DE4327677A1 - Process for the decomposition of substances hazardous to health, in particular poison and special waste - Google Patents

Process for the decomposition of substances hazardous to health, in particular poison and special waste

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Abstract

A process is described for the thermal decomposition of solid and/or liquid hazardous substances or materials containing such hazardous substances, in particular in the form of crackable toxic waste and special waste, i.e. contaminated with substances which are hazardous to health and/or toxic, for example halogenated hydrocarbons, dioxins, polychlorinated biphenyls, phosphoric esters etc., but also, for example, organically polluted thin sludges from waste water treatment plants or clinical wastes, the subject-matter of which is that these substances are thermally decomposed using high-frequency high-energy electromagnetic radiation, i.e. radiation in the frequency range from 0.3 to 300 GHz, the conversion taking place in a continuous or discontinuous tubular furnace, tunnel furnace, chamber furnace or in a fluidised-bed reactor by heating up to the decomposition temperature of the substances.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zersetzung von gesundheitsgefährdenden Stoffen, insbesondere von Gift und Sondermüll.The present invention relates to a method for Decomposition of harmful substances, in particular of poison and hazardous waste.

In der prioritätsbegründenden Offenlegungsschrift DE 43 03 729 ist ein Verfahren zur Zersetzung von gesundheitsgefährdenden anorganisch-nichtmetallischen Faserstoffen, insbesondere Asbest, sowie von asbesthaltigen Materialien einschließlich des Asbestzements dargestellt. Das Verfahren hat die Unschädlichmachung von gesundheitsgefährdenden Faserstoffen sowie von solchen Faserstoffen enthaltenden Kompositen mit Hilfe von hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung, d. h. Strahlung im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz, zum Gegenstand. Erfindungsgemäß erfolgt die Einkopplung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung in das zu zersetzende Material vorzugsweise über deren Hydroxylgruppen und/oder über zugemischte, die hochfrequente elektromagnetische Strahlung stark absorbierende Stoffe.In the priority justification DE 43 03 729 is a process for the decomposition of inorganic-non-metallic hazardous to health Fibers, especially asbestos, as well as those containing asbestos Materials including asbestos cement are shown. The procedure has the harmlessness of health-endangering fibers as well as of such Composites containing fibrous materials with the help of high-frequency energy-rich electromagnetic radiation, d. H. Radiation in the frequency range from 0.3 to 300 GHz, for Object. According to the invention, the high frequency electromagnetic radiation in the too decomposing material preferably via their hydroxyl groups and / or via admixed, the high-frequency Strongly absorbing electromagnetic radiation.

Die Anwendung von Mikrowellenstrahlung ist bereits in der DE-OS 41 22 175 im Zusammenhang mit der Herstellung eines gesinterten, schwer durch Wasser auslaugbaren stückigen Gutes mit toxischen Bestandteilen, bei welchem das pulverförmige Ausgangsmaterial zunächst zu Briketts kompaktiert und anschließend in einem Mikrowellenbett gesintert wird, beschrieben. Gegenstand dieser Erfindungsbeschreibung ist somit die Durchführung von Prozessen der Keramotechnik, wobei der Brennprozeß nicht auf klassisch-thermischem Wege, sondern mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, die zur Sinterung des zu behandelnden Gutes führt, durchgeführt wird.The use of microwave radiation is already in the DE-OS 41 22 175 in connection with the production of a sintered lumpy goods that are difficult to leach out with water with toxic components, in which the powdered The starting material is first compacted into briquettes and is then sintered in a microwave bed,  described. The subject of this description of the invention is thus the implementation of processes in ceramic technology, whereby the burning process is not the classic thermal way, but with the help of electromagnetic radiation used for sintering of the goods to be treated leads, is carried out.

