DE60105707T2

DE60105707T2 - Verfahren zur Sanierung von Schwermetalle enthaltendem Bodenmaterial

Info

Publication number: DE60105707T2
Application number: DE60105707T
Authority: DE
Inventors: Guiseppina Cerea
Original assignee: Vomm Chemipharma SRL
Current assignee: Vomm Chemipharma SRL
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: US20020025227A1; DE60105707D1; EP1170067A3; ITMI20001502A0; EP1170067A2; US6551026B2; EP1170067B1; ITMI20001502A1; IT1318117B1; ES2228701T3; ATE276841T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Sanierung von kontaminiertem Erdreich.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Sanierung von Erdreich, das mit Schwermetallen kontaminiert worden ist.
Stand der Technik
Die Kontamination von Erdreich mit Schwermetallen ist seit langem eine wesentliche Umweltsorge. Die Kontamination mit Schwermetallen, insbesondere Cadmium, Blei und Quecksilber kann durch solche industriellen Aktivitäten, wie Metallverarbeitung, Gerben, chemische Verfahren unter Verwendung von Metallkatalysatoren usw. bedingt werden.
Es sind viele Vorschläge gemacht worden, um das Problem zu lösen, jedoch keins, dass vollständig zufriedenstellend gewesen wäre.
Ein bekanntes Verfahren bestand aus der Behandlung des Erdreiches in situ mit Lösungen aus Alkalisulfiden und Perkolieren der Lösungen durch das Erdreich hindurch, um eine Reaktion der Metallkationen mit den Sulfidanionen zu bewirken und sehr gering lösliche Sulfide zu erhalten. (Zum Beispiel betragen die Löslichkeitsprodukte von Cadmium, Blei und Quecksilber entsprechend 1,4×10^–28, 1,0×10^–29 und 3,0×10^–53.
Die Kationen der Schwermetalle sind blockiert aufgrund der Tatsache, dass die obigen Verbindungen unlöslich sind und daher nicht länger in einem Zustand zum Kontaminieren von Quellen und Saatpflanzen vorliegen.
Mit einer solchen Methode jedoch wird eine Konversionsrate in unlösliche Sulfide von nicht mehr als 70% erhalten, sogar wenn das Erdreich als einen wesentlichen Bestandteil Sand beinhaltet, was für einen besseren Kontakt der Alkalisulfidlösung mit den Schwermetallverbinden sorgt.
In einem Versuch, die obige Methode zu verbessern, ist vorgeschlagen worden ( DE 195 47 271 ), das Erdreich mit einer Säurelösung zu behandeln, insbesondere einer Salzsäurelösung, nachfolgend dem Schritt des Perkolierens des Erdreichs mit der Sulfidlösung. Auf diese Weise wird Berichten zufolge eine Konversionsrate der Schwermetalle in Sulfide von größer 99% erhalten.
Jedoch weist die zuletzt genannte Methode einen Hauptnachteil auf, der darin besteht, das sie nur erfolgreich ist, wo das Erdreich im Wesentlichen Sand umfasst, da in diesem Fall guter Kontakt zwischen dem Reaktanten (Alkalisulfid) und den Schwermetallkationen sichergestellt werden kann. Andererseits würde ein Erdreich, das reich an Ton oder anderen zusammenhaltenden Komponenten ist, den Kontakt verhindern und die Konversion zu unlöslichen Sulfiden würde unvollständig.
Das Dokument WO-A-9525594 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von kontaminiertem Erdreich umfassend das Entfernen von Materialklumpen mit einer eine vorherbestimmte Größe überschreitenden Größe, Homogenisieren des Erdreiches, Einbringen des Erdreiches in einen Mischer, in dem es mit einem Additiv vermischt wird, und Ablassen des behandelten Gemisches. Eines der eingesetzten Additive ist Natriumsulfid. Das Verfahren weist zusätzlich eine Vorbehandlung mit einem basischen Material auf, um den pH-Wert auf einen basischen Wert von 8 oder 9 einzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Sanierung von Erdreich, das Schwermetalle beinhaltet, wobei die zuvor erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren überwunden werden können.
