DK161670B - Fremgangsmaade til rensning af forurenet materiale saasom jord og anlaeg til anvendelse ved fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i

DK 161670 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til rensning af forurenet materiale, såsom jord, sand, sten og gamle affaldsdepoter for organisk forureninger, samt et anlæg, f.eks. mobilt, til anvendelse ved fremgangsmåden.

5 I de senere år er samfundets opmærksomhed blevet rettet mere og mere intenst på de miljømæssige konsekvenser af den måde, man har benyttet og benytter til bortskaffelse af spildmaterialer. Man er således blevet opmærksom på forurening af over-10 fladevand, såsom floder (især Rhinen), søer, såsom de store søer i USA, og også have og oceaner, hvor forurening med bl.a. olie er et stadigt tilbagevendende problem. Af mere ny dato er opmærksomheden på forurening af jorden. Der er således talrige eksempler på industrielle spiIdmaterialer, der er blevet depo-15 neret ved nedgravning i tromler eller udledt direkte i naturen på anden måde, hvilket har ført til omfattende oprydningsarbejder. Ved siden af sådanne forureninger på grund af "fortidens synder" kan der også selv under de stadig mere og mere omhyggelige s ikkerhedsforansta1 tn i nger ske uheld, hvor uønske-20 de, mi 1jøødelæggende og giftige stoffer ender i naturen. Som eksempel på sådanne uheld kan nævnes olieforurening af kystområder, f.eks. i tilfælde af skibskollisioner og forlis, samt f.eks. ved trafikuheld. Miljøforureninger er blevet bekæmpet på mange forskellige måder, men ingen af de hidtil foreslåede 25 metoder har givet en attraktiv løsning af problemet med hensyn til omkostninger og mulighed for hurtig udrykning.

Der kendes i dag flere tilfælde, hvor man er stødt på forurenede områder, f.eks. hvor man under udgravning af en bygge-30 grund er stødt på et gammelt affaldsdepot. En almindelig måde, som i dag benyttes til fjernelse af sådanne forureninger, omfatter, at hele mængden af forurenet jord graves op og fyldes på tromler. Disse tromler sendes til et specialiseret forbrændingsanlæg, i Danmark f.eks. Kommunekemi, hvor hele mate-35 ri al et afbrændes under kontrollerede betingelser, der sikrer en høj forbrændingstemperatur. Den høje forbrændingstemperatur er nødvendig, da der ved lavere temperaturer dannes dioxiner,

DK 161670 B

2 der som bekendt er overordentlig giftige. Denne metode er naturligvis meget besværlig, idet der kræves et stort og ikke ufarligt arbejde med opgravning, påfyldning i tromler, transport, åbning af tromlerne og indføring i forbrændingsanlæg.

5 Det er meget bekosteligt at transportere de store materialemængder, og der kræves også en meget stor kapacitet hos forbrændingsanlæggene. Det vil i praksis være næsten udelukket at føre materialerne tilbage til det sted, hvorfra de blev udgravet, dels på grund af transportomkostningerne og dels for-10 di en sådan genanbringelse ville forudsætte en yderligere teknisk behandling af det efter forbrændingen foreliggende materiale.

I de tilfælde, hvor der er tale om en mindre grad af forure- 15 ning, benytter man for tiden en metode, hvor omkostningerne til transport og forbrænding kan nedsættes. Ved denne metode opbygger man et kontrolleret depot i form af en udgravning, som forsynes med en tæt membran, hvorover det forurenede materiale anbringes. Det er ved et sådant depot nødvendigt at 20 opsamle, kontrollere og om nødvendigt behandle det regnvand, der siver gennem materialet. Man må således stedse overvåge depotet, og en sådan overvågning må ofte foretages i mange år.

Begge de ovennævnte metoder er omkostningskrævende, idet der 25 ofte er tale om store mængder forurenet materiale, som skal opgraves og transporteres. Ved den metode, hvor materialet behandles i et forbrændingsanlæg, er det et problem, at der ofte er tale om et meget heterogent materiale, som giver hård slitage på anlægget, f.eks. murværket i en roterovn. Det kan 30 også være et problem at styre forbrændingen af det heterogene affald, der ofte kan indeholde f.eks. tjærerester, phenolfor-bindelser og ofte ret store mængder polyaromatiske hydrocar-boner. For at sikre at der ikke slipper giftige materialer, såsom dioxiner, ud med røggassen, skal forbrændingen være 35 meget stationær, og det er meget vanskeligt og dyrt at sikre en stationær forbrænding med de pågældende heterogene materialer.

3

DK 161670 B

Fra EP publikation nr. 0.161.698 kendes en metode til rensning af jord, f.eks. for jordolieprodukter, ved ekstraktion i en skrubber ved hjælp af en vandig væske med en efter forureningen tilpasset pH-værdi, hvorefter der sker en separation af 5 ekstraktionsmiddel og forureningskomponenter. Ved denne metode fraskiller man først grove materialer fra jorden ved hjælp af et sigteanlæg. Dette i sig selv betyder, at en del forure-ningskomponenter følger med de grove materialer og således ikke fjernes. Derefter sammenblander man jord og væske. Derpå 10 adskilles faserne og den benyttede væske renses ved flotation og genanvendes. Metoden kræver et kompliceret og kostbart udstyr, idet der blandt andet kræves et solidt apparat til sammenblanding af jord og vand samt et flotationsanlæg. Desuden fremgår det af de i publikationen angivne resultater, at der 15 kun opnås en partiel rensning.

