DE69212159T2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von mit quecksilber kontaminiertem boden - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zum Verringern des Quecksilberanteus von mit Quecksilber kontaminiertem Boden, umfassend:
• Einspeisen des mit Quecksilber kontaminierten Bodens in ein Sieb,
• Einspeisen des relativ feinen Materials, das durch das Sieb hindurchgetreten ist, zusammen mit Wasser, einem Entfettungsmittel und einem Mittel zum Herabsetzen der Oberflächenspannung zu einem Schütteltisch des Wilfley-Typs, der auf seiner oberen Oberfläche mit Rippen versehen ist, deren Länge von einer ersten Seite des Tisches zu einer zweiten Seite des Tisches zunimmt, wobei die zweite Seite entgegengesetzt der ersten Seite ist,
• Schütteln des Tisches parallel zu den Rippen, wobei das abgetrennte Quecksilberkonzentrat in der Nähe eines Punktes entfernt wird, der im wesentlichen diagonal entgegengesetzt der Zufuhr des Breis liegt und wobei das behandelte Material an der zweiten Seite gesammelt wird.
• Ein Verfahren dieser Art ist im DDR-Patent 124500 offenbart.
• Quecksilber wird bei der Herstellung von Erdgas, insbesondere in dem Zeitraum, in dem das hergestellte Gas von etwa 300 ºC auf etwa 60ºC gekühlt wird, freigesetzt. Es ist richtig, daß dieses Quecksilber an der Förderquelle gesammelt wird, aber in der Praxis findet man, daß ein Überlaufen auftritt. Das übergelaufene Quecksilber dringt in den Boden ein, was zu einer ernsten Kontaminierung führt. Quecksilber, das den Boden kontaminieren kann, kann auch während der Herstellung von Salz in bestimmten Elektrolyseverfahren freigesetzt werden. Quecksilberkontaminierter Boden tritt ebenfalls in der Nähe früherer Spiegelfabriken auf. quecksilberkontaminiertes Glas tritt auf, wenn gebrauchte oder Ausschuß-Leuchtröhren gesammelt und verarbeitet werden.
• Ein Extraktionsverfahren zur Behandlung von mit Quecksilber kontaminiertem Boden ist nicht ungewöhnlich. Bei diesem Verfahren wird das Quecksilber zuerst in Lösung gebracht, die Lösung strömt aus und das Quecksilber wird von der Elüssigkeit entfernt. Verdampfen, um Quecksilber von dem Boden zu entfernen, ist ebenfalls eine Möglichkeit. Beide Verfahren sind arbeitsintensiv und umweltunverträglich. Das Entfernen von Quecksilber durch Verdampfen ist ebenfalls für anwesende Personen gefährlich.
• Gemäß dem oben erwähnten DDR-Patent 124500 wird der Boden im nassen Zustand auf einem Schüttelsieb klassiert. Das grobe Material geht zu einer Abfalihalde und das Material, das durch das Sieb hindurchgetreten ist, wird, nachdem es von Schlamm und dem Großteil des Wassers in einem Strömungsklassifizierer befreit worden ist, in dem eingedickten Zustand in eine Quecksilberfalle eingeführt, um die großen Quecksilbertropfen abzutrennen und diese in einen Behälter zu speisen. Der Überfluß dieser Quecksilberfalle wird nach und nach über zwei Schütteltische, die mit Rippen versehen sind, geführt, wobei das Quecksilber enthaltende Konzentrat von diesen Tischen in das Quecksilbergefäß abgelassen wird. Das behandelte Material wird in ein Sammelgefäß gespeist. Um dem Elotieren von Quecksilbertropfen entgegenzuwirken, wird ein Benetzungsmittel dem Wasser hinzugefügt, das auf das Schüttelsieb gesprüht wird. Das Ziel dieses bekannten Verfahrens ist es, einen hohen Quecksilberanteil in dem angereicherten Konzentrat herzustellen, und das Verfahren ist nicht zum Verringern des Quecksilberanteils im Boden aus Umweltgründen auf weniger als 10 mg Quecksilber pro kg Boden geeignet. Des weiteren findet ein Rückführen von Flüssigkeit und eine Behandlung der Rückführflüssigkeit und des von der letzteren entfernten Schlammes nicht statt.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirkungsvolles, einfaches und umweltfreundliches Verfahren für das Entfernen von Quecksilber von dem Boden oder anderen granulierten Materialien vorzusehen, wobei das behandelte Produkt weniger als 10 mg Quecksilber pro kg Feststoffe enthält.