Mit der DE-PS 41 32 955 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbau von Schadstoffen beschrieben, gekennzeichnet dadurch, daß ein mit Hohlräumen versehener, mit dielektrischen Verlusten behafteter Filterkörper die Schadstoffe gasförmig aufnimmt, daß mittels eines elektrischen Hochfrequenzfeldes, dessen Feldenergie teilweise im Filterkörper dissipiert wird, über diesem Temperaturen und Temperaturprofile erzeugt werden, durch die die Schadstoffe aufgebrochen werden, und daß die Crackprodukte beim Austritt aus dem Filterkörper abgekühlt und räumlich getrennt werden.DE-PS 41 32 955 C1 is a method and a Described device for the degradation of pollutants, characterized in that a voided filter body with dielectric losses Gasses pollutants that by means of a electrical high-frequency field, the field energy of which is partly is dissipated in the filter body, above this temperature and Temperature profiles are generated through which the pollutants be broken open, and that the cracked products at the exit cooled from the filter body and spatially separated.

Es ist ferner bekannt, daß Problemabfälle sowie Gift- und Sondermüll, d. h. insbesondere mit gesundheitsgefährdenden und/oder toxischen Stoffen verunreinigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dioxine, polychlorierte Biphenyle, Phosphorsäureester usw., aber beispielsweise auch organisch belastete Dünnschlämme aus Anlagen der Abwasserbehandlung oder Klinikabfälle üblicherweise dadurch beseitigt werden, daß sie unter Energie- und Luftzufuhr in Hochtemperaturöfen verbrannt werden. Bei den so durchgeführten Pyrolyse- und Oxidationsreaktionen mit Sonderabfällen und ökologisch belastenden Stoffen ergibt sich ein hoher Energieeinsatz durch die Anwendung sehr hoher Umsetzungstemperaturen. Zum anderen müssen in dem Zusammenhang enorme Luftmengen aufgeheizt werden, die es anschließend wieder über aufwendige und leistungsstarke Reinigungseinrichtungen zu entsorgen gilt.It is also known that problem wastes and toxic and Hazardous waste, d. H. especially with health-endangering ones and / or toxic substances contaminated hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, dioxins, polychlorinated Biphenyls, phosphoric acid esters, etc., but also for example organically contaminated thin sludges from plants in the Wastewater treatment or hospital waste usually caused by this be eliminated that they are in energy and air supply in High temperature furnaces are burned. With that carried out pyrolysis and oxidation reactions Special waste and ecologically harmful substances result a high energy input through the use of very high Conversion temperatures. On the other hand, in the Connection enormous amounts of air that are heated up there  then again about complex and powerful Cleaning equipment must be disposed of.