Fra EP publikation nr. 0.059.020 kendes en metode til ekstraktion af forureningskomponenter fra jord ved hjælp af vand, alkoholer eller petroleumsether. Metoden sker ved at man gennem 20 i jorden nedstukne rør sender ekstraktionsmiddel direkte ned i det forurenede område. Om nødvendigt foretages der først en afskærmning af det forurenede område fra jordoverfladen og ned til et vanduigennemtrængeligt jordlag. Selv ved en sådan afskærmning er der imidlertid en fare for, at der sker yderli-25 gere forurening ved spredning af foruren ingskomponenter og ekstraktionsmiddel. Det er således nødvendigt med store sikkerhedsforanstaltninger, og der må foretages omfattende forudgående undersøgelser af forureningens beskaffenhed og jordbundsforhold. Desuden kræves der store mængder ekstraktions-30 middel.

Fra WO publikation nr. 86/03134 kendes en metode til fraseparering af bitumen fra itubrudt vejbelægningsmateriale ved ekstraktion, fortrinsvis med toluen i flere trin efterfulgt af 35 destillation og genudvinding af opløsningsmiddel ved kondensation. Metoden er udformet med henblik på at genanvende asfalt og det er således ikke alle de typer af forbindelser, der 4

DK 161670 B

normalt forekommer ved forurening, der frasepareres. Bitumen-materialet fremkommer i en fast form. Det er ved gennemføring af denne metode nødvendigt at anvende et temmeligt kompliceret anlæg, idet der dels arbejdes med damp ved højt tryk og dels 5 med vakuum og varme.

Fra GB patentpublikation nr. 2.022.444 kendes en metode til behandling af olieholdigt affald ved modstrømsekstrakt ion i flere kamre under anvendelse af et opløsningsmiddel, såsom 10 petroleum, dvs. et opløsningsmiddel, der er lettere end vand.

Der anvendes en roterende beholder med skovle eller spande i hvert kammer for at sikre kontakt mellem affaldsmaterialet og ekstraktionsmidlet. Der er tale om en mekanisk kompliceret proces, hvor materialet skal foreligge som en vandig opslæm-15 ning. Metoden er således beregnet til vandige spildmaterialer, og den kan ikke anvendes til rensning af forurenet jordnra-te-riale.

Fra EP publikation nr. 0.172.056 kendes en metode til udvask-20 ning af olieholdigt sand og grus, hvor der foretages en vask med et sammensat opløsningsmiddel, der kan indeholde petroleum og overfladeaktive stoffer. Efter udvaskningen separeres opløsningsmidlet og olieproduktet. Denne separation sker ved anvendelse af et kompliceret udstyr, der omfatter hydrocyklo-25 ner og flokkuleringsanlæg. Metoden egner sig ikke til fjernelse af foruren i nger med stort indhold af polymere forbindelser.

Fra W0 publikation nr. 82/04440 kendes en metode til adskil-30 lelse af olie eller bitumen fra oliesand eller tjæresand, hvor der som opløsningsmiddel anvendes en chloreret hydrocarbon, f.eks. methylenchlorid, med en efterbehandling med en væske, såsom vand eller alkohol. Ved efterbehandlingen opnås en let adskillelse af den olieholdige opløsning fra sandet på grund 35 af opløsningsmidlets indvirkning på sandkornenes overflader.

Det er også muligt først at behandle med vand og derefter med ekstraktionsmiddel, men det foretrækkes, at vandbehandlingen 5

DK 161670 B

sker sidst. Ved gennemføring af processen benyttes der et kompliceret udstyr, idet sandmaterialet normalt skal formales og sammenblandes på mekanisk måde med behandlingsvæskerne. Desuden benyttes der til genudvinding af opløsningsmidlet centri-5 fugering eller fluidisering.

Fra EP 0.070.593 kendes en fremgangsmåde til rensning af jord ved hjælp af et varmemedium, såsom vanddamp. Denne fremgangsmåde gennemføres på stedet ved indsprøjtning af vanddamp gen-10 nem i jorden nedstukkede lanseformede rør. De fra jorden uddrevne flygtige forureninger opsamles ved hjælp af en vakuumklokke. Behandlingen af den forurenede jord ved opvarmning til høje temperaturer medfører et højt energiforbrug. Et yderligere problem er udbredelse af forureningerne til de naboliggen-15 de områder til trods for anvendelse af en vakuumklokke. Desuden er denne fremgangsmåde vanskelig at styre. Endelig fjerner man ved denne fremgangsmåde ikke de ikke-flygtige eller tungtflygtige stoffer, såsom asfalt, tjære og lignende.

