WO1993004782A1

WO1993004782A1 - Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von kontaminierten substanzen

Info

Publication number: WO1993004782A1
Application number: PCT/DE1992/000706
Authority: WO
Inventors: Klaus Krüger; Claus Riedel
Original assignee: Krueger Klaus
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DE4129624A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bearbeitung von kontaminierten Substanzen, insbesondere Böden oder Flüssigkeiten, beschrieben, bei dem man die kontaminierten Substanzen in einer Drehtrommel (2, 3) anordnet und die Substanzen während der kontinuierlichen Drehung der Trommel mit einer Schar von auf die kontaminierten Substanzen gerichteten Wasserstrahlen behandelt. Hierbei wird die Geschwindigkeit der Wasserstrahlen derart ausgewählt, das sie grösser ist als 200 m/sec, insbesondere grösser als 300 m/sec. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine kugelähnliche Drehtrommel (2, 3) zur Aufnahme der kontaminierten Substanzen sowie eine mit Düsenköpfen versehene Wasserstrahleinrichtung (9) auf, die derart in der Trommel angeordnet und gelagert ist, dass die Düsenköpfe eine Schar von kohärenten und auf die in der Trommel bewegte Substanz gerichteten Wasserstrahlen erzeugen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von kontaminierten Substanzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung von kontaminierten Substanzen.

Kontaminierte Substanzen, wie insbesondere Böden, Flüssig- keiten, Industrieabfälle oder kommunale Abfälle, stellen ökologische Probleme dar, die aufgrund der enormen Mengen durch eine Deponie dieser Substanz nicht gelöst werden können. Eine derartige Deponie wurde in der Vergangenheit erfolglos durchgeführt, was dazu führt, daß heute derartige Altlasten unter dem Gesichtspunkt der Eindämmung des Ge¬ fahrenpotentials für Mensch und Gesundheit, der Wiederver- wertbarkeit derartiger belasteter Flächen und der Schonung von Deponieraum aufgearbeitet werden müssen. Zur Sanierung derartiger Altlasten und zur Aufarbeitung von kontaminierten Substanzen, insbesondere Böden und/oder Flüs¬ sigkeiten, wie beispielsweise Altöle, industrielle Abwässer und sonstige Bearbeitungsflüssigkeiten, sind im Prinzip drei Verfahrensweisen möglich.

Bei der thermischen Bearbeitung und Entsorgung der konta¬ minierten Substanzen treten erhebliche Immissionsprobleme auf, da sich bei der thermischen Bearbeitung hochtoxische Reaktionsprodukte bilden können, die entsprechend aufwendig aus dem Abgas entfernt werden müssen, um so nicht eine noch größere ümweltbeeinträchtigung herbeizuführen. Dies ist je¬ doch nicht in allen Fällen quantitativ möglich.

Das biologische Verfahren ist extrem zeitaufwendig und be¬ nötigt eine erheblich große Fläche. Darüber hinaus ist es bisher nur im halbtechnischen Maßstab an monokontaminierten Böden erprobt.

Bei den physikalischen Verfahren, bei denen die kontami¬ nierten Substanzen mit Wasser extrahiert werden, besteht das Problem, daß das Wasser zunächst in Kontakt mit den Konta¬ minationen treten muß, um so diese zu entfernen. Dies be¬ reitet jedoch in der Regel erhebliche Schwierigkeiten, da die Kontaminationen häufig derart in der Substanz einge¬ lagert und von dieser umschlossen werden, daß nur mit den bekannten Verf hren ein geringer Anteil der Kontaminationen zugänglich und damit entfernt werden kann. Abhängig von der jeweilgen Kontamination variiert dieser durch herkömmliche Verfahren zu entfernender Anteil der Kontaminationen zwischen 14 Gew. % und 50 Gew. %.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur physikalischen Entfer- nung von Kontaminationen aus entsprechend belasteten Substanzen, insbesondere zur Behandlung von kontaminierten Böden oder Flüssigkeiten, zur Verfügung zu stellen, durch das bzw. durch die diese Kontaminationen zu einem besonders großen Anteil aus den jeweils behandelten Substanzen ent¬ fernt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 21 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung von kontaminierten Substanzen, insbesondere von Böden oder Flüssigkeiten, werden die kontaminierten Substanzen in einer Drehtrommel angeordnet und während der kontinuierlichen Drehung der Trommel mit einer Schar von auf die kontaminier¬ ten Substanzen gerichteten Wasserstrahlen behandelt. Hierbei wird die Geschwindigkeit der Wasserstrahlen derart ausge- wählt, daß sie am Austritt aus den Düsen größer als