Es könnte nun dem Fachmann als naheliegend erscheinen, die Umwandlung von Schadstoffen in einem elektrischen, widerstandsbeheizten Rohrofen vorzunehmen. Dem wäre entgegenzuhalten, daß durch den Temperaturgradienten, der sich von der beheizten Rohrwandung aus zum Mittelpunkt des Rohres hin aufbaut, man entweder gehalten ist, die Anlage bei sehr hohen Temperaturen zu betreiben, damit über den Querschnitt gesehen alle Schadstoffe in die Stoffwandlung einbezogen werden oder man muß die Verweilzeiten des umzuwandelnden Gutes beträchtlich ausdehnen, um sicher zu sein, daß eine vollständige thermische Umsetzung der Schadstoffe erfolgt ist. Analoges gilt für einen induktiv beheizten Rohrofen. Verwendet man hierbei statt eines Metallrohres ein Keramikrohr und will man das Einkoppeln der mittelfrequenten elektromagnetischen Strahlung von etwa 10 000 Hz in das thermisch umzuwandelnde Gut mit Hilfe von zugesetzten feinteiligen und elektrisch leitenden Stoffen praktizieren, so läßt sich das technisch nicht bewerkstelligen, weil nach unserer Erfahrung eine solche Anlage zur Schadstoffumwandlung einen völlig unzureichenden Wirkungsgrad infolge der hierbei auftretenden elektrischen Blindleistung hat. Jedenfalls wird mit einer solchen technischen Konstellation die Zersetzungstemperatur des zu beseitigenden Stoffs mit normalem technischen Aufwand nicht erreicht.It could now be obvious to the expert that Converting pollutants into an electrical, resistance-heated tube furnace. That would be to counter that by the temperature gradient, the from the heated pipe wall to the center of the Rohres builds up, one is either held, the plant to operate at very high temperatures so that over the Cross-section seen all pollutants in the material conversion be included or you must the residence times of expand the good to be converted considerably to be sure be that a full thermal implementation of the Pollutants has occurred. The same applies to an inductive heated tube furnace. Use here instead of one A ceramic tube and you want to couple the medium frequency electromagnetic radiation of about 10,000 Hz into the thermally convertible material with the help of added finely divided and electrically conductive substances practicing, it cannot be technically accomplish, because in our experience such Plant for pollutant conversion a completely inadequate Efficiency due to the occurring electrical Has reactive power. Anyway, with one technical constellation the decomposition temperature of the eliminating substance with normal technical effort reached.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, mit einem hohen technischen Wirkungsgrad und besserer Wirtschaftlichkeit thermisch crackbaren Gift- und Sondermüll, d. h. mit gesundheitsgefährdenden und/oder toxischen Stoffen verunreinigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dioxine, polychlorierte Biphenyle, Phosphorsäureester usw., aber beispielsweise auch organisch belastete Dünnschlämme aus Anlagen der Abwasserbehandlung oder Klinikabfälle, thermisch umzuwandeln, ohne daß es der bei üblichen Verbrennungsprozessen notwendigen Durchsätze des atmosphärischen Gasgemisches mit etwa einem Fünftel Sauerstoff bedarf. Dadurch können die zur Abgasbehandlung notwendigen leistungsstarken Anlagen klein dimensioniert werden.The present invention has for its object with high technical efficiency and better  Economics of thermally crackable toxic and special waste, d. H. with hazardous and / or toxic substances contaminated hydrocarbons, halogenated Hydrocarbons, dioxins, polychlorinated biphenyls, Phosphoric acid esters, etc., but also organic, for example contaminated thin sludge from waste water treatment plants or clinic waste, thermally convert without it throughputs of the usual combustion processes atmospheric gas mixture with about a fifth Oxygen is needed. This can be used for exhaust gas treatment necessary high-performance systems small become.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die thermische Zersetzung von Gefahrgut oder von gefahrguthaltigen Materialien mit Hilfe von hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung, d. h. Strahlung im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz vorgenommen wird, wobei die Stoffwandlung durch Mikrowellenstrahlung in einem kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Rohrofen, Tunnelofen, Kammerofen oder in einem Wirbelschichtgenerator erfolgt. Zur Unterstützung des thermischen Prozesses der Umwandlung von Gift- und Sondermüll kann die Verwendung von Mikrowellenstrahlung absorbierenden feinteiligen Stoffen, die dem zu entsorgenden Gut untergemischt worden sind, vorteilhaft sein. Dadurch wird erreicht, daß die elektromagnetische Strahlung mit einem hohen Wirkungsgrad einkoppelt und daß der Aufbau eines Temperaturgradienten, wie er beim strahlungsbeheizten Ofen eintritt, vermieden wird.According to the invention the object is achieved in that the thermal decomposition of dangerous goods or hazardous materials with the help of high-frequency high energy electromagnetic radiation, d. H. radiation in the frequency range from 0.3 to 300 GHz, the material conversion by microwave radiation in one tube furnace operated continuously or discontinuously, Tunnel kiln, chamber kiln or in a fluidized bed generator he follows. To support the thermal process of Converting toxic and hazardous waste can use Microwave radiation absorbing fine particles that have been mixed in with the goods to be disposed of, be beneficial. This ensures that the electromagnetic radiation with high efficiency couples and that the establishment of a temperature gradient, such as it occurs in the radiation-heated oven, is avoided.