20 Der kendes endvidere forskellige metoder til genudvinding af olie, bitumen og bituminøs olie fra oliesand, tjæresand og lignende ved ekstraktion. Sådanne metoder er f.eks. beskrevet i US patentskrifterne nr. 4.424.112, 4.424.113, 4.532.024, 2.596.793, 4.387.016, 3.475.318 og 1.514.113. Disse metoder er 25 imidlertid rettet mod genudvinding af ønskede materialer og er således ikke egnet til fjernelse af et bredt spektrum af forureninger. Desuden er disse metoder hverken beregnet til eller egnet til fjernelse af forureningsrester, da en sådan fjernelse af de sidste rester ville gøre disse metoder yderst kostba-30 re.

Det er også kendt at fjerne forureninger ved at man blot opvarmer jorden. Herved fjernes dog ikke alle forureninger. Indeholder materialet f.eks. højmolekylære chlorerede forbindel-35 ser, f.eks. PCB, chlorparaffi ner osv., kan der ved moderat opvarmning, dvs. ved opvarmning til under 1200°C, forekomme en delvis spaltning af sådanne forbindelser. De derved dannede 6

DK 161670 B

spaltningsprodukter kan have en negativ virkning på miljøet, idet de f.eks. kan være kraftigt toksiske, og denne miljøpåvirkning kan overskride de oprindeligt forekommende forureningskomponenters belastning af miljøet.

5

Det er endvidere kendt at fjerne forureninger ad biologisk vej, hvilket imidlertid er en meget tidskrævende proces. Desuden kan man kun benytte biologiske metoder på lettere olieforurenet materiale. Dersom der er tale om forureninger med 10 tungmetaller og andre stoffer, der kan akkumuleres i organismer, vil der ved biologisk rensning ske en senere ud-skillelse af tungmetaller og andre lignende stoffer. Der sker derved kun en overflytning af forureningskomponenter til organismer og således ikke en reel fjernelse af disse forureningskomponen-15 ter. Biologiske forureningsbekæmpelsesmetoder er meget pladskrævende og meget afhængige af forskellige variable faktorer, såsom forureningens art, temperaturforhold og fugtighedsforhold.

20 Det har nu vist sig, at såvel vandopløselige organiske stoffer, vanddampdesti 11 erbare stoffer, samt ekstraherbare og/el-ler kvældbare stoffer, som er hydrofobe/vanduopløselige, kan fjernes fra forurenet materiale ved en simpel fremgangsmåde, der foregår i en på en simpel måde udrustet beholder under be-25 tingelser, hvor der kræves et kun lille energiforbrug, og hvor ingen af de benyttede behandlingsmidler efterlades i naturen.

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at man 30 1) anbringer materialet i en beholder med organer til indføring og fordeling af damp og væske samt organer til udføring af fluidum, 35 2) indfører damp og udfører fluidum, indbefattet damp, vand, luft og nogle forureninger,

DK 161670 B

7 3) ekstraherer materialet ved indføring af et flydende organisk ekstraktionslinddel og udføring af resterende vand, ekstraktionsmidde1 og forureninger, 5 4) stripper det rensede materiale med damp, og 5) udtager renset, tørt eller let fugtigt materiale fra beholderen .

10 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen går man således frem på følgende måde. Det forurenede materiale opsamles fra det forurenede område uden forudgående sortering eller fysisk nedde-ling, og det kan anbringes direkte som det er i beholderen.

Han kan til opsamling af det forurende materiale f.eks. benyt-15 te en almindelig gummihjulslæssemaskine ("Gummiged") eller en larvefodslæssemaskine, der opskraber materialet og bringer det til en lastbil eller direkte til beholderen, når der benyttes et mobilt anlæg.

20 Det er ikke nødvendigt at sortere materialet, idet tilstedeværelse af f.eks. tang, sten og murbrokker ikke virker forstyrrende på fremgangsmåden.

I beholderen behandles materialet først med damp, hvorved ma-25 terialet opvarmes f.eks. til mellem ca. 10°C under og ca. 20°c over det anvendte ekstraktionsmiddels kogepunkt, især til ca. 10°c over, og den tilstedeværende luft uddrives. Det er ved den efterfølgende ekstraktion vigtigt, at luften forinden er uddrevet. I modsat fald vil der kunne ske uønskede reaktioner 30 mellem ekstraktionsmidlet og luft. Dersom der som ekstraktionsmiddel anvendes en halogeneret hydrocarbon, som f.eks. methyl ench 1 or i d , vil der ved tilstedeværelse af luft i anlægget kunne ske dannelse af hydrogenhalogenidsyre, såsom saltsyre, frit halogen, såsom chlor, samt phosgen og tilsvarende halo-35 genforbindelser. Dannelse af hydrogenhalogenidsyre, såsom saltsyre, medfører fare for korrosion, hvilket betyder, at der stilles krav til et passende kontruktionsmaterialevalg. Des- 8

