DE4405323C3 - Verfahren zur Bindung von organischen und anderen Stoffen, verbunden mit einer Absenkung der Eluat-Werte bezüglich TOC (total organic carbon) und anderer Stoffe bei der Deponierung von Abfällen - Google Patents
Verfahren zur Bindung von organischen und anderen Stoffen, verbunden mit einer Absenkung der Eluat-Werte bezüglich TOC (total organic carbon) und anderer Stoffe bei der Deponierung von AbfällenInfo
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Description
Durch das Abfallgesetz vom 27.08.1986 und die daraus resultierenden Verordnungen,
insbesondere die TA-Siedlungsabfall, wird eine maßgebliche Reduktion und
Schadstoffentfrachtung des Müllaufkommens durch Vermeidung und Verwertung erzielt (AbfG,
1986; TA-Abfall, 1991; TA-Siedlungsabfall, 1992; Bundesrat, 1993). Das verbleibende
Restmüllaufkommen soll durch Behandlung einer ökologisch kompatiblen Ablagerung zugeführt
werden (Köller, 1991).
Unter den Behandlungsverfahren für Siedlungsabfälle hat bisher die thermische Entsorgung als
einziges Verfahren den Stand der Technik erreicht (Tabasaran, 1982; Sattler und Emberger,
1992). Die thermische Entsorgung wird allerdings zunehmend aus verschiedenen
Gesichtspunkten als problematisch eingestuft. Sowohl der Bau als auch der Betrieb der Anlage
ist äußerst kostenintensiv. Eine Ökobilanzierung erscheint aufgrund des zusätzlichen Einsatzes
von Primärenenergieträgern sowie aufgrund der aufwendigen Rauchgasreinigung ungünstig.
Weiterhin ergeben sich Probleme in der Realisation der Anlagen durch die fehlende
gesellschaftliche Akzeptanz (Schnorr und Wirsig, 1993).
Als mögliche Alternativen bieten sich biologische Verfahren an (Jäger, 1987; Glaser, 1991;
Wiemer und Kern, 1993) mit nachfolgender Deponierung.
Hauptsächliche Aufgabe der Verfahren ist die Volumenreduktion und C-Gehaltsreduzierung. Es
werden Verfahren mit aerober und anaerober Prozeßführung entwickelt (Collins, 1991; Fricke
et al. 1993; Loesche und Werning, 1992; Spillmann, 1992):
Die biologischen Verfahren ergeben eine maßgebliche Reduktion des Gehaltes an nativ und
derivativ organischen Verbindungen. Vergärende Verfahren erzielen Abbauraten von 35-45
%, aerobe Verfahren von 65-70% des gesamten organischen Anteils. Besonders reduziert
wird der leicht zersetzbare Gehalt an organischen Verbindungen, darstellbar an dem Quotienten
BSB5/CSB. Dadurch soll eine Volumenreduktion von 56-63%, eine Inertisierung sowie eine
verringerte Setzungsneigung erreicht werden.
Bei Verfahren der biologischen Behandlung von Restmüll können jedoch die Grenzwerte der
TA-Siedlungsabfall, Anhang C, je nach zu behandelndem Material bezüglich Eluat-Kriterien
nach der Deponierung nicht eingehalten werden.
Je nach Ausgangsmaterial und Verrottungsführung kommt es zu starken Überschreitungen der
Eluat-Werte bezüglich des Parameters TOC.
Schwermetalle und organische Schadstoffe kommen in der Restmüllfraktion in unterschiedlichen
Anteilen vor. Trotz der Bemühungen zur Schadstoffentfrachtung durch integrierte Müllkonzepte
verbleiben zum Teil beträchtliche Schadstoffgehalte in der Restmüllfraktion. Organische und
anorganische Schadstoffe beaufschlagen somit das Sickerwasser.
Aus Chemical Abstracts, Vol. 114, 210726q, 1991, ist bekannt, daß die Tonminerialien
Montmorillonit, Illit und Kaolin durch Ton-Humus Komplexbildung zur Fixierung von
Huminsäuren beitragen und deren Auswaschbarkeit durch Wasser reduzieren.
