DE4324796A1

DE4324796A1 - Verfahren zur Reststoffbehandlung in Müllverbrennungsanlagen

Info

Publication number: DE4324796A1
Application number: DE4324796A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Balg; Adrian Dr Selinger; Franz-Georg Dr Simon
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-01-26
Also published as: DE59402284D1; EP0635282B1; EP0635282A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reststoffbe handlung in Müllverbrennungsanlagen, in welchen neben Schlacke unter anderem auch Chlorwasserstoff aus der Rauchgaswäsche anfällt.

Technologischer Hintergrund und Stand der Technik

Bei der Verbrennung von Siedlungsabfällen fallen im Prozeß verschiedene Reststofffraktionen an: Schlacke (250 kg/Tonne Müll), Filterstaub (20-30 kg/Tonne Müll), Chlorwasserstoff (7 kg/Tonne Müll) aus dem Naßwäscher der Rauchgasreinigungs anlage und Schwefeldioxid (2 kg/Tonne Müll). Eine Verwendung dieser Reststoffe ist ohne vorgängige Aufarbeitung nicht mög lich.

Filterstaub ist wegen des hohen Gehalts an Schwermetallen und organischen Materialien als Sondermüll einzustufen. Eine Ver wertung, z. B. im Gehwegebau, ist jedoch durch Verglasung des Staubs möglich. Aus Schwefeldioxid kann durch geschickte Pro zeßführung Gips als Werkstoff erzeugt werden. Problematisch ist die Aufarbeitung des Chlorwasserstoffs, da zur Herstel lung von verwertbarer Salzsaure in technischer Qualität ex trem aufwendige Verfahren mit mehrstufiger Rektifikation not wendig sind. Die Schlacke schließlich ist mit Schwermetallen belastet und wird daher heute oftmals geordnet deponiert.

Kurze Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reststoffbehandlung in Müllverbrennungsanlagen anzugeben, das zu einem praktisch schwermetallfreien Endprodukt mit guten hydraulischen Eigenschaften führt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlacke nach vorgängiger mechanischer Zerkleinerung mit der rohen Salzsäure aus dem Naßwäscher der Rauchgasreinigungsanlage gewaschen wird, der Chloridgehalt in der so behandelten Schlacke durch Waschen mit Wasser reduziert wird. Die Schwermetallchloride in beiden Waschwassern werden durch Zugabe eines Fällungsmittels, vorzugsweise Soda, ausgefällt.

Der Erfindung liegen dabei die folgenden, durch praxisnahe Versuche bestätigte Überlegungen zugrunde:

Die Reduzierung des Schwermetallgehalts in Schlacken aus Müllverbrennungsanlagen ist durch Waschen mit Wasser allein nicht möglich. Schlacke reagiert wegen ihres Gehalts an Cal ciumoxid (CaO) alkalisch.

CaO + H₂O → Ca²⁺ + 2 OH⁻.

Aus diesem Grunde werden beim Eluieren mit Wasser unlösliche Schwermetallverbindungen gebildet

Me²⁺ + 2 OH⁻ → Me(OH)₂

[Me: zweiwertiges Schwermetall].

Ein ausreichend hoher Gehalt an alkalisch wirkenden Substan zen ist erwünscht, da auf diese Weise Schwermetall-Ionen im mobilisiert werden. Außerdem verleiht CaO der Schlacke gute Baustoffeigenschaften. Für die Alkalinität sind in den ein schlägigen Verordnungen Mindestwerte festgelegt. So ist bei spielsweise in der "Schweizerischen technischen Verordnung über Abfälle" (TVA) ein Mindestwert von 1 mol/kg vorgeschrie ben, was umgerechnet auf CaO 2,8% sind.

Bei einem sauren Waschprozeß bilden sich überwiegend lösli che Verbindungen, die durch eine Fest-Flüssig-Separation von der Schlacke abgetrennt werden können. Für einen solchen Waschprozeß bietet sich nun erfindungsgemäß Salzsäure an, da diese Säure ohnehin in der Rauchgasreinigung der Anlage anfällt.

Schwermetalle, die als Oxide vorliegen, werden so in eine lösliche Form überführt.

MeO + 2 HCl → MeCl₂ + H₂O.

Alkalisches Material, wie CaO, wird durch eine saure Wäsche zum Teil neutralisiert.

CaO + 2 HCl → CaCl₂ + H₂O.

