DE4430123A1

DE4430123A1 - Verfahren zur selektiven Strippung eines Schadstoffgemisches

Info

Publication number: DE4430123A1
Application number: DE4430123A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dr Edel
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-02-29

Description

Im zunehmenden Maße werden alte Industriestandorte saniert, wobei auch Grundwasser von Schadstoffen befreit werden müssen. Beispielsweise können Grundwässer, deren Hauptverschmutzung aus halogenierten Kohlenwasserstoffen (HKW) besteht, durch die verschiedenen, aus der Literatur bekannten Stripverfahren (z. B. GM 90 05 565, EP 0 242 665) gereinigt werden. Die bei dieser Reinigungsmethode anfallende Abluft muß einer weiteren Reinigung zugeführt werden. Die Abluft wird dabei gewöhnlich durch Aktivkohleadsorption gereinigt. Dieses Verfahren eignet sich sehr gut für das Entfernen von Tri- und Tetrachlorethen aus dem Abluftstrom, da die Aktivkohle eine hohe Absorptionskapazität für diese Verbindungen besitzt. Diese Methode läßt sich auch für 1,1,1-Trichlorethan, Dichlormethan und einige andere HKW einsetzen.

Probleme bereiten vor allem solche HKW, deren Siedepunkt unter 40°C liegt. Bekannt ist dabei, daß schon die Aufnahmekapazität der Aktivkohle für Stoffe wie Monochlorethen (Vinylchlorid, VC1 K_p = -13°C), 1,1-Dichlorethen (VC2, K_p = 37°C), Chlorethan (CE, K_p =12°C), Trichlorfluormethan (R11, Freon 11, K_p = 23,8°C), Dichlordifluormethan (R12, Freon 12, K_p = 29,7°C) aufgrund deren physikalischer Eigenschaften (vor allem Polarität, niedriges Molekulargewicht) bei Raumtemperatur gering ist. Darüberhinaus ist aufgrund der chemisch physikalischen und toxischen Eigenschaften dieser Stoffe eine Regeneration von beladenen Aktivkohle schwierig bzw. nahezu unmöglich. Bei der Regenera tion der Aktivkohlefilter mit Heißdampf oder Heißgas werden diese Stoffe zwar desorbiert, aber sie lassen sich aufgrund ihres niederen Siedepunkts nicht oder nur sehr unzureichend kondensieren. Das bedeutet aber, daß diese Stoffe in hoher Konzentration an die Außenluft abgegeben werden. Einen Lösungsweg geht dabei die P 4405435.1 (P1233). Nach diesem Verfahren wird der Anteil an niedersiedenden Schadstoffen nach dem Strippen des Wassers aus dem Hauptstrom der Abgase abgezweigt und einer eigenen Behandlung unterzogen, während der Hauptstrom konventionell mit Aktivkohle behandelt wird. Dieses Verfahren ist für alle Fälle von verunreinigter Abluft z. B. auch aus industriellen Herstellungsprozessen anwendbar.

Für den speziellen Fall einer Grundwasserverunreinigung mit einer Mischung von Stoffen, wie chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW), aromatischen Kohlenwasserstoffen (AKW), PAK, BTEX, FCKW und Ether schlägt unsere Erfindung ein anderes Vorgehen vor.

Diese Stoffe können durch Strippen aus dem Grundwasser entfernt werden. Dabei ist die Stripbarkeit einzelner Verbindungen schon innerhalb einer Stoffgruppe sehr unterschiedlich groß. Für den Vorgang des Strippens läßt sich das Henry′sche Gesetz anwenden. Je größer nach dieser physikalischen Beziehung der Henrykoeffizient einer Substanz, um so besser kann die Substanz gestrippt werden (siehe "Leitfaden für die Beurteilung und Behandlung von Grundwasserverunreinigungen durch leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe", August 1983, Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, Baden-Württemberg). Bei 25°C beträgt der Henrykoeffizient z. B. für Trichlorethen (TR1) 264 bar, während er für Monochlorethen (VC=Vinylchlorid) bei 1248 bar liegt. Nun wurden Stripanlagen bisher so ausgelegt, daß auch die am schlechtesten stripbare Verbindung bis zum erforderlichen Reinigungsziel aus dem Wasser in die Abluft transferiert wurde.

Durch diese Randbedingungen bei der Dimensionierung der Anlage erhielt man hohe Schütthöhen der Füllkörperkolonnen und einen hohen Volumendurchsatz an Luft. Dieses große Luftmenge muß natürlich auch volumenmäßig nachbehandelt werden, was die Auslegung der Abluftreinigung ebenfalls beeinflußt.

Unsere Erfindung schlägt ein Verfahren vor, das den Luftdurchsatz deutlich verringert und dadurch die erforderlichen Reinigungs- und Nachbehandlungsanlagen in ihre Dimensionierung reduziert. In einer ersten Stripstufe werden mit einer möglichst geringen Luftmenge vorwiegend die Stoffe mit hohem Henrykoeffizienten gestrippt. Das so einmal behandelte Wasser aus der ersten Stufe wird in die zweite Stufe geleitet. In dieser zweiten Stripstufe werden mit deutlich höherem Volumenstrom und auch gegebenenfalls mit höheren Füllkörperschütthöhen die Schadstoffe mit geringem Henrykoeffizienten aus dem Wasser gestrippt.