Diese Probleme werden durch das im Patentanspruch aufgeführte Verfahren gelöst.
Huminstoffe und andere Schadstoffe werden an Tonminerale gebunden und damit die
Langzeitstabilisierung von Restmüll bei der Deponierung gewährleistet.
Die Immobilisierung und Bildung von Ton-Humuskomplexen wird dabei durch die Verwendung
kalkhaltiger Zuschlagstoffe unter Ausbildung von Ca-Brücken verstärkt.
Im Restmüll befindliche organische und anorganische Schadstoffe werden durch verschiedene
Bindungsmechanismen (Anionen-, Kationenaustausich, von der Waals-Bindungen, etc.) an den
zugesetzten Tonmineralen oder gebildeten Ton-Humuskomplexen gebunden und somit an einem
Übertritt in das Sickerwasser gehindert.
Durch das im folgenden detailliert beschriebene Verfahren findet eine ökologisch kompatible
Stabilisierung des Restmülls statt. Der organische Anteil wird in metastabile Strukturen
überführt, die somit ohne Grenzwertüberschreitung in natürlich ablaufende geochemische
Prozesse (z. S. Verwitterung und Bodenbildung) eingeschleust werden.
Das Verfahren sieht die Zumischung von Tonmineralen und kalkhaltigen Bestandteilen zu
biologisch vorbehandeltem Restmüll vor. Die Zuschlagstoffe werden intensiv mit den
Müllpartikeln vermengt. Die Oberflächen der Müllbestandteile werden dabei von
Tonmineralpartikeln bedeckt. Durch eine kontrollierte Zugabe von Wasser kann die Konsistenz
so eingestellt werden, daß eine intensive Haftung auf den Müllbestandteilen gewährleistet wird.
Je nach Wassergehalt des gerotteten Mülls ist lediglich eine geringe Wasserzugabe von unter 2%
vorgesehen. Auf diese Weise wird eine intensive entmischungsfreie Vermengung von gerottetem
Restmüll mit dem oder den Zuschlagstoffen gewährleistet.
Dieses Immobilisierungs-Verfahren kann sowohl nach den aeroben Verfahren der kalten Rotte als
auch nach den anaeroben Verfahren der Restmüllvergärung behandelter Müll verwertet werden.
Durch die Zumischung von Tonmineralen zum Restmüll werden Bindungsstellen und -reaktionen zur
Festlegung von organischen Verbindungen und Schadstoffen angeboten. Darauf beruhen die
Immobilisierungswirkungen für mobile organische Müllbestandteile und Schadstoffe.
Folgende Reaktionen führen hierbei zu einer effizienten Immobilisierung:
- 1. Tonminerale binden positiv geladene Ionen, z. B. die meisten Schwermetalle, durch Kationenaustausch. Bei einem Überschuß an Kationenaustauscherfläche findet eine Immobilisierung der Schwermetalle statt. Besonders an Eisen- und Mangan-(hydr)oxiden findet eine intensive und oft irreversible Bindung statt (Brümmer, 1982, 1989).
- 2. Negativ geladene Ionen wie verschiedene Oxianionen-Komplexe von Schwermetallen (z. B. bei Cr, Mo, As, Se) oder Phosphate werden über spezifische Bindungsstellen an den Kantenflächen der Tonminerale gebunden (Blume, 1990).
- 3. Organische Verbindungen wie Fulvo- und Huminsäuren, aber auch organische Schadstoffe wie z. B. BTEX werden über nichtionische Bindungen (von der Waals-Bindung, Wasserstoffbrücken u. a.) sorbiert (z. B. bei Dolgova und Kuchema, 1981; Pinnavaria und Mortland, 1911).