Das Problem wird gelöst gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren umfassend die Schritte:

– Abtragen und Sieben von Schwermetalle beinhaltendem Erdreich, um Steine und Kies zu entfernen; und
– Behandlung des gesiebten Erdreiches, welches in einer dünnen Schicht angeordnet und in einem hochverwirbelten Zustand gehalten wird, mit einer Lösung eines Alkalisulfids bei einer Temperatur von mindestens 50°C, wobei dem Schritt des Behandelns des gesiebten Erdreiches mit einer Alkalisulfidlösung ein Schritt des Einstellens des pH-Wertes des Erdreiches auf einen Wert gleich oder kleiner 6 vorausgeht.

Das Verfahren wird vorteilhafterweise in einer als „Turboreaktor" bekannten Vorrichtung durchgeführt, wie es in Anspruch 2 offenbart ist.
In diesem Fall umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte:

– Abtragen und Sieben von Schwermetalle beinhaltendem Erdreich, um Steine und Kies zu entfernen;
– Zuführen eines kontinuierlichen Stroms des Erdreichs in einen Turboreaktor, dessen Reaktor einen zylindrischen Rohrkörper umfasst, welcher mit seiner Achse horizontal ausgerichtet ist, an seinen gegenüberliegenden Enden mittels Endwänden verschlossen ist und mit Einlassöffnungen für das zu behandelnde Erdreich und für mindestens einen Reaktanten versehen ist und ferner mit mindestens einer Auslassöffnung, einem mit Flügeln versehenen Rotor, welcher in dem zylindrischen Rohrkörper drehbar angeordnet und mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit angetrieben ist, um einen Strom aus fein geteilten Erdreichpartikeln bereit zu stellen und einem Heizmantel zum Erhöhen der Temperatur der inneren Wand des zylindrischen Rohrkörpers auf mindestens 110°C;
– Zuführen eines kontinuierlichen Stroms eines Reaktanten in Gestalt einer wässrigen Lösung eines Alkalisulfids in den Turboreaktor im Gleichstrom mit dem Erdreichstrom; Zentrifugieren der Erdreichpartikel und der Alkalisulfidlösung gegen die innere Wand des zylindrischen Rohrkörpers zur Ausbildung einer stark verwirbelten, rohrförmigen dynamischen Fluidschicht, in der die Erdreichpartikel und die Alkalisulfidlösung mittels der Flügel des Rotors mechanisch in engen gegenseitigen Kontakt gedrängt werden; und
– Reagieren des Erdreichs und des Alkalisulfids in der dünnen Schicht, während die letztere in Richtung der mindestens einen Auslassöffnung des Turboreaktors gedrängt wird, während sie im Wesentlichen in Kontakt mit der beheizten inneren Wand ist, mit gleichzeitiger Erzeugung von Dampf.

Dem Schritt des Zuführens eines kontinuierlichen Stroms einer wässrigen Lösung von Alkalisulfid geht vorzugsweise ein Schritt des Einstellens des Erdreich-pH-Wertes auf einen Wert gleich oder niedriger 6 voran.
Dieser pH-Einstellungsschritt wird bequemerweise durch Zuführ eines kontinuierlichen Stroms einer wässrigen Säurelösung in den Turboreaktor im Gleichstrom mit dem Erdreichstrom durchgeführt.
Eine wässrige Lösung einer starken Säure ausgewählt aus Salzsäure oder Schwefelsäure ist bevorzugt, mit einer Konzentration im Bereich von 0,01N bis 1N vorteilhafterweise mit 0,1N.
Eine Öffnung zur Abgabe jeglicher während der Behandlung abgegebenen Dämpfe kann geeigneter Weise bereitgestellt werden und diese Abgasöffnung kann mit einem Wäscher zur Entfernung von Schwefelwasserstoff verbunden sein, der gebildet wird, wenn das Erdreich merklich sauer ist.
Zur Verbesserung des Schwermetallefällungsvorgangs kann ein kontinuierlicher Strom eines Alkalisilikats, welches komplexierende und agglomerierende Eigenschaften aufweist, in den Turboreaktor durch eine Einlassöffnung zugeführt werden, die stromabwärts von der Einlassöffnung für die Alkalisulfidlösung bereitgestellt ist.