200 m/sec, insbesondere größer als 300 m/sec ist. Mit ande¬ ren Worten werden somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die kontaminierten Substanzen gleichzeitig mechanisch bear¬ beitet und einer Extraktion mit einer Schar von Wasser- strahlen unterworfen. Hierbei unterstützt die mechanische

Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel den durch die energiereichen Scharen von Wasserstrahlen herbeigeführten Aufschluß der kontaminierten Substanzen, so daß es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen ist, daß die Substanzen Kontaminationen einkapseln bzw. durch Kohäsions- oder Adhäsionskräfte noch weiterhin binden. Dies wiederum führt dazu, daß das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren einen wesentlich höheren Wirkungsgrad in bezug auf die Entfernung der Schad- Stoffe besitzt, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abhängig von der jeweiligen Kontamination zwischen etwa 80 Gew. % und etwa 95 Gew. % der in den behandelten Substanzen enthaltenen Kontaminationen entfernt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus noch weitere Vorteile auf. So bewirkt die Anordnung der Substanzen in der Drehtrommel und die ständige Drehung der Trommel, daß bei feststoffhaltigen Substanzen, beispiels- weise Schlämmen oder Böden, durch die Reibung der Feststoff¬ partikel untereinander die Ablösung der Kontaminationen und dadurch die Suspendierung, Emulgierung oder Lösung der vor¬ handenen Schadstoffe in dem Extraktionswasser beschleunigt wird. Weiterhin bewirkt diese mechanische Bearbeitung, daß die Feststoffe zerkleinert werden, so daß insbesondere schwer aufschließbare Böden mit hohen Anteilen an Tonen, Lehmen, Lettenkeupern und bindigen Schluffen, an denen Schadstoffe in der Regel mit einer besonders hohen Affini¬ tät gebunden sind, durch das erfindungsgemäße Verfahren mit ausgezeichneten Wirkungsgraden in bezug auf die Schadstoff¬ entfernung bearbeitet werden können. Weiterhin bewirkt die mechanische Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel, daß die kontaminierten Substanzen während der Behandlung mit der Schar von Wasserstrahlen ständig verlegt werden, so daß dementsprechend ausgeschlossen ist, daß ein¬ zelne Bereiche der kontaminierten Substanzen nicht der Wasserstrahlbehandlung unterworfen werden. Hierdurch wird wlederurtLerklärlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren in bezug auf die Schadstoffentfernung den zuvor genannten besonders hohen Wirkungsgrad aufweist. Bedingt durch den hohen Wirkungsgrad bei der Schadstoffentfernung ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, daß nach der Behandlung die anfallenden entkontaminierten Substanzen, insbesondere Böden oder Flüssigkeiten, wiederverwendet werden können, so daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine entsprechend ge¬ reinigte und wiederverwertbare Substanz, insbesondere ein entsprechend wiederverwertbarer Boden, und die hochkonzen¬ trierten Schadstoffe anfallen, wobei letztere wahlweise ent- sprechend zur Gewinnung von Rohstoffen weiter aufgearbeitet werden können oder als hochkonzentrierte Kontamination, deren Volumen nur einen Bruchteil des Volumens des ein¬ gesetzten Ausgangsmaterials ausmacht, endgelagert wird.

Wie bereits vorstehend dargelegt, können bei dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterial insbesondere kontaminierte Böden oder kontaminierte Flüssigkeiten ein¬ gesetzt werden. Hierunter fallen nicht nur schütt- oder rieselfähige Böden, sondern ebenso pastöse, lehmige, hoch- viskose Schlämme und Böden, pulvrige und feinkörnige

Schüttgüter und Stäuben aller Art. Ebenso können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kontaminierte organische Substanzen, wie beispielsweise Tierhäute oder andere bei der industriellen Bearbeitung anfallenden Zwischen- und End- produkte, wie beispielsweise Farbstoffe, Lacke, Anstrich¬ mittel o. dgl. eingesetzt werden.

Eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens, die insbesondere bei solchen konta- minierten Substanzen eingesetzt wird, deren Feststoffgehalt relativ gering ist, was insbesondere auf Flüssigkeiten zu¬ trifft, oder die aus großflächigen Produkten, wie beispiels¬ weise Häuten, bestehen, sieht vor, daß man diese kontami¬ nierten Substanzen zusammen mit einem inerten Zuschlagstoff mit einer Körnung zwischen 5 mm und 120 mm in der Drehtrom¬ mel mechanisch bearbeitet. Hierbei bewirkt dieser inerte Zuschlagstoff, daß die zuvor genannten kontaminierten Substanzen bei der Drehung der Trommel entsprechend mechanisch bearbeitet und auch verlegt werden, so daß das gesamte Behandlungsgut auch mit der Schar der Wasser¬ strahlen in Kontakt gelangt.