- 4. Durch die Zugabe kalkhaltiger Materialien wird der pH-Wert bei ca. 7 stabilisiert. Dadurch wird die Löslichkeit der Schwermetalle stark verringert. Der Transport der Schwermetalle durch Kationenaustausch und Lösung wird somit minimiert. Die Zuschlagsmenge wird so berechnet, daß eine ausreichende Pufferkapazitat zum Abfangen von über das Infiltrationswasser eingeführten Protonen gewährleistet ist (Blume, 1990).
- 5. Der kalkhaltige Zuschlagstoff führt weiterhin zu einer Lieferung von freien Ca2+-Ionen. Durch die zweiwertigen Ionen wird die Bildung von Ton-Humuskomplexen (s. Abb. 1) stimuliert. Die Ca2+-Ionen wirken dabei als Brücke zwischen dem negativ geladenen Tonmineral und den ebenfalls negativ geladenen funktionellen Gruppen der löslichen organischen Verbindungen (Carboxyl-, Hydroxylgruppen, etc.) (Ziechmann, 1982, siehe Abbildung).
- 6. Lösliche organische Verbindungen können durch Ca2+-Ionen vernetzt und dadurch im Sickerwasser unlöslich werden (Bildung von Ca-Humaten) (Scheffer und Schachtschabel, 1989).
- 7. Neben der rein sorptiven Bindung von organischen Schadstoffen können diese durch Humifizierungsreaktionen kovalent an den organischen Anteil der Ton-Humuskomplexe gebunden und damit einer weiteren Verlagerung entzogen werden (Kästner et al., 1993).
Die Zuschlagstoffe werden intensiv und homogen dem biologisch vorbehandelten Restmüll
zugemischt.
Auf diese Weise ergeben sich folgende Vorteile:
- 1. Die Bindung der löslichen organischen Verbindungen führt zu einer Verminderung der Sickerwasserfracht, gleichzeitig aber auch zu einer erschwerten mikrobiellen Abbaubarkeit. Dadurch werden Deponiegasanfall, Anaerobiose und schnelle Sackung weitgehend vermieden.
- 2. Durch die intensive Beimengung der mineralischen Zuschlagstoffe wird die Einbaudichte bei gleichem Einbauvolumen erhöht. Die durch die biologische Behandlung erzielte Volumenreduktion bleibt somit erhalten. Die Standsicherheit des erzeugten erdeähnlichen Materials wird voraussichtlich verbessert. Dies ist entscheidend für die kosteneffiziente Auslegung von Deponiebauten durch Einsparungen bei der Auslegung und Konstruktion der Sickerwasserfassung und Ausleitung sowie der Deponieabdichtung.
Zuschlagstoff ist Ton oder ein tonhaltiges Material wie beispielsweise Lehm. Ferner wird als
Zuschlagstoff eine basisch wirkende, hydraulisch nicht wirksame Substanz, nämlich Kalk,
kalkhaltige Stoffe, Mergel, Kalkstein, Siebdurchgang Baustoffrecycling oder Hydroxide
zugegeben.
Es können auch Mischungen aus den betreffenden Materialien zugegeben werden.
- 1. Das zu erzeugende Substrat hat eine erdige Konsistenz. Die Abbauvorgänge werden stark verlangsamt. Dadurch kommt es zu einer Minimierung der Sickerwasserfrachten. Nach Beendigung der Standzeit der Deponie kann das Material den geochemischen Prozessen überlassen werden, ohne, daß eine Kontamination der Umwelt zu befürchten ist.
- 2. Der Energieeinsatz des Verfahrens ist minimal und beschränkt sich lediglich auf den Antrieb der Mischvorrichtung, das Verkleinern der Zuschlagstoffe und das Bewegen der zu behandelnden Massen. Es werden nur geringe bauliche und apparative Aufwendungen benötigt. Infolgedessen wird eine Ökobilanzierung des Verfahrens im Vergleich zu anderen Restmüllbehandlungsverfahren sehr positive Ergebnisse liefern. Dies ist besonders relevant bezüglich der Akzeptanz der jeweiligen Müllkonzepte in der Bevölkerung und der Durchsetzung von Planungszeiträumen.