Claims (7)

1. Verfahren zur thermischen Zersetzung von festen und/oder flüssigen Gefahrstoffen oder solche Gefahrstoffe enthaltende Materialien, insbesondere in Form von crackbarem Gift- und Sondermüll, d. h. mit gesundheitsgefährdenden und/oder toxischen Stoffen, beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dioxine, polychlorierte Biphenyle, Phosphorsäureester usw. kontaminierte, aber beispielsweise auch organisch belastete Dünnschlämme aus Anlagen der Abwasserbehandlung oder Klinikabfälle, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung mit Hilfe von hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung, d. h. Strahlung im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz, vorgenommen wird.1. Process for the thermal decomposition of solid and / or liquid hazardous substances or materials containing such hazardous substances, in particular in the form of crackable toxic and special waste, ie with health-endangering and / or toxic substances, for example halogenated hydrocarbons, dioxins, polychlorinated biphenyls, phosphoric acid esters, etc. Contaminated, but also, for example, organically contaminated thin sludges from waste water treatment plants or hospital waste, characterized in that the thermal decomposition is carried out with the aid of high-frequency, high-energy electromagnetic radiation, ie radiation in the frequency range from 0.3 to 300 GHz. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefahrgut oder gefahrguthaltige Material in einem kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Rohrofen, Tunnelofen, Kammerofen oder in einem Wirbelschichtreaktor mit hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung (Mikrowellenstrahlung) bis zur Zersetzungstemperatur des Gefahrgutes aufgeheizt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Dangerous goods or material containing dangerous goods in one tube furnace operated continuously or discontinuously, Tunnel furnace, chamber furnace or in a fluidized bed reactor with high-frequency, high-energy electromagnetic radiation (Microwave radiation) up to the decomposition temperature of the Dangerous goods are heated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, im Falle, daß die zu zersetzenden Stoffe Mikrowellen nicht absorbieren, dem Gefahrgut Mikrowellenstrahlung absorbierende, vorzugsweise feinteilige Stoffe, zugefügt werden. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that that, in the event that the substances to be decomposed are microwaves do not absorb the hazardous material microwave radiation absorbent, preferably finely divided substances added become.   4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten, Mikrowellen absorbierenden Stoffe sich durch die Aufheizung selbst umwandeln, beispielsweise bei Verwendung von Magnetit wird dieser in Hämatit umgewandelt.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the added, microwave-absorbing substances convert itself by heating, for example at Using magnetite, it is converted to hematite. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten, Mikrowellen absorbierenden Stoffe, wie z. B. Siliciumcarbid, sich während der Zersetzungsreaktion nicht in ihren Absorptionseigenschaften hinsichtlich des Verhaltens gegenüber Mikrowellen verändern oder sich auf Grund der Prozeßführung unter reduzierenden Bedingungen nicht verändern können und nach dem Zersetzungsprozeß vom Reaktionsprodukt abtrennbar sind, vorzugweise durch Siebung, und wiederholt eingesetzt werden können.5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the added microwave absorbing substances, such as e.g. As silicon carbide, itself during the decomposition reaction not in their absorption properties regarding the Behavior towards microwaves change or turn on Not because of the process control under reducing conditions can change and after the decomposition process of Reaction product are separable, preferably by sieving, and can be used repeatedly. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zersetzungsprozeß frei werdende Gase einer Nachverbrennung zur Beseitigung gasförmiger Schadstoffe und/oder einer Nachreinigung zugeführt werden.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that gases released during the decomposition process Afterburning to remove gaseous pollutants and / or a subsequent cleaning. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die umgewandelten, physiologisch und ökologisch unbedenklichen Produkte wirtschaftlich verwertet oder auf Hausmülldeponien abgelagert werden.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that that the converted, physiologically and ecologically harmlessly used or recycled economically Household waste landfills to be deposited.
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