DK 161670 B

uden medfører de forskellige reaktioner, at der går ekstraktionsmiddel tabt. Endelig er nogle af de nævnte reaktionsprodukter overordenlig giftige og medfører således en betydelig giftrisiko. Dampbehandlingen giver en åbning af materialet, 5 hvilket giver en forberedelse til den efterfølgende ekstraktion, blandt andet ved at sikre en bedre fordeling af ekstrak- ; tionsmiddel. Ekstraktionsmidlet vil under en adiabatisk varmeudveksling med materialet overgå fra flydende form til gasform og senere tilbage til den flydende form, hvorved der sker en 10 kraftig indtrængning overalt, selv i små porer og lommer. Finkornet materiale, såsom ler, der ellers ville blive opslæmmet og medrevet ved vandig ekstraktion ved hydrogenbinding med vand, vil bundfælde og undergå den samme behandling som det øvrige materiale. Ved den første dampbehandling sker der også 15 en fjernelse af en del vanduopløselige organiske forbindelser, idet disse medføres ved vanddampdestillation.

Efter den første dampbehandling tilføres ekstraktionsmiddel. I begyndelsen, hvor materialet i beholderen er varmt, sker der 20 en flash-fordampning. En azeotrop blanding af vand og ekstraktionsmiddel afdestilieres og medfører også forureningskomponenter, såsom polymere materialer, som ellers ikke er opløselige i vand og heller ikke i ekstraktionsmidlet.

25 Under fortsat tilføring af ekstraktionsmiddel falder temperaturen, og det rene ekstraktionsmiddel ekstraherer ekstraherba-re stoffer. Der ekstraheres, indtil materialet i beholderen har fået den ønskede renhedsgrad. Ekstraktionsmidlet er let at adskille fra vand, og det kan ved destillation renses med hen-30 blik på genanvendelse. Ved en udførelsesform for opfindelsen renses ekstraktionsmidlet kontinuert under hele ekstraktionsprocessen. Ved en alternativ udførelsesform lader man den samme portion ekstraktionsmiddel cirkulere gennem beholderen, indtil der i det væsentlige ikke kan optages yderligere mæng-35 der af forurenende stoffer i ekstraktionsmidlet. Hvis materialet i beholderen ikke har opnået den ønskede renhed efter en sådan behandling, gentages processen med en ny portion eks-

DK 161670 B

9 trakti onsmiddel. Ved recirkulering af ekstraktionsmiddel kan man med fordel fraskille vand.

I praksis kan der være flere beholdere, hvor ekstraktionsmid-5 let kan føres direkte fra den ene beholder til den næste eller først cirkuleres portionsvis gennem den første beholder for derefter at blive videreført til den næste beholder. På denne måde kan ekstraktionsmidlet udnyttes bedre f.eks. ved trinvis modstrømsekstrakt i on.

10

Da materialet forbliver i den samme beholder under hele rensningsprocessen, er det forholdsvis billigt at gennemføre ekstraktionsprocessen det nødvendige antal gange og/eller i tilstrækkelig lang tid for at sikre fuldstændig fjernelse af mil-15 jøforurenende stoffer. Sammenlignet med andre kendte metoder er fjernelsen af de sidste f.eks. 10% af forureningerne billigere med den foreliggende fremgangsmåde.

Ved anvendelse af et passende ekstraktionsmiddel, f.eks. me-20 thylenchlorid, sker der også en fjernelse af højemolekylære polymere stoffer ved kvældning og/eller opløsning af disse.

Efter ekstraktionen behandles materialet atter med damp, hvorved der sker en stripning. Ved stripningen sker der påny en 25 azeotrop destillation, hvor ekstraktionsmidlet og yderligere forurenende stoffer, f.eks. de ved ekstraktionsprocessen kvældede materialer, fjernes eller eventuelt medrives som aerosol i gasstrømmen.

30 Efter denne behandling foreligger materialet i en tør eller let fugtig tilstand, og det er fuldstændig befriet for ekstraktionsmiddel. Dette materiale er nu renset så godt, at det kan anbringes direkte på det sted, hvor det er gravet op.

35 Det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremkomne forure- ningsstofholdige ekstraktionsmiddel kan med fordel underkastes destillation og genanvendelse. Der sikres herved et lavt for- DK 161670 10 brug af ekstraktionsmiddel, og man undgår problemer med bortskaffelse af forbrugt ekstraktionsmiddel.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan ekstraktionen med 5 fordel gennemføres i et eller flere trin, hvor der i hvert trin benyttes en portion ekstraktionsmiddeT, som cirkulerer i et kredsløb, hvor det med fordel kan befries kontinuert fra vand. Ekstraktionsmidlet kan efter hvert trin overføres til en ny beholder, således at ekstraktionen gennemføres som en trin-10 vis modstrømsekstraktion. Herved opnås en god udnyttelse af det anvendte ekstraktionsmiddel.

Det er også muligt at gennemføre ekstraktionen under kontinuert oprensning af ekstraktionsmidlet. Herved sikres, at frem-15 gangsmåden kan gennemføres på et simpelt anlæg, dvs. et anlæg der er billigt og let at betjene.

