DE4315248A1 - Verfahren zur Dekontaminierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontaminierung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zumeist werden heute mit Schadstoffen belastete Filter­ stäube aus Abgasfiltern und Betriebsrückstände, beispiels­ weise Buntmetallfilterstäube, die stark, z. B. mit Dioxin, Chloraromaten, Chlorphenolen, wie z . B. Pentachlorphenol und/oder polychloriertem Biphenyl (PCB), belastet sind, als Sondermüll in Untertagedeponien gelagert. Es liegt auf der Hand, daß ein derartiges Entsorgungskonzept sehr teuer und zudem auch nicht problemlos ist, weil die Schadstoffe als potentielle Gefahrenquelle erhalten bleiben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Dekontaminierung anzugeben, mit dessen Hilfe eine Zerstörung von Schadstoffen, die beispielsweise im Bodenbereich oder in Sondermüll enthalten sind, möglich ist, so daß eine Entsorgung in Untertagedeponien nicht er­ forderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Dekontaminierung gelöst, das durch die in dem kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es sowohl zur in-situ-Beseitigung von in Bodenbereichen enthaltenen Schadstoffen als auch zur Besei­ tigung von Schadstoffen in speziellen Anlagen geeignet ist. Bei den in diesen Anlagen zu beseitigenden Schadstoffen handelt es sich um Sondermüll beispielsweise um stark schadstoffbelastete Filterstäube, Bodenaushübe, Betriebs­ rückstände, PCB-haltige Öle etc.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß das erfindungsge­ mäße Verfahren so funktioniert, daß die Schadstoffe bei der in-situ-Beseitigung vollständig abgebaut werden, wobei die Bildung unerwünschter Nebenprodukte bzw. Zwischenprodukte vermieden wird. Dies bedeutet, daß es beim Abbau von hoch­ toxischen Schadstoffen nicht zur Entstehung von mindertoxi­ schen Schadstoffen kommt. Nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren kann insbesondere bei der Dekontaminierung von bela­ steten Materialien in Aufnahmebehältern spezieller Anlagen, z. B. bei der Dekontaminierung von stark mit Dioxin belaste­ ten Buntmetallfilterstäuben, nicht nur das Dioxin in un­ schädliche Bestandteile zersetzt werden, sondern es können auch die an sich wertvollen Buntmetalle, z. B. Gold, Silber etc., die gesucht sind, wiedergewonnen werden.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verfahren äußerst einfach und relativ preiswert ausführbar.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Darstellungen zur Erläuterung des Prin­ zips der vorliegenden Erfindung und

Fig. 3 eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Im Zu­ sammenhang mit der De-Halogenierung wurde erkannt, daß Na­ triumionen, z. B. Dioxin, dadurch abbauen können, daß sie Chlorionen vom Dioxinmolekül abtrennen, wobei Natriumchlo­ rid (NaCl) als harmloser Reststoff entsteht. Die De-Haloge­ nierung soll nun erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß der halogenhaltige Schadstoff, z. B. das das Dioxin zu NaCl um­ formende Natrium, elektrolytisch, z. B. aus Natronlauge und/oder Natriumbicarbonat als Elektrolyt erzeugt wird. Dies bedeutet, daß in den zu dekontaminierenden Stoff Elek­ troden zur Durchführung der Elektrolyse und ein Elektrolyt eingebracht werden, wobei beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden und beim Stromfluß durch die Elektroden das zur De-Halogenierung (Dioxinabbau) benötigte Natrium er­ zeugt wird. Wie schon gesagt hat dies zur Folge, daß die Natriumionen die Chlorionen, z. B. der Dioxinmoleküle, bin­ den. Nebenbei entsteht in-statu nascendi Wasserstoff als Produkt der Elektrolyse.