• Hierzu ist das in dem eingangs genannten Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß, um den Quecksilberanteil des kontaminierten Bodens von einem Maximum von etwa 300 mg Quecksilber pro kg Feststoffe auf weniger als 10 mg Quecksilber pro kg Feststoffe zu verringern, das Zuspeisen des Bodens in das Sieb in im wesentlichen trockenem Zustand stattfindet, und das Auslaßende des Verbindungskanals zwischen Sieb und Schütteltisch unterhalb des Flüssigkeitspegels ist, das in einem Abfluß an der zweiten Seite des Schütteltisches gesammelte Material über eine Pumpe in zumindest ein Zyklon eingespeist wird, das den Schlamm (< 30-40 µm) von dem Brei abtrennt, der Brei in dem Zyklon entwässert wird und das überfließende Material von dem Zyklon, mit einem Elockungsmittel vermischt, in eine Eindickeinrichtung eingespeist wird, um suspendierte Schlammpartikel kleiner als 30 bis 40 µm abzutrennen und das von dem suspendierten Schlamm befreite Wasser zu dem Sieb und/oder Schütteltisch zurückgeführt wird.
• Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß das kontaminierte Material in im wesentlichen trockenem Zustand ohne eine Pumpe zu einer Position über dem Schütteltisch transportiert wird. Im Falle des Transports eines nassen Feeds mit der Hilfe einer Pumpe würde sich einiges Quecksilber im Boden der Pumpe sammeln. Die Zufuhr eines Entfettungsmittels und eines Mittels zum Herabsetzen der Oberflächenspannung sind ebenfalls für die Ausbeute des Verfahrens wichtig. Ohne die Zugaben würden einige der Quecksilberkügelchen flotierbar werden und sich über die Rippen mit relativ leichtgewichtigen Bodenkörnern bewegen. Das Zurückführen des Überflusses vom Zyklon ist wünschenswert, um den Flüssigkeitsverlust zu beschränken. Eine Flüssigkeit (Überfluß vom Zyklon), die zum Sieb und/oder Schütteltisch zurückgeführt werden soll, muß von suspendierten Schlammpartikeln befreit werden, um das gewünschte Maß an Abreinigung erreichen zu können. Feine Schlammpartikel werden ebenfalls durch dieses Zyklon mit dem Überfluß entfernt. Der kontaminierte Boden wird im allgemeinen auch grobe Partikel enthalten und daher ist es notwendig, diese vor der Behandlung auf dem Schütteltisch abzutrennen. Es geschieht aus diesem Grund, daß das kontaminierte Material einem Siebverfahren ausgesetzt wird, bevor es auf den Schütteltisch eingeführt wird, wobei nur das grobe Material, das auf einem Sieb der Maschenweite 2 mm zurückgehalten wird, getrennt entsorgt wird.
• Um den Großteil des verbleibenden Quecksilberanteils in dem Wasser zu entfernen, das zu dem Sieb und/oder Schütteltisch zurückgeführt werden soll, wird das von dem Schlamm befreite Wasser zu einem Sandfilter und/oder Aktivkohlefilter geleitet.
• Das Ziel der Anforderung im vorliegenden Verfahren, daß das Auslaßende des Verbindungskanals zwischen Sieb und Schütteltisch unter dem Flüssigkeitspegel sein muß, ist es, das Bodenmaterial in der Flüssigkeit auf dem Wilfley-Tisch einzutauchen. Das Entfernen suspendierter Schlammpartikel vom Boden und von der zurückgeführten Flüssigkeit ist notwendig, um das erwünschte Maß an Reinheit (weniger als 10 mg Quecksilber pro kg Feststoffe) zu erreichen.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Durchführen des oben erwähnten Verfahrens. DDR-Patent 124500 offenbart solch eine Vorrichtung mit einem Schütteltisch des Wilfley-Typs, der auf seiner oberen Oberfläche mit parallelen Rippen einer Länge versehen ist, die von einer ersten Seite des Tisches zu einer zweiten Seite des Tisches, die entgegengesetzt der ersten Seite ist, zunimmt, einem Vibrationssieb mit einem Auslaß für gesiebtes Material, der sich über einer Zufuhrrinne in dem Schütteltisch in der Nähe eines Endes der ersten Seite des Tisches öffnet, einem Transportmechanismus, um Boden in das Vibrationssieb einzuspeisen, einem Auslaß für abgetrenntes Quecksilber, der diagonal entgegengesetzt dem Material ist, das in den Schütteltisch eingespeist wurde.
• Um das oben genannte Verfahren ausführen zu können, besitzt der Transportmechanismus zum Einspeisen des kontaminierten Bodens in das Vibrationssieb keine Pumpe und ist geeignet, das Material in im wesentlichen trockenem Zustand zu transportieren, wohingegen die Vorrichtung weiter umfaßt zumindest ein Zyklon, um das behandelte Material zu entwässern, und eine Leitung, um in dem Zyklon abgetrennte Flüssigkeit in einen Eindicker zum Trennen kleiner Schlammpartikel einzuspeisen wie auch eine Leitung, um Flüssigkeit, die von Schlamm befreit worden ist, zu dem Sieb und/oder Schütteltisch zurückzuführen.
• Die Erfindung wird nun detaillierter mit Hilfe der Figuren beschrieben.
• Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird.
• Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der vollständigen Vorrichtung.
• Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm.
• Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung zum Entfernen von quecksilberkontaminiertem Boden umfaßt einen Schütteltisch 1 vom Wilfley-Typ. Dieser besteht aus einer flachen Oberfläche, die gewöhnlich mit Linoleum oder Kunststoff oder Gummi bedeckt ist, und Rippen 2, die auf der Bedeckung hergestellt sind und sich parallel zur Längsrichtung des Tisches erstrecken.
• An einem Eck des Tisches befindet sich eine Zufuhrschale 3 und die Länge der Rippen nimmt von der Längskante des Tisches, die die Zufuhrschale einfaßt, in die Richtung der anderen Längskante zu. Ein Abfluß 4 ist in der anderen Längskante hergestellt und es befindet sich dort eine Abwasserleitung 5 an dem Eck, das diametral dem Zufuhreck entgegengesetzt ist. Der Schütteltisch kann in einer Richtung zum Schütteln gebracht werden, die parallel zu den Rippen ist, mittels eines exzentrischen Mechanismus 6, der durch einen Motor 6a angetrieben wird.
• Ein Vibrationssieb 7, das mit Vibrationsmotoren 8 versehen ist, ist über dem Schütteltisch angeordnet. Das Auslaßende eines Zufuhrförderers 9 ist über dem Vibrationssieb angeordnet.
• Die Vorrichtung umfaßt ebenfalls einen Pumpentank 10, eine Pumpe 11, zumindest ein Zyklon 12 und ein Puffertank 13. Eine Überlauf-Verzweigung 15 des Tanks 13 ist mit dem Abfluß über eine Leitung 16 verbunden, während ein Auslaß am Boden des Tanks über eine Leitung 17, die das Ventil 17a enthält, mit dem Pumpentank 10 verbunden ist.
• Der mit einem Ventil 18a versehene Leitungszweig 18 der Leitung 14 für den Strom nach oben ist mit dem tangentialen Einlaß von mindestens einem Zyklon 12 verbunden, der das in ihn eingespeiste Material teilweise entwässern kann. Die Überlaufleitung 19 des Zyklon öffnet sich in einen Eindicker 12, in den ein Flockungsmittel (z. B. FeCl) über eine Leitung 22 eingespeist werden kann. Der Eindicker trennt suspendierte Schlammpartikel (< 30 - 40 µm) ab und besitzt einen Auslaß 21 für das abgetrennte Schlammaterial. Die Überflußleitung des Eindickers öffnet in einen Sandfilter 23, dessen Auslaß wiederum in einen Aktivkohlefilter 24 öffnet, dessen Auslaß zu einem Puffertank 25 führt. Der Sandfilter und das Aktivkohlefilter dienen dazu, Quecksilber von der Flüssigkeit zu entfernen, die vom Schlamm befreit worden ist. Die Leitungen 26 und 27 führen von dem Puffertank 25 zum Sieb 7 und dem Tisch 1. Der untere Ausfluß aus dem Zyklon wird über den Auslaß 19a auf ein Entwässerungssieb geführt und weiter entwässert, um das behandelte Produkt zu ergeben.
• Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
• Trockenes granuliertes Material, das mit Quecksilber kontaminiert ist, wird über den Beladeförderer 9, ein Fließband oder eine Schnecke, von einem Behälter, der nicht dargestellt ist, zu dem Vibrationssieb 7 gespeist. Wasser wird zu diesem Sieb in einer solchen Menge zugeführt, daß die Mischung etwa 25% Feststoffe enthält. Die Siebweite des Siebes ist etwa 2 mm. Das grobe Material (z. B. etwa 5% des ursprünglichen trockenen Materials) wird getrennt entsorgt.
• Das Breimaterial, das durch das Sieb hindurchgetreten ist, strömt auf die Zufuhrschale 3 des Schütteltisches 1. Ein Entfettungsmittel und ein Mittel zum Herabsetzen der Oberflächenspannung werden zu diesem Breistrom hinzugefügt. Zusätzliches Wasser wird auf den Tisch gespeist, um die Mischung flüssig zu halten. Das Auslaßende des Verbindungskanals 7a zwischen dem Sieb 7 und dem Schütteltisch 1 ist unter dem Flüssigkeitsstand angeordnet, so daß der aus Partikeln bestehende Stoff in die Flüssigkeit auf dem Tisch eingetaucht wird und der Flotation der Partikel entgegengewirkt wird.
• Das Schütteln des Tisches geschieht nicht gemäß einer sinusförmigen Kurve, sondern gemäß einer Kurve, in der die Geschwindigkeit der Bewegung auf ein Maximum am äußeren Anschlag zunimmt und ein rückwärtsgerichteter Hub mit einer maximalen Geschwindigkeit beginnt und diese Geschwindigkeit nach und nach abnimmt. Am äußeren Anschlagpunkt nehmen die relativ schweren Quecksilberpartikel, die in Kontakt mit dem Tisch sind, eine Beschleunigung an, die nahezu gleich zu jener des Tisches ist. Wenn die schweren Quecksilberpartikel ihre maximale Geschwindigkeit besitzen und der Tisch beim Beginn des rückwärtsgerichteten Hubs zurückgezogen wird, werden die schweren Quecksilberpartikel leicht überschießen und in der Längsrichtung der Rippen bewegt werden. Die relativ leichtgewichtigen Körner, die auf den schweren Partikeln liegen, sind einer stärkeren Wasserströmung ausgesetzt als die schweren Partikel und werden durch die Wasserströmung auf dem Tisch mitgenommen, insbesondere in der Querrichtung des Tisches. Die Folge ist, daß sich das Quecksilber in dem Abfluß 5 sammelt und das behandelte Material in dem Abfluß 4. Um den Trenneffekt zu verstärken, könnte die Höhe der Rippen in ihrer Längsrichtung abnehmen.
• Das Breimaterial, das sich in dem Abfluß 4 gesammelt hat, tritt in den Pumpentank 10 hinüber und wird durch die Pumpe 11 über die Leitungen 14 und 18 tangential in den Zyklon 12 eingespeist, von Schlamm (< 30 bis 40 µm) befreit und etwa 65% entwässert. Das Wasser vom Überlauf des Zyklon wird über die Leitung 19 ausgelassen und wird nachfolgend einer Trennung von Schlammpartikeln kleiner als 30 bis 40 µm im Eindicker 20 unterworfen, und einer Trennung von Quecksilber in den Filtern 23 und 24. Das größtenteils schlammfreie und quecksilberfreie Wasser wird über den Prozeßwassertank 25 und die Leitungen 26 und 27 zum Sieb 7 und dem Tisch 1 zurückgeführt. Das Zyklon 12 besitzt auch einen Auslaß 19a für den unterseitigen Rückstand. Der unterseitige Rückstand wird zu einem Entwässerungssieb, das nicht dargestellt ist, gespeist und weiter entwässert. Das von dem Entwässerungssieb herrührende Wasser wird zum Puffertank 13 gepumpt, um den Pegel im Pumpentank 10 über die Leitung 17 aufrecht zu erhalten.
• Als Folge des trockenen Einspeisens des Materials in das Vibrationssieb 7 ohne die Verwendung von Pumpen kann sich Quecksilber nicht verflüchtigen und in einer Pumpe oder Leitung zurückbleiben.
• Fig. 3 zeigt die aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch in einem Ablaufdiagramm.
• Dieses Verfahren ist geeignet zum Behandeln von Sand, Ton, Pech, Abwasserschlamm, Unterwasserbetten, Leuchtstoffröhrenabfall (quecksilberhaltiges gemahlenes Glas, das fluoreszierendes Pulver enthält), behandelter Schlamm (treatment sludge) von Abwasserbehandlungseinrichtungen und verschiedene andere Abfallmaterialien. Das zugefügte Entfettungsmittel und das zugefügte Mittel zum Herabsetzen der Oberflächenspannung sind für die Ausbeute des Verfahrens wichtig. Das Entfettungsmittel kann ein nicht basisches Reinigungsmittel (z. B. CD4S) sein, das einen guten Benetzungseffekt auf kontaminierte Oberflächen besitzt. Die Dosierung ist zum Beispiel 50 ppm. Das verwendete Mittel zum Herabsetzen der Oberflächenspannung kann ein Deemulsifikator für Öl/Wasser-Emulsionen (zum Beispiel CD659) sein. Die Dosierung ist zum Beispiel 200 ppm. Der Quecksilbergehalt des Bodens kann auf weniger als 10 mg Quecksilber pro kg Feststoffe verringert werden und die behandelten Flüssigkeiten können zu einem großen Ausmaß wiederverwendet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Verringern des Quecksilberanteils von mit Quecksilber kontaminiertem Boden, umfassend:

- Einspeisen des mit Quecksilber kontaminierten Bodens in einen Sieb,

- Einspeisen des relativ feinen Stoffes, der durch das Sieb hindurchgetreten ist, zusammen mit Wasser, einem Entfettungsmittel und einem Mittel zum Herabsetzen der Oberflächenspannung in einen Schütteltisch des Wilfley-Typs, der auf seiner oberen Oberfläche mit Rippen versehen ist, deren Länge von einer ersten Seite des Tisches zu einer zweiten Seite des Tisches zunimmt, wobei die zweite Seite der ersten Seite entgegengesetzt ist,

- Schütteln des Tisches parallel zu den Rippen, wobei das abgetrennte Quecksilberkonzentrat in der Nähe eines Punktes entfernt wird, der im wesentlichen diagonal entgegengesetzt der Breizufuhr ist, und wobei das behandelte Material an der zweiten Seite gesammelt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- um den Quecksilberanteil des kontaminierten Bodens von einem Maximum von etwa 300 mg Quecksilber pro kg Feststoffe auf weniger als 10 mg Quecksilber pro kg Feststoffe zu verringern, die Zufuhr des Bodens zu dem Sieb in im wesentlichen trockenem Zustand stattfindet, und das Auslaßende des Verbindungskanals zwischen Sieb und Schütteltisch unterhalb des Flüssigkeitspegels liegt,

- das in einem Abfluß an der zweiten Seite des Schütteltisches in einem Abfluß gesammelte Material über eine Pumpe in zumindest ein Zyklon eingespeist wird, das den Schlamm (< 30-40µm) von dem Brei abtrennt,

- der Brei in dem Zyklon entwässert wird und das überfließende Material vom Zyklon mit einem Flockungsmittel vermischt in eine Eindickeinrichtung eingespeist wird, um suspendierte Schlammpartikel kleiner als 30 bis 40 µm abzutrennen und das von dem suspendierten Schlamm befreite Wasser zu dem Sieb und/oder Schütteltisch zurückgeführt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom suspendierten Schlamm befreite Wasser, bevor es zu dem Sieb und/oder Schütteltisch gespeist wird, in einem Sandfilter und/oder Aktivkohlefilter behandelt wird, um Quecksilber zu entfernen.

3. Vorrichtung zum Verringern des Quecksilbergehalts von mit Quecksilber kontaminiertem Boden gemäß dem Verfahren von Anspruch 1, umfassend einen Schütteltisch des Wilfley-Typs, der auf seiner oberen Oberfläche mit parallelen Rippen einer Länge versehen ist, deren Länge von einer ersten Seite des Tisches zu einer zweiten Seite des Tisches entgegengesetzt der ersten Seite zunehmen, ein Vibrationssieb mit einem Auslaß für gesiebtes Material, das sich über einer Zufuhrschale im Schütteltisch in der Nähe eines Endes der ersten Seite des Tisches öffnet, einen Transportmechanismus zum Zuführen von Bodenmaterial zu dem Vibrationssieb, einen Auslaß für abgetrenntes Quecksilber, der diagonal entgegengesetzt zu dem in den Schütteltisch eingespeisten Material ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Transportmechanismus zum Zuführen des kontaminierten Bodens zum Vibrationssieb keine Pumpe besitzt und geeignet ist, das Material in im wesentlichen trockenem Zustand zu transportieren,

- die Vorrichtung weiterhin umfaßt zumindest ein Zyklon, um das behandelte Material zu entwässern, und eine Leitung, um im Zyklon abgetrennte Flüssigkeit in einen Eindicker zum Trennen kleiner Schlammpartikel einzuspeisen, wie auch eine Leitung, um die von Schlamm befreite Flüssigkeit zu dem Sieb und/oder Schütteltisch zurückzuführen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sandfilter und/oder Aktivkohlefilter zum Abtrennen von Quecksilber in die Leitung eingefügt ist, die sich von dem Eindicker zu dem Sieb und/oder Schütteltisch erstreckt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Pumpentank und eine Pumpe, die zwischen dem Auslaß für behandeltes Material vom Schütteltisch und dem Zyklon eingerichtet ist, ein Entwässerungssieb, um teilweise im Zyklon entwässertes Material weiter zu entwässern, einen Puffertank, um Flüssigkeit zu sammeln, die von dem Entwässerungssieb herrührt, und eine Verbindung, die von dem Puffertank zum Pumpentank führt, um den Pegel im Pumpentank aufrecht zu erhalten.