Die Alkalisulfidlösung ist vorzugsweise eine Natriumsulfidlösung mit einer Konzentration zwischen 5 und 15%, vorzugsweise etwa 12% Gewicht pro Volumen.
Die Temperatur der Turboreaktorinnenwand beträgt vorzugsweise 110° bis 220°C.
Das behandelte Erdreich verlässt den Turboreaktor bei einer Temperatur von ca. 50° bis 90°C.
Die Umfangsgeschwindigkeit des mit Flügeln versehenen Rotors beträgt vorzugsweise 20 bis 40 Meter pro Sekunde.
Die mittlere Verweilzeit des in dem Turboreaktor bearbeiteten Erdreiches variiert gewöhnlich zwischen 30 und 120 Sekunden.
Die Menge Alkalisulfidlösung, die in dem Verfahren dieser Erfindung üblicherweise eingesetzt wird, überschreitet das stoichometrische Ausmaß, das durch das Verhältnis der Schwermetalle in dem Erdreich verlangt wird, wie es durch eine vorhergehende Analyse der Erdreichzusammensetzung bestimmt wird. Dies wird deshalb vorgenommen, da andere Metalle, wie z. B. Eisen, die in dem Erdreich vorhanden sind, auch mit dem Sulfid reagieren können.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert in einer fast quantitativen Bildung unlöslicher Sulfide aus den Kationen der Schwermetalle in dem Erdreich unabhängig von den Eigenschaften des Erdreiches und seinem Gehalt an Ton oder zusammenhängenden Komponenten.
Dies wird erreicht durch die Bildung der zuvor erwähnten verwirbelten dünnen dynamischen Schicht, in welcher das Erdreich in fein verteilte Partikel geteilt ist, so dass die Schwermetallkationen in engen gegenseitigen Kontakt mit dem Reaktanten kommen können. Die Reaktion, mittels derer die Kationen in Alkalisulfide umgewandelt werden, wird gefördert und beschleunigt durch die angehobene Temperatur der inneren Wand des Turboreaktors, wobei die dünne dynamische Schicht umfassend die Erdreichpartikel und die winzigen Tropfen der Reaktantenlösung zum Fluss entlang der inneren Wand gedrängt wird.
Das Verfahren dieser Erfindung wird mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen durch einige beispielhafte und nicht limitierende Ausführungsformen in größerem Detail beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Längsschnittansicht, die in schematischer Weise eine Vorrichtung, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren implementiert werden kann, zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug zur 1 beinhaltet eine Vorrichtung, die zur Implementierung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird, einen Turboreaktor, der im Wesentlichen einen zylindrischen röhrenförmigen Körper 1 umfasst, der an seinen gegenüberliegenden Seiten mittels Endwände 2, 3 verschlossen ist und koaxial mit einem Heizmantel 4 versehen ist, durch welchen ein Fluid, z. B. ein diathermisches Öl hindurchgepumpt wird, so dass die Temperatur der inneren Wand des zylindrischen Röhrenkörpers 1 bei nicht weniger als 110°C gehalten werden kann.
Der zylindrische Rohrkörper wird gebildet mit entsprechenden Einlassöffnungen 5, 6 für das gesiebte Schwermetalle beinhaltende Erdreich und für die Alkalisulfidlösung und mit einer Auslassöffnung 7 für das behandelte Erdreich.
Drehbar innerhalb des zylindrischen Rohrkörpers 1 ist ein mit Flügeln versehener Rotor 8 angeordnet, dessen Flügel 9 in einem schraubenförmigen Muster angeordnet und orientiert sind, um das Erdreich und den Reaktanten gleichzeitig in Richtung des Turboreaktorauslasses zu drängen und zu zentrifugieren.
Der mit Flügeln versehene Rotor 8 ist von einem Motor M angetrieben mit einer Umfangsgeschwindigkeit variierend zwischen 20 und 40 Meter pro Sekunde.
Die Reaktanteneinlassöffnungen 10 sind durch die innere Wand des Rohrkörpers 1 gehend ausgebildet.
Insbesondere, wenn eine Alkalisilikatlösung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammen mit der Alkalisulfidlösung verwendet wird, wird die letztere durch die Einlassöffnung 6 des Turboreaktors und die Alkalisilikatlösung durch die Öffnungen 10 in der inneren Wand zugeführt.
