DE4303811A1 - Verfahren zur Sanierung von kontaminierten Böden auf Basis pflanzlicher Auslaugung mit Wertstoffgewinnung - Google Patents
Verfahren zur Sanierung von kontaminierten Böden auf Basis pflanzlicher Auslaugung mit WertstoffgewinnungInfo
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- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
- B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
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- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung
bzw. Revitalisierung von großflächig kontaminierten Boden
flächen durch Auslaugung bzw. Aufnahme der Schadstoffe und
umweltfreundliche Entsorgung. Die Erfindung betrifft außerdem
eine Anlage zur Aufarbeitung der auf kontaminierten Boden
flächen gepflanzten und geernteten Pflanzen zur Durchführung
des Verfahrens.
Derartige großflächige Ländereien sind im Bereich
der Industrie aber auch in anderen Bereichen vorhanden,
wobei die Böden mit organischen und/oder anorganischen Schad
stoffen belastet sind. Die Verunreinigung kann durch Schwer
metalle, Cyanide, Salz u.ä. anorganisch oder durch Kohlen
wasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe u. ä. organischer Natur
sein. Oftmals liegt aber eine Mischung aus diesen Verunreini
gungen vor. Diese Verunreinigungen gehen meist auf ältere
oder noch vorhandene Industriebereiche zurück. Mit zunehmen
der Industrialisierung und immer dichterer Besiedlung kommt
es aber auch zu großflächigen Verunreinigungen geringerer
Konzentrationen. Die Revitalisierung dieser Bereiche kann
der Natur allein nicht mehr überlassen werden, weil diese
zuviel Zeit dazu braucht und weil die Bodenflächen für andere
Zwecke benötigt werden. Insbesondere bei den großflächigen
Verunreinigungen ist nur ein biologischer Weg der Dekonta
mination möglich, da das Erdreich ansonsten zu stark gestreßt
würde.
Bekannt sind als nichtbiologische Verfahren Waschen
sowie thermische Maßnahmen und letztlich auch die Reinigung
mit gezüchteten Mikroben. Diese Verfahren haben eine gewisse
Erfolgsaussicht bei entsprechend hohen Konzentrationen und
eingegrenzten und gering bemessenen Bodenflächen. Bei gering
verunreinigten und große Flächen darstellenden Bereichen
dagegen können diese bekannten Verfahren nicht eingesetzt
werden, schon allein, weil sie viel zu teuer sind. Außerdem
besteht dann die Gefahr, daß nur geringe Bereiche gesäubert
werden, so daß von den nicht gesäuberten her eine erneute
Verunreinigung eintreten wird. Die bekannten thermischen
Verfahren haben darüber hinaus den Nachteil, daß das ge
reinigte Material totgebrannt ist und nicht ohne aufwendige
Zusatzmaßnahmen wieder für den Pflanzenanbau geeignet ist.
Grundsätzlich bekannt ist, daß gewisse Pflanzen Schad
stoffe in unterschiedlichen Konzentrationen aufnehmen. Diesem
Phänomen wird in nächster Zeit sicherlich verstärkt nachge
gangen werden. Durch Pflanzenzüchtungen und -kreuzungen
wird man solche Gewächse erhalten, die eine besonders große
Schadstoffaufnahme haben. Für die Rekultivierung oder besser
gesagt für die Revitalisierung sind solche Pflanzen bisher
nicht eingesetzt worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, großflächige
Bodenflächen auch mit geringerer Belastung mit Schadstoffen
sicher und durchgehend zu entfrachten und die aufgenommenen
Schadstoffe sicher zu entsorgen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Flächen mit Pflanzen mit für die jeweiligen Schadstoffe
optimaler Aufnahmekapazität bepflanzt, daß die Pflanzen
unter Ausnutzung ihres Wachstumsziels geerntet und getrocknet
und dann zerkleinert und schließlich pyrolisiert werden,
daß das entstehende Pyrolysegas gereinigt und verwertet
wird und daß der Pyrolysekoks gesichtet und dann elektro
chemisch von den vor allem metallischen Schadstoffen ent
frachtet wird.
Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, auch
sehr große Flächen mit nur geringer Kontamination in verhält
nismäßig kurzer Zeit so zu revitalisieren, daß anschließend
Kulturpflanzen wie Getreide, Ziersträucher oder Hackfrüchte
den Boden besiedeln können, so daß er dementsprechend für
den Menschen wieder zur Nutzung zur Verfügung steht. Wichtig
ist, daß die zum Einsatz kommenden Pflanzen über das not
wendige Wurzelwerk verfügen, damit sie die Schadstoffe auch
ausreichend tief aufnehmen, wobei das Wurzelwerk tiefer
sein muß, als das der später angesetzten oder eingesetzten
Kulturpflanzen. Über die Wurzeln nehmen die Pflanzen die
Schadstoffe auf und lagern sie in ihrem Gewebe bzw. in ihrem
Pflanzengerüst ab. Hier werden diese Schadstoffe, egal,
ob es sich um organische oder anorganische handelt, zunächst
einmal so lange festgehalten, bis sie einer geschlossenen
Pyrolysetrommel zugeführt sind, wo dann eine Schwelung er
folgt. Die freiwerdenden Pyrolysegase werden über einen
Elektrofilter geführt und gereinigt, so daß dann ein Gas
zur Verfügung steht, das vorteilhaft thermisch verwertet
werden kann. Die zurückbleibenden festen Reststoffe, d. h.
vor allem der Pyrolysekoks enthält Carbonate und vor allem
Metalle und Schwermetalle. Über die Sichtung erfolgt eine
Abtrennung beispielsweise der schwereren Inertanteile wie
Pottasche, so daß diese Stoffe schon einmal getrennt für
eine Weiterverwertung beispielsweise in der Glasindustrie
zur Verfügung stehen. Der eigentliche belastete Pyrolysekoks
steht dann für die elektrochemische Behandlung zur Verfügung,
wobei die belasteten Pyrolysekokspartikel die Anode bilden,
während die metallischen Ionen an der Kathode abgeschieden
werden. Damit ist eine erfolgreiche Abtrennung der
metallischen Schadstoffe möglich, die dann wiederum entweder
getrennt entsorgt oder für eine weitere Anwendung zur Ver
fügung stehen.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Pyrolysegas unter Gewinnung von Dampf
und Energie verbrannt wird. Das die Gasreinigung bzw. Ent
staubung verlassende Pyrolysegas wird zur Erzeugung von
Dampf und Energie verbrannt und hierzu beispielsweise über
einen Dampfturbosatz geleitet. Im Rahmen dieser Dampf bzw.
Energieerzeugung wird naturgemäß auch das an flüchtigen
Bestandteilen insbesondere organischen Bestandteilen mitver
brannt, was die Pflanzen im Rahmen ihrer Revitalisierungs
aufgabe aus dem Boden aufgenommen haben. Ganz davon abgesehen
kann aber auf diese Art und Weise Nutzen aus der Sanierungs
aufgabe gezogen werden.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung der Erfin
dung ist vorgesehen, daß das Pyrolysegas bei ca. 500°C
isotherm verdichtet und anschließend zur Stromerzeugung
in einer Gasturbine verbrannt wird, wobei die entstehende
Abwärme getrennt genutzt wird. Hierbei handelt es sich um
eine Variante der Gasausnutzung in Form von insbesondere
Energiegewinnung.
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung ist die, bei der
das Pyrolysegas zu Spaltgas konvertiert und dann in einer
Gasturbine verbrannt wird. Auch auf diese Art und Weise
kann Strom erzeugt werden unter möglichst optimaler Ausnut
zung des Pyrolysegases.
Um eine ausreichende Aufnahme und Säuberung des Erd
bodens zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, daß
Pflanzen, vorzugsweise C4-Pflanzen mit genügendem Tiefgang
(Wurzelwerk), großer Aufnahmekapazität, schnellem Wachstum
und guter Erntefähigkeit gepflanzt und dann weiterverarbeitet
werden. Derartige Pflanzen können zweckmäßigerweise gezielt
gezüchtet und dann so eingesetzt werden, daß sie jeweils
für die in den entsprechend zu sanierenden Bereichen vor
handenen Schadstoffe optimal aufnehmen. Denkbar sind auch
Mischpflanzungen, wenn auf diese Art und Weise der Boden
günstig gereinigt wird. Mit der üblichen Landtechnik ist
es dabei möglich, eine solche gezielte Mischpflanzung vorzu
sehen, so daß schon in einer Pflanzperiode merkliche Erfolge
oder gar eine vollständige Sanierung erreicht werden kann.