Allgemein ausgedrückt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfah­ ren eine zwischen Elektrodenanordnungen im zu dekontaminie­ renden Stoff ablaufende Elektrolyse, wobei ein Elektrolyt zugegeben wird, der sicherstellt, daß mit den jeweiligen Schadstoffen reagierende Ionen bei der Elektrolyse erzeugt werden, die mit den Schadstoffen reagieren und diese in harmlose Reststoff umwandeln. Dies kann statisch oder dyna­ misch, d. h. diskontinuierlich, in Behältern oder kontinuierlich in entsprechenden Anlagen erfolgen.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Fig. 1 näher erläutert. Diese zeigt beispielhaft die Schadstoffbeseitigung in-situ in einem Bodenbereich B. Da­ bei wird angenommen, daß der Bodenbereich B in seinem der Oberfläche nahen Oberflächenbereich OB mit Schadstoffen S verunreinigt ist, bei denen es sich beispielsweise um Dio­ xin handelt. Zur Beseitigung der Schadstoff S werden nun in den dekontaminierten Oberflächenbereich OB Elektroden A (Anode) und K (Kathode) eingebracht. In den Bereich zwi­ schen den Elektroden A, K wird in beliebiger Weise, vor­ zugsweise aus einem Sprühkopf SK ein Elektrolyt E so aufge­ bracht, daß er das zwischen den Elektroden A, K liegende Gebiet G des Oberflächenbereiches OB tränkt, so daß beim Anlegen einer Spannung U an den Elektroden A, K im Gebiet G ein Strom I fließt. Im Beispiel handelt es sich bei dem Elektrolyt zur Zersetzung des Dioxins vorzugsweise um ver­ dünnte Natronlauge und/oder Natriumbicarbonat in wäßriger Lösung, die bzw. das durch die Elektrolyse derart zerlegt wird, daß Natriumionen entstehen, die mit den Dioxinmolekü­ len reagieren und aus diesen Chlorionen abtrennen. Bei die­ sem Vorgang entsteht Natriumchlorid als harmloser Rest­ stoff. Das bei der Elektrolyse entstehende H₂ in-statu nascendi hat zusätzliche Wirkung.

Der Stromfluß bzw. die Elektrolyse wird solange ausgeführt, bis im Gebiet G das Dioxin vollständig in NaCl umgesetzt ist.

In derselben Weise können bevorzugt auch Verbindungen wie polychlorierte Biphenyle (PCB), Chlorphenole wie Penta­ chlorphenol (PCP), Chlor-Pestizide, chlorhaltige Rüstungs­ altlasten, polychlorierte-Di-Benzo-Dioxine und -Furane ab­ gebaut werden. Als Elektrolyt eignet sich hier ebenfalls Natronlauge und/oder Natriumbicarbonat. Durch das ge­ eignete, beispielsweise rasterförmige Einbringen von Elek­ troden A, K kann in der beschriebenen Weise der gesamte Oberflächenbereich OB dekontaminiert werden. Durch die Op­ timierung der Betriebsbedingungen (z. B. Elektrodenabstand, Auswahl der angelegten Spannung U, Elektrolytkonzentration) kann die in-situ Erzeugung der Reaktanten und damit die Ef­ fektivität des Schadstoffabbaues beschleunigt bzw. verbes­ sert werden.

Eine Bodenreinigung eines mit PCDD belasteten Bodenberei­ ches OB wurde gemäß Fig. 2 durchgeführt. Die Verunreini­ gung des Bodenbereiches OB betrug etwa 1,18 TE/ml. Es ist erkennbar, daß ein Schadstoffabbau in Abhängigkeit von der an die Elektroden angelegten Spannung erfolgte. So war ein Schadstoffabbau beim Anlegen von 10 V auf 0,5 TE/ml nach etwa 19 Minuten zu verzeichnen. Beim Anlegen 6 V wurde die­ ser Wert nach etwa 50 Minuten erreicht.

Im Zusammenhang mit der Fig. 3 wird nun eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens näher erläutert. Die Vorrichtung umfaßt ein Fahrgerät, das den Oberflächenbereich OB beispielsweise mit Rädern R oder Ketten befahren kann. In der Fahrrichtung (Pfeil P) gese­ hen, befindet sich vor dem Fahrzeug F oder im vorderen Be­ reich desselben eine Einrichtung SK zum Aufbringen des Elektrolyten auf die Oberfläche des Oberflächenbereiches OB. Bei der Einrichtung SK handelt es sich vorzugsweise um einen Sprühkopf, dem der Elektrolyt aus einem im Fahrgerät F angeordneten Vorratstank (nicht dargestellt) zugeführt wird und der den Elektrolyt zweckmäßigerweise über die ge­ samte Breite des Fahrzeuges auf den Oberflächenbereich OB aufsprüht. Die Elektroden A, K weisen vorzugsweise die Form von hinter dem Fahrgerät F auf dem Oberflächenbereich OB nachgezogenen stabförmigen, voneinander beabstandeten Elek­ troden auf, die vorzugsweise in der Fahrrichtung ausgerich­ tet sind. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Elek­ troden A, K jedoch um in den Oberflächenbereich OB bei der Bewegung in der Richtung P pflugartig etwa 10 bis 5 cm ein­ dringende Elektroden.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorzugsweise zur Dekon­ taminierung von Dioxin verwendete Natronlauge beispiels­ weise einen pH-Wert in der Größenordnung von 11 aufweist, so daß sie völlig harmlos und unschädlich ist.