Det anvendte ekstraktionsmiddel er med fordel et opløsningsmiddel eller en opløsningsmiddelblanding, der er uopløselig i 20 vand og har en vægtfylde, der afviger væsentligt fra vands, fortrinsvis en højere vægtfylde. Herved opnås, at ekstraktionsmidlet let kan adskilles fra vand. Ekstraktionsmidlet bør også være letflygtigt, således at det er let at adskille fra de opløste forureningskomponenter ved destillation.

25 Særligt fordelagtige ekstraktionsmidler omfatter carbondisul-fid og halogenerede hydrocarboner, navnlig methylenchlorid. Disse opløsningsmidler har de ovennævnte egenskaber. Carbon-disulfid er særligt velegnet til ekstraktion af svovlholdige 30 forureningskomponenter. Methylenchlorid, CH2CI2, er et særligt velegnet ekstraktionsmiddel, da det er let at adskille fra vand og også fra organiske materialer, idet det har et lavt kogepunkt, ca. 42eC, og er tungere end vand, vægtfylde 1,3 g/cm3. Det er økonomisk i brug, da det har en lav fordamp-35 ningsvarme. Desuden er det i stand til at opkvælde polymere materialer, hvilket letter fjernelsen af sådanne. Methylenchlorid bevirker bundfældning af fine lerpartikler, således at

IX

DK 161670 B

de ikke skylles bort under ekstraktionen. Methylenchlorid er let af fjerne fuldstændigt ved stripning med damp, således at der ingen forurenende rester bliver tilbage i jorden.

5 Ved den første dampbehandling af det forurenede materiale i beholderen opvarmes det forurenede materiale fortrinsvis til mellem ca. 10°C under og ca. 20°C over det anvendte ekstraktionsmiddels kogepunkt, især til ca. 10eC over. Herved sikres en god åbning af materialet og forberedning før den efterføl- 10 gende ekstraktion som omtalt ovenfor.

Indføringshastigheden for damp og ekstraktionsmiddel i beholderen kan med fordel reguleres under hensyntagen til det forurenede materiales fysiske beskaffenhed og omfanget af forure-15 ning.

Ekstraktionsmidlet, fortrinsvis methylenchlorid, adskilles fra vand f.eks. ved gravimetrisk udskillelse. Dette sker ved at blandingen af methylenchlorid og vand føres til en beholder 20 (udskiller), hvor den lette fraktion, vand, udtages i toppen og den tungere fraktion (methylenchlorid) udtages i bunden. Udskilningshastigheden kan forøges ved at man lader blandingsstrømmen passere gennem et løst pakket materiale bestående af f.eks. fine glastråde, hvis overflader vil samle emulgerede 25 små dråber til større dråber, hvorved hastigheden for adskillelse af faserne forøges.

Til oprensning af ekstraktionsmiddel, hvori der er et indhold af forureningskomponenter, føres det til en dest i 1lationsen-30 hed, hvor det underkastes en simpel destillation i kombination med direkte dampindblæsning, hvorved der sker en azeotrop destillation, hvor ekstraktionsmidlet adskilles fra remanensen og efter køling og fraskillelse af vand i en yderligere udskiller overføres til et reservoir, hvorfra det kan anvendes påny.

Det forurenede vand, der er opsamlet i den før destillationsenheden placerede udskiller, overføres i forbindelse med den 35 12

DK 161670 B

afsluttende stripning af det i beholderen værende materiale til destillationsenheden. Også det i den yderligere udskiller opsamlede vand overføres til destillationsenheden. Den til destillationsenheden overførte vandmængde danner en emulsion 5 med den i destillationsenheden tilbageværende remanens. Uden denne overføring af yderligere vand ville remanensen som re- i gel foreligge i en fast eller sejtflydende form. Ved vandtilførslen sikres, at de opsamlede forureningskomponenter foreligger i en flydende form, der f.eks. kan brændes på dertil 10 egnet anlæg, under udnyttelse af materialets forbrændingsenergi ·

Der dannes således ikke forurenet spildevand, som giver problemer med bortskaffelse.

15

Destillationsenheden kan med fordel udformes på en sådan måde, at det er muligt at genvinde en række af forureningskomponenterne. Det er således muligt at udvinde chlorerede hydrocarbo-ner og olie i en ren, brugbar tilstand.

20

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er velegnet til rensning af forurenet materiale, såsom jord, sand, grus, sten, ler osv., f.eks. fra gamle affaldsdepoter, olieforurenede kystområder og andre forurenede områder, samt boremudder og boreslam fra 25 olieboringer på land og offshore.

Som eksempel på forurenende stoffer, der kan fjernes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan især nævnes oliebaserede og tjærebaserede produkter, såsom hydrocarboner indbefattet poly-30 aromatiske hydrocarboner, tjære og phenoler. Som eksempel på forbindelser, der også fjernes, kan nævnes chlorerede hydrocarboner og estre. Også polymerer kan fjernes, idet polymere forbindelser kvældes eller opløses ved behandlingen.

35 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes der kun små mængder vand tilsat som damp. Denne vandmængde kombineres med koncentratet af forureningskomponenter, der i sig selv ofte 13

DK 161670 B

vil foreligge som fast og dermed vanskeligt håndterbart materiale. Dette bliver ved til sætning af procesvand omdannet til et flydende materiale, der som regel indeholder ca. 50 vægt% vand.