Denkbar ist es aber auch, unterschiedliche Bepflanzungen
über mehrere Jahre vorzusehen, um so einen Abbau bzw. ein
gezieltes Auslaugen der entsprechenden Schadstoffe sicherzu
stellen.
Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Anlage,
bei der einem die Pflanzen zerschneidenden Shredder eine
Trocknungseinrichtung vorgeordnet und ein Pyrolyseofen nach
geordnet ist und bei dem schwelgasseitig eine Entstaubung
und koksseitig eine Elektrolyse angeschlossen ist. Eine
solche Anlage ermöglicht eine entsprechende Aufarbeitung
kontaminierter Bodenflächen mit Hilfe bzw. auf der Basis
pflanzlicher Auslaugung und Aufbereitung durch Verschwelung
der entsprechenden Pflanzen. Um einen richtigen Aufschluß
insbesondere auch der Metalle und Schwermetalle zu ermög
lichen, ist eine vorherige Trocknung und Zerkleinerung unbe
dingt notwendig. Im Pyrolyseofen erfolgt dann die Aufteilung
in Pyrolysegas und Pyrolysekoks sowie sonstigen festen Be
standteilen, die dann entsprechend weiter aufgearbeitet
werden können, insbesondere über die Elektrolyse, um die
Metalle herauszulösen und dann einen entsprechend sauberen
Pyrolysekoks für weitere Zwecke zur Verfügung zu stellen.
Zur Ausnutzung des Gases ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die Beheizung des Pyrolyseofens mit dem gereinigten
Pyrolysegas betreibbar ist, so daß die Anlage vom Prinzip
her ohne Fremdenergie betrieben werden kann. Das restliche
Pyrolysegas wird dann wie beschrieben zur Energiegewinnung
eingesetzt, wobei es durchaus möglich ist, die Abgase der
Beheizung wiederum zur Wärmerückgewinnung zu verwenden,
so daß eine optimale Ausnutzung möglich wird.
Mit dem Aufarbeiten des Pyrolysekokses und der übrigen
festen Bestandteile ist erstmalig die Möglichkeit gegeben,
die enthaltenen bzw. aufgenommenen Schwermetalle so zurückzu
gewinnen, daß sie keine weitere Gefährdung mehr darstellen
bzw. keiner besonderen Entsorgungsmaßnahmen bedürfen. Da
beim Schwelen naturgemäß auch bereits schwere Inertanteile
vor allem Pottasche anfallen, die keine Schadstoffe mehr
beinhalten, kann mit Hilfe eines Sichters die Arbeit der
Elektrolyse wesentlich erleichtert werden, was gemäß der
Erfindung dadurch bewerkstelligt wird, daß zwischen Pyrolyse
ofen und Elektrolyse ein Sichter angeordnet ist. Über diesen
Sichter lassen sich beispielsweise in der Glasindustrie
vorteilhaft absetzbare Bestandteile wie die Pottasche herein
gewinnen, wobei durch diese Maßnahme nicht nur ein zusätz
licher Erwerbsweg geöffnet wird, sondern gleichzeitig auch
die nachfolgende Elektrolyse vor Überlastung bzw. vor unge
nauer Arbeit bewahrt werden kann, weil dann dort wirklich
nur die Bestandteile, vor allem der Pyrolysekoks zur Reini
gung anfallen, die wirklich auch noch einer Reinigung be
dürfen.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus,
daß ein Verfahren und eine Anlage geschaffen sind, die eine
den Boden schonende Revitalisierung ermöglichen, wobei sie
sich insbesondere dort auszeichnen, wo die bisherigen bekann
ten Verfahren überhaupt wegen der an sich zu geringen Ver
unreinigung gar nicht arbeiten können. Darüber hinaus können
gleichzeitig große Flächenbereiche revitalisiert werden
und zwar auf eine ausgesprochen zugleich auch umweltfreund
liche Art. Über die Pflanzenbiologie wird ein Reiniger zur
Verfügung gestellt, der eben ausgesprochen umweltfreundlich
ist und darüber hinaus auch noch eine umweltfreundliche
Entsorgung ermöglicht. Die entsprechend vorbereiteten und
verarbeiteten Pflanzen geben dann einen Rohstoff ab, der
einmal die Verarbeitung der organischen Schadstoffe problem
los ermöglicht und zwar unter gleichzeitiger Energiegewinnung
und der zum anderen einen Koks zur Verfügung stellt und
sonstige feste Reststoffe, die wiederum ihrerseits gut zu
säubern und dann weiterzuverwerten sind. Eine optimale und
vollständige Nutzung der eingesetzten Biomasse rundet Ver
fahren und Anlage ab.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen
standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh
rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und
Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigt
Fig. 1 ein Schaubild des erfindungsgemäßen Ver
fahrens und
Fig. 2 ein Schema der Anlage zur Sanierung von
Böden.