Andererseits kann, wenn nur die Alkalisulfidlösung in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, die Lösung entweder durch die Einlassöffnung 6 des Turboreaktors, oder durch die Öffnungen 10 in der inneren Wand oder durch beide hindurch geführt werden.
Sollte der pH-Wert des gesiebten Erdreiches eine vorausgehende Einstellung des pH-Wertes benötigen, wird die wässrige Säurelösung durch die Einlassöffnung 6 des Turboreaktors zugeführt und die Alkalisulfidlösung durch die inneren Wandöffnungen 10. Wird die Alkalisilikatlösung zusätzlich zu der Säure- und Alkalisulfidlösungen verwendet, wird die Alkalisilikatlösung durch ein oder mehrere der inneren Wandöffnungen 10 zugeführt, die in dem Stromabwärtsbereich des Turboreaktors angeordnet sind, während die Alkalisulfidlösung durch ein oder mehrere der inneren Wandöffnungen zugeführt wird, die in dem Stromaufwärtsbereich des Turboreaktors angeordnet sind. In diesem Fall wird die Säurelösung durch die Einlassöffnung 6 des Turboreaktors zugeführt.
Der Turboreaktor weist auch eine Öffnung 11 zur Abgabe von intern abgegebenen Dämpfen auf, wobei diese Abgasöffnung 11 über einen Saugventilator 12 mit einem Wäscher 13 verbunden ist, der nur schematisch gezeigt ist, zur Entfernung jeglichen Schwefelwasserstoffes, der in dem Dampf beinhaltet ist, durch Waschen mit Alkalilösungen.
Beispiel 1
Ein kontinuierlicher Strom von Erdreich beinhaltend Schwermetalle (insbesondere Chrom, Quecksilber und Blei), das vorausgehend von Steinen und Kies in einem Siebungsschritt befreit wurde, wird bei einer Flussrate von 100 kg pro Stunde in einen Turboreaktor mit einem zylindrischen Rohrkörper 1 mit einem inneren Durchmesser von 300 mm und mit einem mit Flügeln versehenen Rotor 8, der bei einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute angetrieben ist, zugeführt, wobei die Temperatur der inneren Wand bei 200°C gehalten wird.
Gleichzeitig damit wird ein Strom einer Lösung aus Na₂S mit 12% Gewicht pro Volumen durch die Einlassöffnung 6 und die Öffnungen 10 in der inneren Wand mit einer Flussrate von 5 Liter pro Stunde zugeführt.
Von dem gleichen Zeitpunkt an, an dem der Erdreichstrom in den Turboreaktor eintritt, wird er mechanisch in kleine Partikel zerschlagen, die sogleich gegen die innere Wand des Turboreaktors zentrifugiert werden, wo sie eine dünne röhrenförmige dynamische Schicht ausbilden.
Gleichzeitig wird die durch die Öffnung 6 eingebrachte wässrige Natriumsulfidlösung durch die Flügel 9 des Rotors 8 zerstäubt, der auch die entstehenden Tröpfchen zentrifugieren wird. Somit werden die Tröpfchen in die dünne röhrenförmige dynamische Schicht aus Erdreichpartikel aufgenommen, was in einem innigen gegenseitigen Kontakt zwischen den Kationen der Schwermetalle, die in den Erdreichpartikeln enthalten sind, und dem Reaktanten resultiert.
Die in zerstäubter Gestalt durch die Öffnungen 10 zugeführte Natriumsulfidlösung verbessert die Interaktion des Reaktanten mit den Erdreichpartikeln weiter, wodurch die Reaktionen der Ausbildung der unlöslichen Sulfide vervollständigt wird, welches aus den Schwermetallkationen in den Erdreichpartikeln hervorgeht.
Nach einer Verweilzeit von ca. 60 Sekunden in dem Turboreaktor wird das mit der Natriumsulfidlösung abreagierte Erdreich durch die Öffnung 7 kontinuierlich ausgetragen. Die Erdreichtemperatur an dem Turboreaktorauslass beträgt ca. 90°C.
