch entsprechende Nitrifikanten zu großen Problemen und Umweltbelastungen bei der abschließenden biologischen Behandlung in Klärwerken. Hinzu kommt die zusätzliche Aufsalzung infolge der bei der Oxidation von Zyanid mittels des durch Hypochlorid gebildeten Chlorides.

Auch bei der Aufarbeitung von chromhaltigen, in Wasser gelösten Abfallprodukten entstehen Probleme. Chromhaltige Abfallprodukte haben eine Konzentration von bis zu 10 000 ppm pro Liter, wobei durch die Zugabe von Fe3-Oxid im Klärbecken die Fällung des Chromanteils erfolgt. Hierbei muß verhindert werden, daß aufgrund des hohen Chromanteils die Lösung nicht in den alkalischen Bereich abgleitet, und damit fest wird. Als Nachteil bei der bekannten Entsorgung ist daher festzuhalten, daß zum Fällen der Abfallstoffe aus den Lösungen zum einen Fällungsbecken erheblichen Größe erforderlich sind und zum anderen erhebliche Mengen an Frischwasser benötigt werden, wobei nicht zu verkennen ist, daß das vorab ,,gereinigte Abwasser, also das Wasser, das nach der Fällung in den Abwasserkanal beziehungsweise in die Flüsse geleitet wird, einen erheblichen Anteil an Nitrat beinhaltet.

Aus DE-PS 28 08 489 ist ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm bekannt. Hierbei wird in einem geschlossenen Behälter der Klärschlamm mit Calciumoxid (CaO) vermischt, wobei aufgrund der exothermen Reaktion durch die erhöhte Temperatur und Hydrolyse ein Reaktionsprodukt entsteht, das hart, brüchig und im wesentlichen geruchsfrei ist.

Die DE-OS 29 17 123 zeigt ein Verfahren zum Aufbereiten von anorganischen in Wasser gelösten Abfallstoffen auf, wobei die Trocknung dieser Lösung ebenfalls durch die Zugabe von CaO erfolgt. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Reaktor, in den sowohl der Klärschlamm und andere anorganische Abfälle als auch das Calciumoxid eingeführt werden.

Im weiteren Verlauf wird diese Mischung aus Calciumoxid und Klärschlamm über eine Fördereinrichtung in eine Trocknungskammer gefördert. Nachteilig hierbei ist, wie auch bei dem Stand der Technik gemäß der DE-PS 28 08 489, daß diese nicht zur Behandlung von anorganischen Abfallprodukten aus der Metallveredelung einsetzbar sind. Dies rührt unmittelbar daher, daß die Abfallprodukte aus der Metallveredelung ungleich reaktionsfreudiger mit Calciumoxid sind, als die nach dem Stand der Technik bearbeiteten Abfallprodukte. So besteht durchaus die Möglichkeit, daß bei der Verfestigung von Abfallprodukten aus der Metallveredelung mit Hilfe von CaO der gesamte Verfahrensablauf außer Kontrolle gerät, mit den sich daraus ergebenden Gefahren für die Umwelt und natürlich auch für das umstehende Bedienungspersonal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine gefahrlose Verfestigung der eingangs genannten Abfallprodukte möglich ist, mit dem Ziel, daß das derart verfestigte Abfallprodukt einer Endlagerung zugeführt werden kann.

Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß vor der Zugabe von CaO der verschließbare Behälter mit einem Vakuum beaufschlagt wird, wobei vorteilhaft die zur Bildung des Vakuums abgesaugte Abluft kondensiert wird und das Kondensat gegebenenfalls einen Säurewäscher durchläuft. In dem Säurewäscher werden bei dem Verfahren entstehende Ammoniumverbindungen, die bei der Verarbeitung von Zyaniden und Tensiden auftreten, in Ammoniak umgewandelt und zu kristallinem Ammoniumhydrogenphosphat aufkristallisiert. Das heißt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Verfestigung von in Wasser gelösten anorganischen Abfällen aus der Metallveredelung in einem quasi geschlossenem Kreislauf möglich, wobei der ph-Wert im Bereich um 8 gehalten wird. Wesentlich hierbei ist, daß die ganze Reaktion unter Vakuum läuft, was die Gefahr von Explosionen aufgrund von Wasserstoffbildung während der stark exothermen Reaktion vermindert. Vorteilhaft wird das Verfahren jedoch unter Inertgas durchgeführt, das zu einer weiteren Verminderung der Explosionsgefahr führt.

In dem Säurewäscher wird durch feine Verperlung des Gases in dem Bad des Säurewäschers ein Teil der alkalischen Bestandteile ausgewaschen. Nach einer weiteren Verfahrensvariante werden aus dem Säurebad des Säurewäschers andere flüchtige Gase, insbesondere flüchtige Kohlenwasserstoffe, von einem Kompostfilter aufgenommen. Ein Kompostfilter besteht aus einer Kompostvorlage, in der Bakterien angesiedelt sind, die in der Lage sind, z. B. flüchtige Kohlenwasserstoffe, aufzunehmen.

Die bei der Kondensation im Kühler bzw. im Säurewäscher oder im Kompostfilter entstehende Abluft wird durch einen Kohlefilter an die Umgebung abgegeben. Das heißt, daß es sich um ein im wesentlichen geschlossenes System zur Verfestigung von organischen Abfällen aus der Metallveredelung handelt, das damit auch durchaus umweltfreundlich ist. Außer gefilterter Luft und den verfestigten Abfallprodukten wird nichts an die Umgebung abgegeben. Das im Säurewäscher entstehende Hydrogenphosphat wird, ebenso wie das Kondenswasser, der Mischkammer zu einem geeigneten Zeitpunkt wieder zugeführt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch einen im wesentlichen konisch ausgebildeten Reaktionsbehälter aus, an dem eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, wobei der Vakuumpumpe ein Kondensator nachgeschaltet ist, dem ein Säurewäscher zur Trennung des Wassers von sauren Bestandteilen nachgeordnet ist. Zwischen Behälter und Kondensator befindet sich vorteilhaft eine Abluftleitung, um bei entstehendem Überdruck den Behälter zu entlasten, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß diese Abluft nicht unmittelbar an die Umgebung abgegeben, sondern dem Kühler zugeführt wird, wo sie kondensiert wird. Der Säurewäscher ist an den Kompostfilter angeschlossen. Um den Kreislauf geschlossen zu halten, wird das im Kondensator, Säurewäscher oder Kompostfilter anfallende Kondenswasser dem Reaktionsbehälter wieder zugeführt. Das heißt aber auch, daß, wenn die Mischung aus Calciumoxid und den in Wasser gelösten Abfallprodukten noch zu flüssig ist, zusätzliches Calciumoxid hinzugegeben werden muß, bis die Mischung den erforderlichen Trocknungsgrad erreicht hat, der für die Lagerung unter Tage notwendig ist. Im einzelnen weist der Reaktionsbehälter einen vertikal angeordneten Zwangsmischer auf, der für eine gute Durchmischung des Calciumoxids mit dem flüssigen Abfallprodukt sorgt. Unter dem Reaktionsbehälter befindet sich eine Austrageinheit für die im wesentlichen feste Mischung, wobei die Austrageinheit als Rachentrichterpumpe mit zwei sich gegenläufig drehenden Exzenterschnecken ausgebildet sein kann. Die Befüllung des Reaktionsbehälters mit Calciumoxid erfolgt durch einen Zuschlagdosierer, um die genauen Mengenverhältnisse einhalten zu können. Darüber hinaus weist der Reaktionsbehälter eine Zuleitung für das Inertgas auf.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung als mobile Einheit auf einem schlittenartigen Gestell montiert;

Fig. 2 zeigt die Rachentrichterpumpe;

Fig. 3 zeigt den Kompostfilter;

Fig. 4 zeigt den Säurewäscher;

Fig. 5 zeigt den Kühler;

Fig. 6 zeigt den Reaktorbehälter in einem Schnitt;

Fig. 7 zeigt das Verfahrensfließbild.

Gemäß Fig. 1 ist das mobile Gestell, auf dem die gesamte Anlage gelagert ist, mit 1 bezeichnet. Das Kernstück der Vorrichtung bildet der Reaktionsbehälter 2. Der Reaktionsbehälter 2 weist einen konischen Mantel 3 auf, der unten in die sogenannte Rachentrichterpumpe mündet. Die Rachentrichterpumpe 4 dient dem Austrag des verfestigten Materials. Die Ausbildung der Rachentrichterpumpe 4 ergibt sich aus Fig. 2; die Rachentrichterpumpe 4 setzt sich aus zwei in einem Gehäuse 4a gelagerten, gegenläufig angetriebenen Exzenterschnecken 5, 6 zusammen, die jeweils durch eine Antriebseinheit 7, 8 angetrieben werden. Durch den Verlauf des Rohres 9 vom Austragrohr 10 zum Behälter 2 wird ermöglicht, das Verfahren im Kreis laufen zu lassen. Der Behälter 2 weist darüber hinaus ein Anschlußrohr 11 zum Einlaß von Inertgas auf. Im Bereich des Deckels 2a des Reaktionsbehälters 2 befindet sich die durch den Elektroschieber 12 verschließbare Leitung 13, die an die Vakuumpumpe 14 angeschlossen ist, zur Erzeugung eines Vakuums im Reaktionsbehälter 2. Der Zuschlagdosierer 15 ist durch den Deckel 2a des Reaktionsbehälters an eine Förderschnecke 16 angeschlossen. Zur Verhinderung des Aufbaues eines Überdrucks ist die Rohrleitung 17 vorgesehen, die die Abluft zum Kühler 18 führt (Fig. 5). Der Kühler 18 weist den Zulauf 20 auf, wobei über die Zuleitung 20 die von der Vakuumpumpe 14 abgezogene Abluft dem Kühler zugeführt wird. Der Kühler 18 selbst besteht aus einem Gehäuse 18a, in dem mehrere von Wasser durchströmte Kühlelemente 18b angeordnet sind, an denen das Gas kondensiert. Der Kondenswasserrücklauf ist mit 18c bezeichnet und befindet sich am Boden des Gehäuses 18a des Kühlers 18. Dem Kühler 18 nachgeschaltet ist der insgesamt mit 19 bezeichnete Säurewäscher (Fig. 4); der Säurewäscher besteht aus einem Gehäuse 19a zur Aufnahme des Säurebades sowie einer Luftverteileinrichtung 19b, die aus einem Rohrsystem 20 besteht, das mehrere Öffnungen 20a zur feinen Aufperlung der Abluft aufweist.

Darüber hinaus besitzt das Gehäuse 19a eine Auslaßleitung 19c, durch die die Abluft des Säurewäschers dem Kompostfilter 21 zugeführt wird (Fig. 3). Am Boden des Gehäuses 19a befindet sich wiederum eine Kondenswasserleitung 19c, durch die das Kondenswasser in den Reaktionsbehälter 2 zurückgeführt wird. Der Kompostfilter 21 (Fig. 3) ist durch die Abluftleitung 19c mit dem Säurewäscher verbunden. Die Abluftleitung 19c mündet unten in das Gehäuse 21a des Kompostfilters. Der Kompost selbst ist mit 21b bezeichnet. Oberhalb des Kompostes 21b befindet sich eine Lochplatte 21c, wobei der Behälter 21a des Kompostfilters oberhalb der Lochplatte 21b in den Wänden einen Aktivkohlefilter 22 besitzt, durch den die Luft schlußendlich nach außen abgegeben wird.

Darüber hinaus ist im Behälter 21a am Boden ein Kondens­ wasserrücklauf 21d zur Kondensatrückführungspumpe vorgesehen.

Eine Ansicht in den Reaktionsbehälter 2 zeigt Fig. 6; hieraus ergibt sich, daß in den Reaktionsbehälter 2 ein Zwangsmischer 23 ragt, der durch eine Antriebseinheit 24 angetrieben wird.

Fig. 7 zeigt das Verfahrensfließbild.

Dem Reaktionsbehälter 2 wird durch den Zuschlagdosierer 15 über eine Förderschnecke das CaO zugeführt. Zur Entnahme ist die Rohrleitung 10 vorgesehen, wobei zur Erzeugung eines Kreislaufverfahrens die Rohrleitung 9 an der Rohrleitung 10 abzweigt und in den Reaktionsbehälter zurückgeführt wird, wobei die Rohrleitungen 9 und 10 durch Schieber 9a, 10a entsprechend abgesperrt werden können. Durch die Leitung 11 wird dem Reaktionsbehälter Inertgas zugeführt. Über die Leitung 13 ist die Vakuumpumpe 14 mit dem Reaktionsbehälter 2 verbunden. Die durch die Vakuumpumpe angezogene Abluft wird mittels der Leitung 20 dem Kühler 18 zugeführt. In die Leitung 20 mündet die Leitung 17, die der Abfuhr von Abluft dient, wenn sich im Reaktionsbehälter ein Überdruck bildet. Im Kühler gebildetes Kondenswasser wird durch die Leitung 18c einer Kondensatrückführungspumpe 25 zugeführt, die das Kondensat wieder in den Behälter 2 über die Leitung 26 fördert. Über die Abluftleitung 18d wird die Abluft dem Säurewäscher 19 zugeführt. Durch die Leitung 19c wird die Abluft des Säurewäschers dem Kompostfilter 21 übergeben. Der Säurewäscher 19 weist wiederum eine Kondenswasserrücklauf­ leitung 19d auf, die das Kondenswasser der Kondensatrück­ führungspumpe 25 zuführt. Der Kompostfilter 21 besitzt die Kondenswasserrücklaufleitung 21a; die im Kompostfilter entstehende Abluft wird dem Aktivkohlefilter 22 zugeführt, von dem die Luft an die Umgebung abgegeben wird.

Claims (15)

1. Verfahren zum Verfestigen von dem wassergelösten anorganischen Abfallprodukten aus der Metallveredelung, wobei in einem Reaktionsbehälter die flüssigen Abfallprodukte mit Calziumoxid (CaO) vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe von CaO der verschließbare Behälter mit einem Vakuum beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bildung des Vakuums abgesaugte Abluft kondensiert wird und das Kondensat nach Durchlaufen eines Säurewäschers, in dem die alkalischen Anteile vom Wasser getrennt werden, dem Behälter wieder zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sauren Anteile kompostiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Kondensation entstehende Luft gefiltert an die Umgebung abgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die exotherme Reaktion des Calziumoxids mit den im Wasser gelösten anorganischen Abfallprodukten unter Inertgas abläuft.

6. Vorrichtung zum Verfestigen von in Wasser gelösten anorganischen Abfallprodukten aus der Metallveredelung, wobei in einem Reaktionsbehälter die flüssigen Abfallprodukte mit Calziumoxid (CaO) vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter (2) an einer Vakuumpumpe (14) angeschlossen ist, wobei der Vakuumpumpe (14) ein Kondensator (18) nachgeschaltet ist, dem ein Säurewäscher (19) zur Trennung des Gases von alkalischen Bestandteilen nachgeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Behälter (2) und Kondensator (18) eine Abluftleitung (17) vorgesehen ist, um bei Überdruck den Behälter (2) zu entlasten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurewäscher (19) einem Kompostfilter (21) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompostfilter (21) ein Filter (22) zur Reinigung der Abluft nachgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kondensator (18), Säurewäscher (19) und Kompostfilter (21) anfallende Kondenswasser dem Reaktionsbehälter (2) wieder zugeführt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter (2) einen vertikal angeordneten Zwangsmischer aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Reaktionsbehälter (2) eine Austrageinheit angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrageinheit als Rachentrichterpumpe mit zwei sich gegenläufig drehenden Exzenterschnecken ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befüllung des Reaktionsbehälters (2) mit Calziumoxid durch einen Zuschlagdosierer (15) erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter (2) eine Zuleitung (11) für Inertgas aufweist.