Fig. 1 zeigt zunächst einmal den mit zahlreichen Metal
len und Schwermetallen verunreinigten Bodenbereich, wobei
die Bodenfläche (1) hier naturgemäß bloß einen kleinen
Bereich der zu reinigenden Bodenfläche darstellt. Auf dieser
Bodenfläche (1) steht eine Pflanze (2), die über ein entspre
chendes Wurzelwerk verfügt, über das die Schadstoffe, seien es
organische oder anorganische, sicher aufgenommen werden. Die
Pflanze wird dann wahrscheinlich zweckmäßigerweise mit dem
Wurzelwerk als Erntegut (3) hereingewonnen, um in einem
Shredder (4) zerkleinert zu werden. Das entsprechend zer
kleinerte Gut, d. h. die Biomasse gelangt dann anschließend
in einen Pyrolyseofen (5). Hier wird die Biomasse verschwelt.
Das Schwelgas wird zweckmäßigerweise nach entsprechender
Reinigung über einen Gasgenerator und einen Elektrogenerator
(7 und 8) geführt, um die gewonnene Energie dann in das
Netz (9) einzuspeisen oder aber für andere Zwecke einzu
setzen.
Die übrigen Feststoffe verlassen den Pyrolyseofen (5)
und werden in der Elektrolyse (11) so beeinflußt, daß sich
die Schwermetalle in der Elektrolysezelle an der Anode und
die metallischen Ionen an der Kathode abscheiden. Von dort
aus kann einmal das Metall bzw. Schwermetall und zum anderen
der gereinigte Koks abgenommen und weiterverarbeitet werden,
wobei mit (13) die Metallablagerung und mit (14) die Koks
ablagerung bezeichnet ist. (12) zeigt einen Sichter, der
dazu verwendet werden kann, vorab schon angereicherte Inert
anteile wie Pottasche herauszusortieren, um so eine entspre
chende Eingabe in die Elektrolyse (11) überflüssig zu machen.
Fig. 2 gibt das Schema der entsprechenden Anlage wieder,
wobei die Pflanzen (2) bzw. das Erntegut (3) zunächst über
eine Trocknungseinrichtung (16) laufen und dann erst über
den Shredder (4) entsprechend zerkleinert werden. Diese
zerkleinerte Biomasse wird dann, wie weiter oben schon er
wähnt, im Pyrolyseofen (5) geschwelt.
Die Schwelgase verlassen den Pyrolyseofen (5) und werden
zunächst in einer Entstaubung (17) so weit gereinigt, daß
dann eine direkte Verwendung dieses Gases möglich ist. Vorge
sehen ist einmal, zumindest mit einem Teilbereich, eine
Beheizung (18) des Pyrolyseofens (5). Ein weiterer und vor
allem der größere Teil des Pyrolysegases gelangt zur Direkt
verbrennung (19) oder zur Gasturbine (20) oder zum Konverter
(21) und Gasmotor. Ziel all dieser Einrichtungen ist es
vor allem, Strom herzustellen, um diesen dann über das Netz
(9) zu verwerten.
Die festen Bestandteile aus dem Pyrolyseofen (5) werden
im Sichter (12) zunächst von schwereren Inertanteilen be
freit, wobei diese Inertanteile vor allem Pottasche zusammen
mit dem Staub (22) aus der Entstaubung (17) entsprechend
als Inertfraktionslagerung (23) zwischengelagert und dann
auf zweckmäßige Art und Weise verwertet werden.