Innerhalb des Turboreaktors abgegebene Dämpfe werden durch den Saugventilator 12 über die Öffnung 11 entlüftet und in den Wäscher 13 befördert, wo sie mit Natriumcarbonatlösung gewaschen werden, um jegliche Spur von Schwefelwasserstoff abzutrennen.
Eine Analyse des aus dem Turboreaktor ausgetragenen Erdreiches, die darauf abzielt, sein Gehalt an löslichem Chrom-, Quecksilber- und Bleiverbindungen zu bestimmen, zeigt, dass solche Verbindungen praktisch abwesend oder zumindest unterhalb der Nachweisgrenze (IRSA-Verfahren – Essigsäure) liegen.
Beispiel 2
Ein kontinuierlicher Strom von Erdreich beinhaltend Schwermetalle (insbesondere Chrom, Quecksilber und Blei), das einen pH von ca. 5 bis 6 aufweist und vorausgehend von Steinen und Kies in einem Siebungsschritt befreit wurde, wird bei einer Flussrate von 100 kg pro Stunde in einen Turboreaktor mit einem zylindrischen Rohrkörper 1 mit einem inneren Durchmesser von 300 mm und mit einem mit Flügeln versehenen Rotor 8, der bei einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute angetrieben ist, zugeführt, wobei die Temperatur der inneren Wand bei 220°C gehalten wird.
Gleichzeitig wird ein zersträubter Strom einer Lösung aus Natriumsulfid mit 12% Gewicht pro Volumen durch die Einlassöffnung 6 mit einer Flussrate von 5 Liter pro Stunde zugeführt und ein Strom einer Natriumsilikatlösung mit 10% Gewicht pro Volumen wird durch die inneren Wandöffnungen 10 mit einer Flussrate von 10 Liter pro Stunde zugeführt.
Sobald er in den Turboreaktor eintritt, wird der Erdreichstrom mechanisch in sehr kleine Partikel zerschlagen, welche sofort gegen die innere Wand des Turboreaktors zentrifugiert werden, wo sie eine dünne röhrenförmige dynamische Schicht ausbilden.
Gleichzeitig wird die durch die Öffnung 6 zugeführte wässrige Natriumsulfidlösung von den Flügeln 9 des Rotors 8 zerstäubt, die auch die entstehenden Tröpfchen zentrifugieren. Die Tröpfchen werden daher in die dünne röhrenförmige dynamische Schicht der Erdreichpartikel aufgenommen, was in einem innigen Kontakt zwischen den Kationen der Schwermetalle beinhaltend Erdreichpartikeln und den Reaktanten resultiert.
Die in zerstäubter Form durch die Öffnungen 10 zugeführte Natriumsilikatlösung wird auch in Tröpfchen mit der dünnen röhrenförmigen dynamischen Schicht, die die Erdreichpartikel und die zerstäubte Natriumsulfidlösung beinhaltet, vermischt.
Nach einer Verweilzeit von ca. 60 Sekunden in dem Turboreaktor wird das mit der Natriumsulfid- und Natriumsilikatlösungen abreagierte Erdreich durch die Öffnung 7 kontinuierlich ausgetragen. Die Erdreichtemperatur an dem Turboreaktorauslass beträgt ca. 95°C.
Innerhalb des Turboreaktors abgegebene Dämpfe werden durch den Saugventilator 12 die Öffnung 11 entlüftet und in den Wäscher 13 befördert, wo sie mit Natriumcarbonatlösung gewaschen werden, um jegliche Spur von Schwefelwasserstoff zu entfernen.
Eine Analyse des aus dem Turboreaktor ausgetragenen Erdreiches, die darauf gerichtet ist, seinen Gehalt an löslichen Chrom-, Quecksilber- und Bleiverbindungen zu bestimmen, zeigt, dass solche Verbindungen praktisch abwesend oder zumindest unterhalb der Nachweisgrenze (IRSA-Verfahren – Essigsäure) liegen.