Claims (14)
1. Verfahren zur Bindung von organischen Stoffen, Schwermetall und Phosphat, verbunden
mit einer Absenkung der Eluat-Werte bezüglich TOC (Total Organic Carbon),
Schwermetallen und Phospat bei der Deponierung von Restmüll aus der Trennung von
Siedlungsabfall, wobei dem Restmüll Ton oder ein tonhaltiges Material und eine oder
mehrere basisch wirkende Substanzen zugegeben werden und der pH-Wert des zu
deponierenden Materials auf 6,5 oder größer eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- a) die eine oder mehreren basisch wirkenden Substanzen, nämlich Kalk, kalkhaltige Stoffe, Mergel, Kalkstein, Siebdurchgang Baustoffrecycling oder Hydroxide, hydraulisch nicht wirksame Substanzen sind,
- b) der pH-Wert des zu deponierenden Materials auf kleiner als 9 eingestellt wird und
- c) das erzeugte, zu deponierende Material, in dem lösliche organische Stoffe an Ton-Humuskomplexen gebunden werden, eine erdige Konsistenz aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ton oder ein tonhaltiges
Material von 0,1 bis 40 Massenprozent Trockensubstanz Ton bezogen auf die gesamte
Trockensubstanz von Restmüll und Zuschlagstoff zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ton oder ein tonhaltiges
Material von 1 bis 30 Massenprozent Trockensubstanz Ton bezogen auf die gesamte
Trockensubstanz von Restmüll und Zuschlagstoff zugegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ton oder ein tonhaltiges
Material von 1 bis 18 Massenprozent Trockensubstanz Ton bezogen auf die gesamte
Trockensubstanz von Restmüll und Zuschlagstoff zugegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ton,
Tonstein, Lehm, tonhaltiger Erdaushub, tonhaltiger Bodenaushub, tonhaltiger Aushub von
Flußböden, tonhaltiger Aushub von Seeböden, tonhaltiger Aushub von Watt, tonhaltiger Aushub
von Schlick, tonhaltige Rückstände aus dem Bergbau, tonhaltige Produkte aus
Bodenbehandlungsanlagen, tonhaltiger Siebdurchgang vom Baustoffrecycling allein oder in
Kombination zugegeben werden.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Tonanteil
im Bereich von 2 bis 20 Massenprozent Trockensubstanz Ton bezogen auf die gesamte
Trockensubstanz von Restmüll und Zuschlagstoff liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-
Wert des zu deponierenden Materials auf kleiner als 8.5 eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
basisch wirkenden Substanzen in festem oder flüssigem Aggregatzustand zugegeben werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Massenanteil des Kalks, der kalkhaltigen Stoffe, des Mergels oder der Hydroxide jeweils 0.1 bis
30 Massenprozent bezogen auf die gesamte Trockensubstanz von Restmüll und Zuschlagstoff
beträgt.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der
Massenanteil jeweils höchstens 15 Massenprozent beträgt.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der
Massenanteil jeweils mindestens 0.5 und höchstens 10 Massenprozent beträgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zugabe nach Ablauf einer biologischen Vorbehandlung des Restmülls erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe nach Ablauf des
aeroben Verfahrens der kalten Rotte erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe nach Ablauf
des anaeroben Verfahrens der Müllvergärung erfolgt.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2426641B2 (de) * | 1973-06-01 | 1977-12-08 | Crossford Pollution Services Ltd, Sale, Cheshire (Großbritannien) | Verfahren zum entgiften von abfall |
| DE3632365A1 (de) * | 1986-09-24 | 1988-03-31 | Friedrich Boelsing | Verfahren zur immobilisierung von schadstoffen im boden oder bodenaehnlichen materialien |
| EP0262302A2 (de) * | 1986-10-03 | 1988-04-06 | Anneliese Zementwerke AG | Dichtwandmasse, Trockenmischung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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1994
- 1994-02-21 DE DE4405323A patent/DE4405323C3/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4405323C2 (de) | 1997-04-10 |
| DE4405323A1 (de) | 1995-08-24 |
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