5 I afhængighed af forureningskomponenternes sammensætning kan det vandholdige, flydende foruren ingskoncentrat enten sendes til forbrænding, hvor det kan sprøjtes direkte ind i en forbrændingsovn, eller det kan oparbejdes til genbrug.

10

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan gennemføres i et anlæg, der er ejendommeligt ved, at det omfatter et kredsløb, hvori der i rækkefølge indgår en beholder med organer til indføring og fordeling af damp og væske samt organ til udføring af flui-15 dum og organer til anbringelse og udtagning af materialet, et første organ til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel, en destillationsenhed, en køler, et andet organ til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel og et reservoir for ekstraktionsmiddel .

20

Anlægget kan med fordel omfatte et yderligere kredsløb, hvori ekstrakt ionsmidlet fra organet til udføring af fluidum kan tilbageføres til organet til indføring og fordeling af væske. Dette kredsløb vil således omfatte beholderen samt en pumpe.

25 Med et sådant kredsløb er det muligt at cirkulere ekstraktionsmidlet, indtil der ikke kan optages væsentlige yderligere forureninger deri. Det første organ til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel kan med fordel være inkluderet i det nævnte yderligere kredsløb, således at man kan befri ekstraktionsmid-30 let for vand, før det føres tilbage til beholderen.

Organerne til udskillelse af vand og ekstraktionsmiddel kan med fordel være udformet som en gravimetrisk udskiller. En sådan udskiller er velegnet til adskillelse af vand og ekstrak-35 tionsmiddel, dersom disse er ublandbare og har en væsentlig vægtfyldeforskel.

14

DK 161670 B

Den gravimetriske udskiller kan med fordel indeholde et materiale med stor overflade, fortrinsvis løst pakkede tråde, f.eks. glastråde. Materialets store overflader kan ved adhæsion nedbryde en emulsion af de under adskillelse værende ma-5 terialer, idet små dråber samles til større dråber, der er lettere at adskille gravimetrisk. |

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan med fordel gennemføres i et mobilt anlæg. Derved undgår man unødvendige, kostbare og 10 farlige transporter, og jorden kan lægges tilbage, hvor den blev gravet op, således at man efter en løst oprensningsopgave kun har fjernet de forurenende stoffer og derfor ikke behøver unødvendigt opfyldningsarbejde til genetablering af området .

15

Fremgangsmåden og anlægget ifølge opfindelsen belyses nærmere i det følgende i forbindelse med tegningen.

Tegningen viser 20 skematisk et anlæg til anvendelse ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Som vist på tegningen omfatter anlægget ifølge opfindelsen en 25 beholder 2, der er forsynet med et organ 4 til indføring af damp samt et organ 6 til indføring af ekstraktionsmiddel. Beholderen 2 er udformet på en sådan måde, at det tilførte damp og ekstraktionsmiddel fordeles i det i beholderen 2 anbragte forurenede materiale. Efter anbringelse af materialet i behol-30 deren 2 tilføres damp gennem indløbet 4, hvorved materialet opvarmes til en temperatur, der ligger ca. 10°C over det anvendte ekstraktionsmiddels kogepunkt. Gennem udføringen 8 udledes damp, kondensat og en del forureningskomponenter. Fra udløbet 8 føres dette materiale til en første udskiller 10, 35 hvori det opsamles. Fra et reservoir 24 føres ekstraktionsmiddel over et tilføringsorgan 16 til beholderen 2 gennem indføringsorganet 6. Ved indledningen af denne indføring af eks- 15

DK 161670 B

traktionsmiddel sker der en flashfordampning af ekstraktionsmidlet, når det opvarmes af materialet i beholderen 2. Ved den fortsatte tilføring af ekstraktionsmiddel nedkøles dette efterhånden, således at ekstraktionsprocessen fortsætter med 5 flydende ekstraktionsmiddel. Gennem udføringsorganet 8 udtages en blanding af ekstraktionsmiddel, vand og forureningskomponenter. Ekstraktionen fortsættes ved stadig tilføring af ekstraktionsmiddel, indtil materialet i beholderen 2 har opnået den ønskede renhed.

10

Efter denne behandling indføres påny damp i beholderen 2 gennem indføringsorganet 4 til stripning af materialet. Under stripningen fjernes ekstraktionsmidlet fra materialet i beholderen 2 sammen med yderligere forureningskomponenter gennem 15 udføringsorganet 8. Efter stripningen kan materialet udtages fra beholderen 2 i form af et tørt eller let fugtigt materiale uden forureningskomponenter. Materialet er således velegnet til at blive genanbragt, hvor det blev gravet op.

20 Den gennem udføringsorganet 8 udtagne blanding af ekstraktionsmiddel, vand og forureningskomponenter føres til den første udskiller 10, hvor ekstraktionsmidlet befries for vand. Derefter føres ekstraktionsmidlet til en destillationsindretning 18, hvor det underkastes en direkte destillation under tilfø-25 ring af damp gennem en ledning 26. Destillatet fra destillationsindretningen 18 udtages som en azeotrop, der afkøles i en køler 20 og føres til en anden udskiller 22, hvori der fra-skilles vand. Derefter kan det rene ekstraktionsmiddel føres til reservoiret 24, hvorfra det kan genanvendes gennem tilfø-30 ringsorganet 16 og indføringsorganet 6.

Ved en alternativ udførel sesform benyttes ekstraktionsmidlet portionsvis, idet man lader ekstraktionsmidlet cirkulere ved hjælp af en pumpe 12, indtil der er optaget en passende mængde 35 forureningsstoffer deri. Ved en sådan recirkulering af ekstraktionsmidlet er det en fordel, dersom den første udskiller 10 er en indkoblet i recirkulationskredsløbet. Når en portion

DK 161670 B

16 ekstraktionsmiddel har cirkuleret på denne måde, kan den oprenses på den ovenfor beskrevne måde og overføres til reservoiret 24, hvorefter der om nødvendigt kan tilføres en ny portion ekstraktionsmiddel, osv.

5

Under stripningen overføres det i udskilleren 10 værende vand til destillationsindretningen. Man kan også overføre det i den anden udskiller 22 opsamlede vand til destillationsindretningen. Efter en afsluttet destillationsproces vil der i destil-10 lationsindretningen 18 som remanens foreligge en emulsion af forureningskomponenter i vand. Denne emulsion har et forholdsvis lille vandindhold og er således velegnet til, efter at det er blevet udtaget gennem en ledning 28, at bliver afbrændt i et forbrændingsanlæg under udnyttelse af forureningskomponen-15 ternes forbrændingsenergi.

På tegningen er der for tydelighedens skyld kun vist en beholder 2. I praksis kan der være tilkoblet flere beholdere, enten parallelt eller i serie.

20

Anlægget ifølge opfindelsen kan f.eks. udformes i transportab-1 e moduler i containerstørrelse.

F.eks. kan to af disse moduler være udformet som servicemodu-25 ler, der indeholder destillationsenhed, vandudskillere, reser voir og dampgenerator. Disse to servicemoduler vil kunne betjene flere beholdere, der hver kan være i containerstørrelse.

Opfindelsen belyses nærmere i det følgende ved hjælp af nogle 30 eksempler. I eksemplerne benyttedes et.anlæg, som vist på tegningen, i laboratorieskala. Beholderen 2 kan rumme ca. 12 kg.

Ved rensning i 1 trin blev der benyttet en portion på 11 liter af ekstraktionsmidlet, og denne portion blev cirkuleret ved hjælp af pumpen 12. Ved ekstraktion i flere trin blev den før-35 ste ekstraktion foretaget som ovenfor med 11 liter ekstraktionsmiddel, mens de efterfølgende trin foregik ved, at der blev indført ca. 7 liter ekstraktionsmiddel fra reservoiret 24, 17

DK 161670 B

idet en tilsvarende mængde af det brugte ekstraktionsmiddel ved fortrængning blev ført til destillationsenheden 18 for at blive renset ved destillation og overført til reservoiret på den ovenfor beskrevne måde. Ved dampstripningerne før og efter 5 ekstraktionen anvendtes damp med en temperatur på 115-120eC.

Eksempel 1

Jord forurenet med gamle asfaltmaterialer blev renset i et la-10 boratorieanlæg. Jordens indhold af bituminøse produkter var 11,9 g/kg tør jord. Jorden blev dampstrippet, ekstraheret i ét trin under anvendelse af methylenchlor id og blev til sidst dampstrippet. Efter behandlingen var indholdet af bituminøse produkter 2,3 g/kg svarende til at 80,7% af forureningen var 15 blevet fjernet.

Eksempel 2

En jordprøve forurenet med asfaltmaterialer blev renset i et 20 1aboratorieanlæg. Jordens indhold af bituminøse bindemidler var 12,3 g/kg tør jord. Jorden blev dampstrippet, hvorefter den blev ekstraheret i 4 trin med methylenchlorid og slutdamp-strippet i 7 minutter til en jordtemperatur på 45-50°C. Indholdet af bituminøse stoffer i den rensede jord efter denne 25 lidet energikrævende rensning var mindre end 0,1 g/kg tør jord svarende til at der allerede efter 4 ekstraktionstrin var fjernet mere end 99,2% af forureningen. Den afsluttende damp-stripning i ca. 7 minutter medfører et restindhold af ekstraktionsmidlet methylenchlorid på 2 ppm, hvilket viser, at der i 30 praksis vil kunne foretages en fuldstændig fjernelse ved dampstripning i ca. 15 minutter og dermed en fjernelse med et særdeles tilfredsstillende lavt energiforbrug. Jordens fugtindhold efter dampstripning er af størrelsesordenen 5-17%, og jorden vil kunne genanbringes renset for urenheder med dette 35 fugt ighedsindhold.

DK 161670 B

18

Eksempel 3

Jord fra en gasværksgrund forurenet med tjæreprodukter {kul-tjæretørv, flydende kultjæreprodukter osv.) [eng.: coal tar 5 pitch, fluid coal tar products] i et 1aboratorieanlæg. Ind holdet af tjærestoffer var 56-68 g/kg jord, hvilket er en meget alvorlig forurening. Der gennemførtes dampstripning af jorden, ekstraktion i 5 trin med methylenchlorid og slutdamp-stripning til ca. 55°C og et fugtighedsindhold i jorden på ca.

10 17%. Indholdet af forureningskomponenter i den rensede jord var 0,1 g/kg tør jord svarende til, at 99,8% af forureningen blev fjernet ved brug af 5 ekstraktionstrin. Der var her tale om en meget vanskelig forurening, såsom kultjærekomponenter.

Det er endvidere således, at kun de mindst problematiske meget 15 tungt flygtige og uopløselige komponenter er blevet tilbage, mens de mere farlige og let flygtige komponenter alle er fjernet. Selv ved en så kritisk forurening, som forurening med gamle tjæreprodukter i jorden, vil man således kunne rense jorden på en så tilfredsstillende måde, at jorden, der har et 20 vandindhold på 17%, kan genanbringes på stedet.

Eksempel 4 I nærværende eksempel rensedes på et laboratorieanlæg en jord-25 prøve forurenet med dieselolie. Jorden underkastedes damp- stripning, ekstraktion i 3 trin med methylenchlorid og slut-dampstripning til ca. 50°C og et vandindhold på 16%. Dieselolie! ndhol det i den forurenede jord måltes til 11,6%, mens den i den rensede jord blev målt til 0,1%, hvilket svarer til, at 30 der med 3 trin blev fjernet hele 99,2% af forureningen. Denne jord vil kunne genanbringes næsten uafhængigt af, til hvilket formål det pågældende areal skal anvendes til, allerede efter rensning i 4-5 trin.

35 På den i eksemplerne 1-4 beskrevne måde opnås der en meget billig og effektiv rensning. Den kan let udføres på eller i nærheden af det forurenede område, hvorved transportomkostningerne kan reduceres eller helt elimineres.

Claims (10)

19 DK 161670 B Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til rensning af forurenet materiale såsom 5 jord, sand og sten, for organiske forureninger, kendetegnet ved, at man 1. anbringer materialet i en beholder med organer til indføring og fordeling af damp og væske samt organer til udfø- 10 ring af fluidum, 2. indfører damp og udfører fluidum, indbefattet damp, vand, luft og nogle forureninger, 15 3} ekstraherer materialet ved indføring af et flydende orga nisk ekstraktionsmiddel og udføring af resterende vand, ekstraktionsmiddel og forureninger, 4. stripper det rensede materiale med damp, og 5. udtager renset, tørt eller let fugtigt materiale fra beholderen .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 25 at ekstraktionen gennemføres i et eller flere trin, hvor der i hvert trin benyttes en portion ekstraktionsmiddel, som cirkulerer i et kredsløb, hvor det fortrinsvis befries kontinuerligt for vand, og hvor ekstraktionsmidlet efter hvert trin overføres til en anden beholder med forurenet materiale eller 30 oprenses med henblik på genanvendelse.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ekstraktionen gennemføres under kontinuert oprensning og genanvendelse af ekstraktionsmidlet. 35

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at ekstraktionsmidlet er et opløsningsmiddel eller en op løsn ingsmidde1b1 and ing, der er letflygtig, er uopløselig i vand og har en vægtfylde, der af viger væsentligt fra vands, fortrinsvis en højere vægtfylde. DK 161670 B 20

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at ekstraktionsmidlet er carbondisulfid eller en halogeneret hydrocarbon, fortrinsvis methylenchlorid.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående 10 krav, kendetegnet ved, at materialet efter dampbehandlingen under 2) har en temperatur på fra 10eC under til 20°C over kogepunktet for det under 3) anvendte ekstraktionsmiddel, fortrinsvis ca. 10°C over.

7. Anlæg til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det omfatter et kredsløb, hvori der i rækkefølge indgår en beholder (2) med organer (4,6) til indføring og fordeling af damp og ekstraktionsvæske samt organ (8) til udføring af flu-20 idum, og organer til anbringelse og udtagning af materialet, et første organ (10) til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel, en destillationsenhed (18), en køler (20), et andet organ (22) til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel og et reservoir (24) for ekstraktionsmiddel. 25

8. Anlæg ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det omfatter et yderligere kredsløb, hvori ekstraktionsmidlet fra organet (8) til udføring af fluidum kan tilbageføres til organet (6) til indføring og fordeling af væske, hvilket kredsløb 30 omfatter beholderen (2) og en pumpe (12) og fortrinsvis også det første organ (10) til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel .

9. Anlæg ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, 35 at organet eller organerne (10,22) til adskillelse af vand og ekstraktionsmiddel er udformet som gravimetriske udskillere. 21 DK 161670 B

10. Anlæg ifølge et hvilket som helst af kravene 7-9, kendetegnet ved, at det foreligger som et mobilt anlæg. 5 10 15 20 25 30 35