Beispiel 3
Ein kontinuierlicher Strom von Erdreich beinhaltend Schwermetalle (insbesondere Chrom, Quecksilber und Blei), wobei das Erdreich einen pH von ca. 5 bis 6 aufweist und vorausgehend von Steinen und Kies in einem Siebungsschritt befreit wurde, wird bei einer Flussrate von 100 kg pro Stunde in einen Turboreaktor mit einem zylindrischen Rohrkörper 1 mit einem inneren Durchmesser von 300 mm und mit einem mit Flügeln versehenen Rotor 8, der bei einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute angetrieben ist, zugeführt, wobei die Temperatur der inneren Wand bei 180°C gehalten wird.
Gleichzeitig wird ein zerstäubter Strom aus 0,1N HCl-Lösung durch die Einlassöffnung 6 in einer Flussrate von 5 Liter pro Stunde und ein Strom einer Lösung aus Natriumsulfid mit 12% Gewicht pro Volumen durch die inneren Wandöffnungen 10 mit einer Flussrate von 5 Liter pro Stunde zugeführt.
Nach einer Verweilzeit von ca. 60 Sekunden in dem Turboreaktor wird das mit der Natriumsulfidlösung abreagierte Erdreich durch die Öffnung 7 kontinuierlich ausgetragen. Die Erdreichtemperatur an dem Turboreaktorausgang beträgt ca. 85°C und sein pH-Wert etwa 5,5.
Innerhalb des Turboreaktors abgegebene Dämpfe werden durch den Saugventilator 12 über die Öffnung 11 entlüftet und in den Wäscher 13 befördert, wo sie mit Natriumcarbonatlösung gewaschen werden, um jegliche Spur von Schwefelwasserstoff zu entfernen.
Eine Analyse des aus dem Turboreaktor ausgetragenen Erdreiches, die auf die Bestimmung seines Gehaltes an löslichen Chrom-, Quecksilber- und Bleiverbindungen gerichtet ist, zeigt, dass solche Verbindungen praktisch abwesend oder zumindest unterhalb der Nachweisgrenze (IRSA-Verfahren – Essigsäure) liegen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jegliches Erdreich, das mit Schwermetallen verunreinigt worden ist, effizienterer und zuverlässigerer als mit gewöhnlichen Verfahren saniert werden.
Ferner ist die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens relativ preiswert zu installieren und zu betreiben, auch ist sie ziemlich kompakt und kann auf der Straße oder anderen Träger an einen Ort transportiert werden, wo die Sanierung an Ort und Stelle stattfinden soll, und somit die Kosten für den Transfer des zu verarbeitenden Erdreiches vermeiden.
Zusätzlich stellt das Verfahren eine kontinuierliche Form der Verarbeitung bereit, von dem die laufenden Kosten sicherlich profitieren, das zeiteffizient ist und einen hohen stundenweisen Durchsatz aufrechterhalten kann.
Änderungen und Abweichungen können an der hierin oberhalb beschriebenen Erfindung durchgeführt werden, ohne den Umfang des Schutzes durch die folgenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Sanierung von Schwermetalle beinhaltendem Erdreich umfassend die Schritte: – Abtragen und Sieben von Schwermetalle beinhaltendem Erdreich, um Steine und Kies zu entfernen; und – Behandlung des gesiebten Erdreichs, welches in einer dünnen Schicht angeordnet und in einem hochverwirbelten Zustand gehalten wird, mit einer Lösung eines Alkalisulfids bei einer Temperatur von mindestens 50 Grad Celsius, – ferner umfassend einen Schritt des Einstellens des pH des Erdreichs auf einen Wert gleich oder kleiner als 6 vor dem Schritt der Behandlung mit der Alkalisulfidlösung.
Verfahren zur Sanierung von Schwermetalle beinhaltendem Erdreich umfassend die Schritte: – Abtragen und Sieben von Schwermetalle beinhaltendem Erdreich, um Steine und Kies zu entfernen; – Zuführen eines kontinuierlichen Stroms des Erdreichs in einen Turbo-Reaktor, dessen Reaktor einen zylindrischen Rohrkörper (1) umfasst, welcher mit seiner Achse horizontal ausgerichtet ist, an seinen gegenüberliegenden Enden mittels Endwänden (2, 3) verschlossen ist und mit Einlassöffnungen (5, 6, 10) für das zu behandelnde Erdreich und für mindestens einen Reaktanten versehen ist und ferner mit mindestens einer Auslassöffnung (7, 11), einem mit Flügeln versehenen Rotor (8), welcher in dem zylindrischen Rohrkörper (1) drehbar angeordnet und mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit angetrieben ist, um einen Strom aus fein geteilten Erdreichpartikeln bereitzustellen, und einem Heizmantel (4) zum Erhöhen der Temperatur der inneren Wand des zylindrischen Rohrkörpers (1) auf mindestens 110 Grad Celsius; – Zuführen eines kontinuierlichen Stroms eines Reaktanten in Gestalt einer wässrigen Lösung eines Alkalisulfids in den Turboreaktor im Gleichstrom mit dem Erdreichstrom; Zentrifugieren der Erdreichpartikel und der Alkalisulfidlösung gegen die innere Wand des zylindrischen Rohrkörpers (1) zur Ausbildung einer stark verwirbelten, rohrförmigen dynamischen Fluidschicht, in der die Erdreichpartikel und die Alkalisulfidlösung mittels der Flügel (9) des Rotors (8) mechanisch in engen gegenseitigen Kontakt gedrängt werden; – Reagieren des Erdreiches und des Alkalisulfids in der dünnen Schicht, während die letztere in Richtung der mindestens einen Auslassöffnung (7) des Turboreaktors gedrängt wird, während sie im Wesentlichen im Kontakt mit der beheizten inneren Wand ist, mit gleichzeitiger Erzeugung von Dampf, – Kontinuierliches Austragen des Erdreichstroms durch die mindestens eine Auslassöffnung (7).
Verfahren nach Anspruch 2, welches ferner den Schritt der Einstellung des pH des gesiebten Erdreiches auf einen Wert gleich oder niedriger als 6 vor dem Schritt des Zuführens eines kontinuierlichen Reaktantenstroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, in dem die Einlassöffnungen (6, 10) zum Zuführen mindestens eines Reaktanten eine Öffnung (6), die in der Endwand (2) des zylindrischen Rohrkörpers (1) benachbart der Erdreicheinlassöffnung (5) ausgebildet ist, und mindestens eine weitere Öffnung (10) umfassen, die in der inneren Wand des zylindrischen Rohrkörpers (1) ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Zuführen einer wässrigen Säurelösung durch die in der Endwand (2) angeordnete Öffnung (6); – Zuführen der Alkalisulfidlösung durch die mindestens eine weitere in der inneren Wand gebildete Öffnung (10).
Verfahren nach Anspruch 4, in dem die Säure eine starke Säure ausgewählt aus Salzsäure und Schwefelsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 2, in dem die Einlassöffnungen (6, 10) zum Zuführen mindestens eines Reaktanten eine Öffnung (6), die in der Endwand (2) des zylindrischen röhrenförmigen Körpers (1) benachbart der Erdreicheinlassöffnung (5) ausgebildet ist, und mindestens eine weitere Öffnung (10) umfassen, die in der inneren Wand des zylindrischen röhrenförmigen Körpers (1) gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Zuführen der Alkalisulfidlösung durch die in der Endwand (2) ausgebildete Öffnung (6); und – Zuführen einer Alkalisilikatlösung durch die mindestens eine in der inneren Wand ausgebildete Öffnung (10).
Verfahren nach Anspruch 6, in dem die Alkalisilikatlösung eine wässrige Lösung von Natriumsilikat mit einer Konzentration zwischen 5 und 40% Gewicht pro Volumen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, umfassend einen Schritt des Entweichens des Dampfes durch eine Austrittsöffnung (11) des Turboreaktors und Fördern des Dampfes zu einem Wäscher (13), in dem der Dampf mittels Alkalilösungen gewaschen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, in dem die Alkalisulfidlösung eine Natriumsulfidlösung mit einer Konzentration zwischen 5 und 15% Gewicht pro Volumen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, in dem die Temperatur der inneren Wand des zylindrischen Rohrkörpers (1) zwischen 110 und 220 Grad Celsius beträgt.
Verfahren nach Anspruch 10, in dem der mit Flügeln versehene Rotor (8) mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 15 und 40 Meter pro Sekunde gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die mittlere Verweilzeit des Erdreichs in dem Turboreaktor zwischen 30 und 120 Sekunden variiert.