Wie Laboruntersuchungen ergeben haben, kann die gesamte Alka linität nur dann zerstört werden, wenn das Material sehr klein gemahlen vorliegt. In diesem Fall müßte der Anteil CaO, der beim Waschprozeß neutralisiert wird, anschließend zur Stabilisierung des Reststoffes wieder zugefügt werden. Wird also das Ausgangsprodukt nur vergleichsweise grob zer kleinert, z. B. auf Korngrößen zwischen 5 und 30 mm in einer Hammermühle, entfällt die Notwendigkeit, den Reststoff zu stabilisieren. Dies bedeutet, daß eine saure Wäsche auch mit einer kleineren als der theoretisch aus der Gesamtalkalinität berechneten Menge an Salzsäure möglich ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in einem einzigen Verfahren auf wirtschaftliche Weise zwei kri tische Reststoffe, schwermetallhaltige Schlacke und rohe Salzsäure, beseitigt bzw. in wiederverwendbares Material um gewandelt werden können. Endprodukte dieser Behandlung sind Schlacke in Baustoffqualität und verwertbares Kochsalz.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie die damit erziel baren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Form eines Flußdiagramms schematisch darge stellt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Gemäß der Figur wird Schlacke aus dem Verbrennungsofen 1 ei ner Müllverbrennungsanlage durch Stößelentschlacker 2 durch ein Wasserbad hindurch aus dem Ofen 1 ausgetragen. In einem ersten Verfahrensschritt wird in einer mechanischen Trennvorrichtung 3 das sogenannte Grob- oder Überkorn abge trennt. Grob- oder Überkorn sind nicht oder unvollständig verbrannte Bestandteile des Mülls mit Durchmessern von etwa 250 mm oder größer. Danach schließt sich in einem Ma gnetabscheider 4 die Abtrennung der Eisenfraktion an, was z. B. durch Überbandmagnete erfolgen kann. Die den Magnet scheider verlassende Kornfraktion zwischen etwa 30 bis 250 mm wird mechanisch in einer Mühle 5, z. B. einer Hammermühle, zerkleinert, und zwar auf Korngrößen von 32 mm und weniger. Die derart aufbereitete Kornfraktion gelangt dann in einen ersten Wäscher, dem Säurewäscher 6, wo sie mit roher Salz säure gewaschen wird. Ein für diesen Zweck geeigneter Säure wäscher umfaßt beispielsweise einen Edelstahltank mit inte griertem Rührwerk. Die rohe Salzsäure kommt vom Naßwäscher 7 der bei Müllverbrennungsanlagen ohnehin vorhandenen Rauchgas reinigungsanlage 8. Bei diesem Waschprozeß bilden sich über wiegend lösliche Verbindungen, die durch eine an sich be kannte Fest-Flüssig-Separation von der Schlacke abgetrennt werden können.

Der so erhaltene Rückstand weist einen nicht unerheblichen Rückstand an Chloriden auf, welcher durch Waschen mit Wasser in einem zweiten Wäscher 9, dem Wasserwäscher, reduziert wird. Die Separation von Schlacke und mit Chloriden beladenem Waschwasser erfolgt wie beim ersten Waschvorgang durch eine an sich bekannte Fest-Flüssig-Separation.

Die im vorangegangenem Verfahrensschritt separierte Schlacke kann nun optional in einer Kalkstufe 10 mit Kalk, z. B. in Form von Kalkmilch, weiterbehandelt werden. Diese Maßnahme dient zur Stabilisierung der Schlacke. In der Schlacke ver bliebene Schwermetallspuren werden auf diese Weise immobili siert und nicht weiter ausgelaugt.

Die Waschwässer aus dem Säurewäscher 6 und dem Wasserwäscher 9 - sie enthalten als wesentliche Verunreinigungen Schwerme tallchloride (MeCl₂) und Calciumchlorid (CaCl₂) - werden ei ner Abwasserreinigungsanlage 11 zugeführt und dort weiterbe handelt. Vorzugsweise wird dabei Soda (Na₂(CO₃)) als Fäl lungsmittel verwendet, mit welcher eine Neutralisierung und gleichzeitige Ausfällung möglich ist:

2 HCl + Na₂(CO₃) → 2 NaCl + H₂O + CO₂
CaCl₂ + Na₂(CO₃) → CaCO₃ + 2 NaCl
MeCl₂ + Na₂(CO₃) → MeCO₃ + 2 NaCl

[Me: zweiwertiges Schwermetall].

Die Schwermetallkonzentration kann durch Zugabe sulfidischer Reagenzien, z. B. Trimercaptotriazin (Handelsname TMT15) sehr tief herabgesetzt werden.

Aus der verbleibenden Lösung kann verwertbares Kochsalz, z. B. NaCl für die Chloralkali-Elektrolyse, kristallisiert werden.

In einer typischen Müllverbrennungsanlage fallen pro Tonne Müll 250 bis 300 kg Schlacke an. Messungen haben gezeigt, daß die Alkalinität - berechnet als CaO - zwischen 10 und 13% beträgt. Dies sind umgerechnet auf die Stoffmenge zwischen 800 und 1000 mol alkalische Äquivalente pro Tonne Müll. In der Rauchgasreinigungsanlage fallen ca. 7 kg HCl entsprechend etwa 200 mol Säure an.

Eingehende Laborversuche haben gezeigt, daß auch mit diesen Stoffmengen-Verhältnissen der pH-Wert beim Waschen (in der Säurestufe) im sauren liegt. Schwermetalle, die an den Ober flächen der Schlackekörner sitzen, werden durch den Wasch prozeß wirkungsvoll herausgelöst.

Bezugszeichenliste

1 Verbrennungsofen
2 Stößelentschlacker
3 Trennvorrichtung
4 Magnetscheider
5 Hammermühle
6 Säurewäscher
7 Naßwäscher von 8
8 Rauchgasreinigungsanlage
9 Wasserwäscher
10 Kalkstufe
11 Abwasserreinigungsanlage

Claims

1. Verfahren zur Reststoffbehandlung in Müllverbrennungs anlagen, in welchen neben Schlacke Chlorwasserstoff aus der Rauchgaswäsche anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke nach vorgängiger mechanischer Zerkleinerung mit der rohen Salzsäure aus dem Naßwäscher der Rauch gasreinigungsanlage gewaschen wird, der Chloridgehalt in der so behandelten Schlacke durch Waschen mit Wasser re duziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Separation von Schlacke und Waschwasser die Me tallchloride in beiden Waschwassern durch Zugabe von Soda ausgefällt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Reduktion der Schwermetallkonzentration im Waschwasser sulfidische Reagenzien, vorzugsweise Trimer captotriazin, dem Waschwasser zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß nach der Separation von Schlacke und Waschwasser die Schlacke mit Kalk, vorzugsweise in Form von Kalkmilch, behandelt wird zweck Immobilisierung der in der Schlacke verbliebenen Schwermetallspuren.