Das Fahrgerät F wird in Abhängigkeit von der Wirksamkeit der Dekontaminierung, d. h. also in Abhängigkeit von dem Ab­ stand der Elektroden A, K, der an diesen anliegenden Span­ nung und damit des zwischen den Elektroden fließenden Stro­ mes sowie von der Art des Elektrolyten E so gewählt, daß der Bereich des Oberflächenbereiches OB hinter den Elektro­ den A, K jeweils dekontaminiert ist. Die Fahrgeschwindig­ keit muß auch so bemessen sein, daß sichergestellt ist, daß der vorzugsweise vorne aufgesprühte Elektrolyt in einem ausreichenden Maße in den Oberflächenbereich OB eingedrun­ gen ist, wenn sich das jeweils besprühte Gebiet im Bereich der Elektroden A, K befindet. Geeignete Geschwindigkeiten dürften in einem Bereich von etwa 6 bis 7 m/Std. liegen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Dekontaminierung eines mit Schadstoffen (S) belasteten Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß in den belasteten Stoff Elektroden (A, K) zur Durchführung einer Elektrolyse sowie ein Elektrolyt (E) eingebracht werden, derart, daß beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden (A, K) bei der Elektrolyse mit den Schadstoffen (S) reagierende Ionen erzeugt werden, die die Schadstoffe (S) in unschädliche Reststoffe umwandeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stoff ein den Schadstoff (S) enthaltender Erdbodenbereich (B) ist, in dem die Elektrolyse in situ durch Einbringen (A, K) sowie des Elektrolyten (E) ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff die Form von Filterstäuben, Bodenaushüben oder Betriebsrückständen aufweist, die in einen Aufnahmebehälter einer Anlage eingebracht werden, in dem die Elektrolyse durch Einbringen der Elektroden (A, K) sowie des Elektrolyten ausgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoff (S) ein halogenhaltiger Schadstoff ist und daß als Elektrolyt Natronlauge und/oder Natriumbicarbonat verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt wäßrige Natronlauge und/oder Natriumbicarbonat in wäßriger Lösung verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoff ein Schadstoff aus der Gruppe Dioxine, Chloraromaten, Chlorphenole und polychlorierte Biphenyle ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt (E) aus einem Sprühkopf (SK) eines Fahrgerätes (F) in den Oberflächenbereich (OB) eines Erdbodenbereiches (B) zwischen die Elektroden (A, K) eingebracht wird, die vom Fahrzeug (F) über den Oberflächenbereich (OB) bewegt werden.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form eines über einen Oberflächenbereich (OB) des dekontaminierten Stoffes bewegbaren Fahrgerätes (F) aufweist, das einen Sprühkopf (SK) zum Aussprühen des Elektrolyten zwischen die mit dem Fahrgerät (F) verbundenen Elektroden (A, K) aufweist, die mit dem Fahrgerät (F) bewegbar sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgerät (F) ein motorbetriebenes Fahrzeug ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (SK) in der Bewegungsrichtung (P) des Fahrgerätes (F) gesehen im vorderen Bereich des Fahrgerätes (F) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (A, K) die Form von voneinander beabstandeten stabförmigen Elektroden aufweisen, die in der Fahrrichtung ausgerichtet sind und im hinteren Bereich des Fahrgerätes (F) befestigt sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (A, K) pflugartig ausgebildet sind, so daß sie bei der Bewegung des Fahrgerätes (P) in den Oberflächenbereich (OB) eindringen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrgeschwindigkeit des Fahrgerätes (F) so bemessen ist, daß der durch den Sprühkopf (SK) auf den Oberflächenbereich (OB) aufgesprühte Elektrolyt in einem ausreichenden Maß in den Oberflächenbereich (OB) eingedrungen ist, wenn sich das jeweils besprühte Gebiet (G) im Bereich der Elektroden (A, K) befindet.