Es zeigt sich also, daß mit einer derartigen Einrich
tung bzw. einer derartigen Anlage zumindest in mehreren
Bepflanzungsschritten eine Bodenreinigung bzw. besser gesagt
eine Bodensanierung über große Bodenflächen (1) möglich
ist, ohne den Boden als solchen umzuwälzen, thermisch zu
beheizen oder sonst wie zu beeinflussen, indem "der natür
liche Weg" beschritten wird durch entsprechende Aufnahme
der Schadstoffe durch Pflanzen und durch Verwertung dieser
Pflanzen mit der Möglichkeit, zumindest die Schwermetalle
und Metalle so hereinzugewinnen, daß sie selbst keine weitere
Gefährdung für die Umwelt mehr darstellen.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein
zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin
dungswesentlich angesehen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Sanierung bzw. Revitalisierung von
großflächig kontaminierten Bodenflächen durch Auslaugung
bzw. Aufnahme der Schadstoffe und umweltfreundliche
Entsorgung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flächen mit Pflanzen mit für die jeweiligen Schad
stoffe optimaler Aufnahmekapazität bepflanzt, daß die
Pflanzen unter Ausnutzung ihres Wachstumsziels geerntet
und getrocknet und dann zerkleinert und schließlich pyro
lisiert werden, daß das entstehende Pyrolysegas gereinigt
und verwertet wird und daß der Pyrolysekoks gesichtet und
dann elektrochemisch von den vor allem metallischen Schad
stoffen entfrachtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Pyrolysegas unter Gewinnung von Dampf und Energie
verbrannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Pyrolysegas bei ca. 500°C isotherm verdichtet und
anschließend zur Stromerzeugung in einer Gasturbine verbrannt
wird, wobei die entstehende Abwärme getrennt genutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Pyrolysegas zu Spaltgas konvertiert und dann in
einer Gasturbine verbrannt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Pflanzen, vorzugsweise C4-Pflanzen mit genügendem Tief
gang (Wurzelwerk), großer Aufnahmekapazität, schnellem Wachs
tum und guter Erntefähigkeit gepflanzt und dann weiterver
arbeitet werden.
6. Anlage zur Aufarbeitung der auf kontaminierten Boden
flächen gepflanzten und geernteten Pflanzen, nach den
Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß einem die Pflanzen (2) zerschneidenden Shredder (4)
eine Trocknungseinrichtung (16) vorgeordnet und ein Pyrolyse
ofen (5) nachgeordnet ist und daß sich schwelgasseitig eine
Entstaubung (17) und koksseitig eine Elektrolyse (11) an
schließen.
7. Anlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beheizung des Pyrolyseofens (5) mit dem gereinigtem
Pyrolysegas betreibbar ist.
8. Anlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Pyrolyseofen (5) und Elektrolyse (11) ein
Sichter (12) nachgeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934303811 DE4303811A1 (de) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | Verfahren zur Sanierung von kontaminierten Böden auf Basis pflanzlicher Auslaugung mit Wertstoffgewinnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934303811 DE4303811A1 (de) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | Verfahren zur Sanierung von kontaminierten Böden auf Basis pflanzlicher Auslaugung mit Wertstoffgewinnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4303811A1 true DE4303811A1 (de) | 1994-08-11 |
Family
ID=6480030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934303811 Withdrawn DE4303811A1 (de) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | Verfahren zur Sanierung von kontaminierten Böden auf Basis pflanzlicher Auslaugung mit Wertstoffgewinnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4303811A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4342034A1 (de) * | 1993-12-09 | 1995-06-14 | Dieter Dr Schoenfeld | Verfahren zur Herstellung von Kulturböden durch Mischen von Abprodukten und Dekontamination im Gemisch |
WO2001066275A2 (en) * | 2000-03-06 | 2001-09-13 | Aquablok, Ltd. | Composite particles and methods of their use |
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-
1993
- 1993-02-10 DE DE19934303811 patent/DE4303811A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KLEINHOLZ & CO., 45128 ESSEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |