DE69708400T2

DE69708400T2 - Verfahren zur Entgiftung schädlicher Abfallstoffe

Info

Publication number: DE69708400T2
Application number: DE69708400T
Authority: DE
Inventors: Toyohisa Eto; Masao Sugihara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: TW323242B; US5813969A; KR980008362A; US5714085A; EP0818219A1; JPH1024276A; DE69708400D1; EP0818219B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgiftung schädlicher Abfälle bzw. Abfallstoffe, die Materialien enthalten, die als Industrieabfälle einer gesetzlichen Regelung unterliegen, wie schädliche oder toxische Schwermetalle und polychlorierte Biphenyle (PCBs)/Polyphenylchlorid (PCB).
Nicht wiederverwendbare Abfälle, wie Stäube, Klärschlämme und Industrieabfälle wurden in üblichen Abfallbeseitigungsanlagen verbrannt, um ihr Volumen und Gewicht zu vermindern. Da Abfälle dieser Art jedoch manchmal Schwermetalle und PCBs enthalten, die verschiedene unerwünschte Wirkungen auf Menschen und Tiere haben können, wie Sterilität, Immunschwäche und Teratogenese, ist es notwendig, dass solche Abfälle auf eine Art und Weise verarbeitet werden, die sicher ist und die Umwelt nicht schädigt.
Abfälle, die schädliche Metalle, wie Blei und Cadmium enthalten, wurden bisher durch Verbrennung behandelt und dann die verbrannte Asche an zugelassenen oder kontrollierten Deponien deponiert oder einer Verfestigungsbehandlung durch Vermischung mit Zement unterzogen.
Wenn sie in Form von verbrannten Aschen ausgetragen werden, können die Abfälle jedoch eine Verseuchung verursachen, z. B. durch Kontaminierung von Grundwasser. Außerdem kann die Zementverfestigungsmethode anfangs in einem gewissen Ausmaß eine Umweltverschmutzung verhindern. Es ist jedoch möglich, dass sich in den Verfestigungsprodukten Hohlräume bilden, abhängig vom Weg, auf dem der angewendete Beton formuliert oder gehärtet wird und dies lässt ein leichtes Eindringen von Gasen oder Flüssigkeiten zu und als Ergebnis würde ein Abbau aufgrund physikalischer und chemischer Reaktionen auftreten, z. B. eine Salzschädigung oder Neutralisierung über einen längeren Zeitraum. Insbesondere wurde festgestellt, dass es ein Risiko gibt, dass Materialien, die eine Verschmutzung verursachen können, die in den verfestigten Produkten enthalten sind, durch sauren Regen ausgelaugt werden, was zu einer Umweltkontaminierung führt.
Obwohl eine Anzahl von Untersuchungen gemacht wurden, um PCB- haltige Lösungen zu entgiften, bestehen immer noch verschiedene Probleme und es wurde bis jetzt kein vollständig befriedigendes Verarbeitungsverfahren entwickelt.
Das Patent Abstract of Japan, Bd. 96, Nr. 7, 31. Juli 1996 und JP08066494A, veröffentlicht am 12. März 1996, offenbart, dass PCBs einer Natriumbehandlung unterzogen werden zusammen mit einem Katalysator, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cobaltchlorid, Eisen(III)oxid, Ethylendiamin und Pyroligninsäure und einem Lösungsmittel ausgewählt aus Ethanol und Diethylnatrium und Natriumchlorid. Weiterhin wird offenbart, dass die Natriumbehandlung erfolgt, indem eine gemischtionische Wasserlösung von Kalium, Calcium, Aluminium, Fluor, Silicium, Bor und dgl. neben Natrium verwendet wird. DE-A 41 41 889, veröffentlicht am 24. Juni 1993, offenbart, dass Abfall in Form einer Suspension oder eines Schlamms mit einem Komplexierungsmittel in Kontakt gebracht wird, das aus Chitin/oder Tannin besteht, um Schwermetalle aus dem Abfall zu extrahieren. Diese Dokumente des Standes der Technik lehren jedoch kein Mittel, um schädliche Abfälle, die schädliche Schwermetalle oder PCBs enthalten, zu entgiften, während sie in Form von wiederverwendbaren Verfestigungsprodukten in ungiftigem Zustand verfestigt werden.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entgiften von Abfällen bereitzustellen, die schädliche Schwermetalle oder PCBs enthalten, und sie in Form wiederverwertbarer Verfestigungsprodukte zu verfestigen, die dann in einem stabilen ungiftigen Zustand über einen langen Zeitraum aufbewahrt werden können. Das Verfahren liefert somit einen wirksamen Weg, um das Problem der Verschmutzung zu vermeiden, das ansonsten durch diese Abfälle verursacht würde.
Um diese Aufgabe zu lösen, liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entgiften und Verfestigen von Abfällen, die schädliche Schwermetalle oder PCBs enthalten und das umfasst, dass ein Entgiftungsmittel zusammen mit Zement mit den Abfällen vermischt wird und wobei das Entgiftungsmittel Natrium, Kalium, Calcium, Lithium, Barium, Magnesium, Strontium, Cobalt oder Nickel, Kupfer und Zink, die in ionischem Zustand enthalten sind, und eine verdünnte wässrige Lösung einer Flüssigkeit mit Tannin und Pyroligninsäure als Hauptinhaltsstoffen umfasst.
In den oben beschriebenen Fällen werden Additive, die durch Einarbeitung von Natrium, Kalium, Calcium, Lithium, Barium, Magnesium, Strontium, Cobalt oder Nickel, Kupfer und Zink in ionischem Zustand in eine verdünnte wässrige Lösung, die Tannin und Pyroligninsäure als Hauptinhaltsstoffe enthält, gebildet werden, als Entgiftungsmittel verwendet.
Das entgiftende Additiv kann erhalten werden, indem Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Calciumsulfat, Lithiumchlorid, Bariumchlorid, Magnesiumchlorid, Strontiumchlorid, Cobaltchlorid oder Nickelchlorid, Kupferchlorid und Zinkchlorid in einer verdünnten wässrigen Lösung, die Tannin und Pyroligninsäure als Hauptinhaltsstoffe enthält, gelöst werden.
Ein Mischungsverhältnis für die Inhaltsstoffe des entgiftenden Mittels ist bevorzugt 41,7 bis 83,3 g Natriumchlorid, 83,6 bis 125,3 g Kaliumchlorid, 6 bis 9 g Kaliumbromid, 8 bis 12 g Calciumsulfat, 1,6 bis 2,4 g Lithiumchlorid, 12 bis 18 g Bariumchlorid, 8 bis 12 g Magnesiumchlorid, 4 bis 6 g Strontiumchlorid, 8 bis 12 g Cobaltchlorid oder Nickelchlorid, 3 bis 6 g Kupferchlorid und 3 bis 6 g Zinkchlorid, gelöst in einem Liter einer verdünnten wässrigen Lösung mit Tannin und Pyroligninsäure als Hauptinhaltsstoffen.
Das Verfahren zur Entgiftung von Materialien, die als Industrieabfälle unter gesetzlicher Regelung stehen, in toxischen oder giftigen Abfällen (im Folgenden als öffentliche Verschmutzung verursachende Materialien bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, dass ein vorbestimmtes Entgiftungsmittel mit Abfällen vermischt wird, die schädliche Materialien, wie Schwermetalle oder PCB, enthalten, z. B. gewöhnliche Stäube, Klärschlamm, Industrieabfälle und Verbrennungsasche, die nach der Verbrennung davon zurückbleibt.
Das Entgiftungsmittel, das für das Verfahren verwendet wird, umfasst eine wässrige Lösung, die gebildet wird, indem Natrium, Kalium, Calcium, Lithium, Barium, Magnesium, Strontium, Cobalt oder Nickel, Kupfer und Zink in ionischem Zustand in eine verdünnte wässrige Lösung eingearbeitet werden, die als Hauptinhaltsstoffe Tanninsäure und Pyroligninsäure enthält, die z. B. aus Schwemmholz erhalten wird.
Das Entgiftungsmittel kann gebildet werden, indem Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Calciumsulfat, Lithiumchlorid, Bariumchlorid, Magnesiumchlorid, Strontiumchlorid, Cobaltchlorid oder Nickelchlorid, Kupferchlorid und Zinkchlorid in einer verdünnten wässrigen Lösung, die Tanninsäure und Pyroligninsäure als Hauptinhaltsstoffe enthält, gelöst werden.
Weiterhin ist das Mischverhältnis der Inhaltsstoffe bevorzugt 41,7 bis 83,3 g Natriumchlorid, 83,6 bis 125,3 g Kaliumchlorid, 6 bis 9 g Kaliumbromid, 8 bis 12 g Calciumsulfat, 1,6 bis 2,4 g Lithiumchlorid, 12 bis 18 g Bariumchlorid, 8 bis 12 g Magnesiumchlorid, 4 bis 6 g Strontiumchlorid, 8 bis 12 g Cobaltchlorid oder Nickelchlorid, 3 bis 6 g Kupferchlorid und 3 bis 6 g Zinkchlorid, gelöst in einem Liter einer verdünnten wässrigen Lösung mit Tannin und Pyroligninsäure als Hauptinhaltsstoffen.
Das erfindungsgemäß verwendete Entgiftungsmittel enthält Tanninsäure und Pyroligninsäure mit einem starken komplexbildenden Effekt für Verbindungen verschiedener Elemente.
Weiterhin hat das Entgiftungsmittel die Eigenschaft, dass es Chlorsubstitutionsreaktionen verursacht und die Wirkung, dass es Chloratome in PCBs ersetzt, wodurch PCB entfernt werden.
Weiterhin hat das Entgiftungsmittel die Wirkung, dass es Koordinationsverbindungen mit Übergangselementen bildet.
Im Hinblick auf das oben Erwähnte können dann, wenn das Entgiftungsmittel mit schädlichen Abfällen, die Schwermetalle, PCB oder dgl. enthalten, vermischt wird, öffentliche Verschmutzung verursachende Materialien in den Abfällen wirksam entgiftet werden durch die starke komplexbildende Reaktion und Chlorsubstitutionsreaktion und Bildung von Koordinationsverbindungen mit Übergangsmetallen, die durch das Entgiftungsmittel verursacht werden.
Wie oben beschrieben, wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Entgiftung von Materialien, die eine öffentliche Verschmutzung mit schädlichen Abfällen verursachen, durchgeführt, indem das oben beschriebene vorbestimmte Entgiftungsmittel zusammen mit Zement gewöhnlichen Stäuben, Klärschlamm, Industrieabfällen, Verbrennungsasche, die nach der Verbrennung davon zurückbleibt, oder einer PCB-Lösung zugemischt wird und diese verfestigt wird.
Da verschiedene Arten anorganischer Chloride in dem Entgiftungsmittel gemischt werden, werden in diesem Fall, wenn das Mittel zusammen mit Portlandzement mit giftigen Materialien, wie Schlämmen, Abscheidungen, Verbrennungsaschen, Industrieabfällen und PCB-Lösungen vermischt wird und in Gegenwart eines geeigneten Wassergehaltes gerührt wird, nadelförmige Kristalle gebildet aufgrund anionischer Bindungen, gleichzeitig mit der Hydratisierungsreaktion von Portlandzement, so dass sie verändert werden und zu Kristallformen modifiziert werden ohne Wassergehalt, die durch reine Hydratisierung von Zement nicht erhältlich sind, bei der organische und anorganische Materialien fest gebunden und verfestigt werden.
Die so gebildeten Verfestigungsprodukte können als Material mit hoher Festigkeit verwendet werden. Da diese Verfestigungsprodukte durch Entgiften und Verfestigen der schädlichen Substanzen, wie oben beschrieben, gebildet werden, werden somit die die öffentliche Verschmutzung verursachenden Materialien, die die Umgebung kontaminieren, nicht ausgelaugt.

Beispiel

Beispiele der vorliegenden Erfindung sind unten gezeigt.
Beispiele zum Entgiften von öffentliche Verschmutzung verursachenden Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung und Ergebnisse eines Tests auf den PCB-Gehalt und eines Auslaugtests, der in Environmental Agency Notification Nr. 13 spezifisch aufgeführt ist, für Verfestigungsprodukte, sind unten gezeigt.

Versuchsbeispiel 1

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Entgiftungsmittel wurde mit 6 Vol.-% Spindelöl, das 2% PCB enthielt (Transformatorenöl) gemischt. Die flüssige Mischung wurde, während sie stillstand, in zwei Phasen getrennt mit einer Ölphase und einer wässrigen Phase. Der PCB-Gehalt wurde für die Ölphase und die wässrige Phase gemessen.
Es ergab sich, dass der Gehalt an PCB nicht mehr als 0,03 mg/kg sowohl für die Ölphase als auch die wässrige Phase war, was unter einem kritischen Standardwert, der für Industrieabfälle relevant ist, liegt. Im Hinblick darauf wird angenommen, dass das erfindungsgemäß verwendete Entgiftungsmittel eine Substitutionsreaktion durch Chloratome in PCBs verursacht, wodurch die in dem Spindelöl vorhandenen PCBs entfernt werden.

Versuchsbeispiel 2

Eine Demonstration der Entgiftung und Verfestigung von öffentliche Verschmutzung verursachenden Materialien in Verfestigungsprodukten gemäß der vorliegenden Erfindung wurde wie unten durchgeführt.
500 g einer Mischung mit 10 Vol.-% des erfindungsgemäßen Entgiftungsmittels, 10 Vol.-% Flugasche, 20 Vol.-% gewöhnliche Verbrennungsasche, 10 Vol.-% Restflüssigkeit nach Exkrementenbehandlung, 20 Vol.-% Sand und 30 Vol.-% Zement wurde zu 500 ml einer Lösung zugegeben, bei der 2% PCB zu Spindelöl zugegeben wurden, um ein Verfestigungsprodukt zu bilden. Nach 30-tägigem Härten des Verfestigungsproduktes an der Luft wurde ein Auslaugtest auf Materialien, die eine Umweltverschmutzung verursachen, durchgeführt. Der Auslaugtest wurde gemäß der in Environmental Agency Notification Nr. 13 angegebenen Methode durchgeführt. Die Ergebnisse sind unten gezeigt.
Cadmium oder eine Verbindung davon (Cd) weniger als 0,005 mg/l,
Cyanverbindung (cm) weniger als 0,001 mg/l,
Organische Phosphorverbindung (0-P) weniger als 0,1 mg/l.
Blei oder eine Verbindung davon (Pb) weniger als 0,02 mg/l,
Sechswertige Chromverbindung (Cr) weniger als 0,04 ml/l,
Arsen oder eine Verbindung davon (As) weniger als 0,01 mg/l,
Quecksilber oder eine Verbindung davon (Hg) weniger als 0,0005 ml/l,
Alkylquecksilberverbindung (R-Hg) weniger als 0,0005 ml/l,
PCB (PCB). weniger als 0,0005 ml/l.
Wie oben beschrieben, wurden die Beurteilungskriterien, die für Industrieabfälle, die Metalle oder dgl. enthalten, klar dargelegt und die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung wurde auch in diesem Versuch bestätigt.
Die vorliegende Erfindung kann wirksam schädliche Schwermetalle und PCBs, die in giftigen Abfällen enthalten sind, durch eine starke Komplexbildungsreaktion, Chlorsubstitutionsreaktion und Bildung von Koordinationsverbindungen mit Übergangselementen, die durch Entgiftungsmittel verursacht werden, entfernt werden, wodurch eine Entgiftung von öffentliche Verschmutzung verursachenden Materialien erreicht wird.
Somit ist sie extrem nützlich zur Verhinderung von Umweltverschmutzung.
Da weiterhin erfindungsgemäß giftige Abfälle mit Portlandzement vermischt und verrührt werden, kann eine Stabilisierung und Verfestigung erreicht werden mit so großer Härte, die durch reine Hydratisierung von Zement nicht erhältlich ist und Verfestigungsprodukte, bei denen keine schädlichen Materialien ausgelaugt werden, können erhalten werden zusätzlich zur Entgiftung der giftigen Materialien.
Wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung vorteilhafte Wirkungen bezüglich des Schutzes der natürlichen Umgebung von Menschen und Pflanzen und Tieren liefern, indem eine Umweltverschmutzung verhindert wird und zu einer Wiederverwendung von Ressourcen beigetragen wird.

Claims

1. Verfahren zum Entgiften und Verfestigen von Abfallmaterialien, die schädliche Schwermetalle oder PCBs enthalten, das umfasst, dass ein entgiftendes Mittel zusammen mit Zement den Abfallmaterialien zugemischt wird, wobei das entgiftende Mittel Natrium, Kalium, Calcium, Lithium, Barium, Magnesium, Strontium, Kobalt oder Nickel, Kupfer und Zink, die in ionischem Zustand vorliegen, und eine verdünnte wässrige Lösung einer Flüssigkeit die Tannin und Holzessig als Hauptinhaltsstoffe enthält, umfasst.

2. Verfahren zum Entgiften von Abfallmaterialien nach Anspruch 1, wobei das entgiftende Mittel eine wässrige Lösung ist, die gebildet wird, indem Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Calciumsulfat, Lithiumchlorid, Bariumchlorid, Magnesiumchlorid, Strontiumchlorid, Kobaltchlorid oder Nickelchlorid, Kupferchlorid und Zinkchlorid in einer verdünnten wässrigen Lösung gelöst werden, die Tannin und Holzessig als Hauptinhaltsstoffe enthält.

3. Verfahren zum Entgiften von Abfallmaterialien nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das entgiftende Mittel eine wässrige Lösung ist, die gebildet wird, indem 41, 7 bis 83, 8 g Natriumchlorid, 83, 6 bis 125, 3 g Kaliumchlorid, 6 bis 9 g Kaliumbromid, 8 bis 12 g Calciumsulfat, 1, 6 bis 2,4 g Lithiumchlorid, 12 bis 18 g Bariumchlorid, 8 bis 12 g Magnesiumchlorid, 4 bis 6 g Strontiumchlorid, 8 bis 12 g Kobaltchlorid oder Nickelchlorid, 3 bis 6 g Kupferchlorid und 3 bis 6 g Zinkchlorid in einem Liter einer verdünnten wässrigen Lösung einer Flüssigkeit, die Tannin und Holzessig als Hauptinhaltsstoffe enthält, gelöst werden.