Die Schadstoffracht der Abluft der ersten Stufe fällt hochkonzentriert, aber in geringem Volumenstrom an. Sie wird einer effizienten Abluftreinigung zugeführt. Im Falle von VC kann hier eine katalytische Oxidation oder ein sonstiges Verfahren eingesetzt werden. Der große anfallende Volumenstrom aus der zweite Stripstufe wird einer Reinigung über z. B. Aktivkohlefiltern zugeführt. Die erste und zweite Stripstufe können bei Normaldruck oder auch im Unterdruckbereich arbeiten. Der Betrieb im Unterdruckbereich hat den Vorteil daß das zu reinigende Luftvolumen weiter reduziert werden kann.

Eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt Fig. 1 Das zu behandelnde, mit dem Schadstoffgemisch aus z. B. VC und Tetra- und Trichlorethen verunreinigte Wasser wird in die erste Stripkolonne (4) über den Zulauf (3) eingebracht. Das Wasser wird über den Füllkörper der Kolonne über die Düse (9) verrieselt. Über das Stripgebläse (7) wird Frischluft oder auch gereinigte, im Kreislauf geführte Luft in die erste Kolonne (4) eingeblasen. Sie durchströmt die Kolonne zum Wasser gegenläufig und tritt als beladene Stripluft über (1) aus. Die Stripluft (1) mit dem Volumen V1 ist stark mit VC belastet und kann durch eine katalytische Oxidation oder durch ein sonstiges Verfahren gereinigt werden. Nach der Reinigung kann die Luft entweder an die Atmosphäre abgegeben oder wieder dem Stripprozeß zugeführt werden. Das im ersten Schritt gereinigte Wasser wird über die Pumpe (12) abgezogen und über die Leitung (6) in die zweite Stripkolonne (5) eingebracht. Hier wird das Wasser verrieselt (10). Das Stripgebläse (8) bringt die Stripluft ein, wobei das Volumen V2 der Stripluft das 10- bis 50fache des Volumens V1 beträgt. Die Abluft (2) verläßt die zweite Stripkolonne (5) und wird einer Reinigung, normalerweise über Aktivkohlefilter, zugeführt. Sie kann nach der Reinigung wieder im Kreislauf in den Prozeß eingehen. Das gereinigte Wasser wird über den Ablauf (11) abgezogen.

Das Verfahren läßt sich in Fällen, in denen sehr komplexe Schadstoffgemische vorliegen, auch mit einer höheren Zahl von nacheinander geschalteten Stripkolonnen durchführen, deren Größe und Luftdurchsatz jeweils dem Problem angepaßt ist.

Eine weitere Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt statt einer weiteren Stripstufe eine Naß-Aktivkohle-Adorptionsstufe ein.

Bezugszeichenliste

1 Abluft 1 mit Volumen V1
2 Abluft 2 mit Volumen V2
3 Zulauf verunreinigtes Wasser
4 Erste Stripkolonne mit Füllkörperschütthöhe F1
5 Zweite Stripkolonne mit Füllkörperschütthöhe F2
6 Verbindung Ablauf Stripkolonne 4 und Stripkolonne 5
7 Gebläse für Kolonne 4
8 Gebläse für Kolonne 5
9 Düse in Kolonne 4
10 Düse in Kolonne 5
11 Ablauf gereinigtes Wasser
12 Pumpe

Claims

1. Verfahren zum Entfernen eines Schadstoffgemisches aus Wasser, das zur Behandlung in Stripkolonnen eingebracht wird, in denen der Schadstoffaustrag durch Strippen mit einem Gas erfolgt, und das Wasser den Kolonnen gereinigt entnommen wird, gekennzeichnet durch eine mindestens zweistufige Behandlung des Wassers, wobei in einer ersten Stripstufe mit einem geringen Volumendurchsatz an Gas Schadstoffe mit guten Stripeigenschaften entfernt und das in hoher Konzentration schadstoffhaltige Abgas entnommen und zu einer den Schadstoffen angepaßten Behandlungsstufe geführt wird, sowie einer oder mehreren nachgeschalteten Stripstufen, die mit hohem Volumendurchsatz an Gas schlechter stripbare Schadstoffe entfernen und das Abgas zur Nachbehandlung führen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Stripstufen mit Normaldruck und/oder mit Unterdruck des Stripgases betrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Abgas nach der ersten Stripstufe einer speziellen Behandlung unterworfen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung des Abgasstroms 1 eine katalytische Oxidation ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung über ein biologisches Abbauverfahren erfolgt

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Abgasstrom über Aktivkohle gereinigt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die zweite Stripstufe durch eine Naß-Aktivkohleadsorption ersetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß das Stripgas im Kreislauf geführt wird.