Vorzugsweise trennt man dann nach der entsprechenden Be- handlung in der Drehtrommel den inerten Zuschlagstoff von den entsprechend behandelten Substanzen ab und verwendet diesen erneut, wobei sich die Abtrennung der inerten Zu¬ schlagstoffe nach den jeweiligen kontaminierten Substanzen richtet. So ist es beispielsweise möglich, diese inerten Zuschlagstoffe durch eine Dichtetrennung oder durch eine Trennung nach Korngrößen von den behandelten entkontami¬ nierten Substanzen abzutrennen.

Als besonders geeignete inerte Zuschlagsstoffe kommen hier- für gebrochene inerte Mineralien, kugelartige Metall- oder Keramikkörper, oder Metall- oder Keramikbruch in Frage, wobei sicherzustellen ist, daß diese Zuschlagsstoffe keine Kontaminationen durch Ad- oder Absorption binden.

Das Massenverhältnis von Zuschlagstoff zur kontaminierten

Substanz variiert abhängig von der jeweiligen Konsistenz der Substanz und der Kontaminationen in einem Verhältnis von 1:0,5 bis 1:10.

Eine weitere Ausgestaltung des zuvor beschriebenen erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß anstelle oder zu¬ sätzlich zu den inerten Zuschlagsstoffen ein Bindemittel der Drehtrommel zugesetzt wird, das in der Lage ist, bestimmte oder alle Kontaminationen durch Adsorption, Absorption und/ oder Einlagerung aufzufangen. Hierbei trennt man dann nach der Behandlung das Bindemittel von dem Zuschlagstoff und der behandelten Substanz ab, so daß die in dem Bindemittel in konzentrierter Form angereicherten Kontaminationen ent- sprechend aufgearbeitet oder die Kontamination zusammen mit dem Bindemittel endgelagert werden können.

Um bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens den Wirkungsgrad in bezug auf die Schadstoffentfernung weiter zu verbessern, empfiehlt es sich, die kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel im Gegenstrom zu der Schar von Wasserstrahlen zu führen.

Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Schadstoffent¬ fernung dadurch erzielbar, daß man die Füllstandshöhe der kontaminierten Substanz in der Drehtrommel und die Drehge¬ schwindigkeit der Drehtrommel derart auswählt, daß die kon- taminierten Substanzen zunächst in der Drehtrommel während einer Teildrehung der Trommel an den Wandungen der Trommel haften bleiben, so daß sie sich anschließend nach einer Drehung von etwa 120° bis 270°, vorzugsweise nach einer Drehung zwischen 160° und 200°, von der Wandung lösen und im freien Fall aufgrund der Schwerkraft durch die Trommel transportiert werden, wobei dann vorzugsweise die Schar der Wasserstrahlen derart ausgerichtet wird, daß sie die kon¬ taminierten Substanzen während des freien Falls kontaktie¬ ren. Hierdurch wird ein zusätzlicher Aufschluß und eine besonders intensive Behandlung der kontraminierten Substan¬ zen sichergestellt.

Um die Trennung der Kontaminationen von der jeweiligen Substanz zu beschleunigen, sieht eine andere Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß den Was¬ serstrahlen ein Tensid, ein Komplexbildner, ein organisches Lösungsmittel, ein Blockpolymerisat und/oder ein Entschäu¬ mer zugesetzt wird. Hierbei richtet sich die Auswahl der zuvor genannten Hilfsmittel (Tensid, Komplexbildner, Lösungsmittel, Blockpolymerisat, Entschäumer) nach den je¬ weiligen Kontaminationen.

Als Entschäumer werden vorzugsweise wäßrige Emulsionen eines Siliconδls oder ein Entschäumer auf der Basis eines Mineral¬ öls eingesetzt.

Wie festgestellt werden konnte, erweist sich der Zusatz eines Blockpolymerisates, bei dem es sich insbesondere um ein Reaktionsprodukt aus Propylenoxid und Ethylenoxid han¬ delt, bei der Bearbeitung von teerhaltigen oder teerartigen Substanzen als besonders geeignet.

Als Komplexbildner können bei dem erfindungsgemäßen Ver- fahren je nach Art der Kontamination polymere Komplex¬ bildner, insbesondere auch die an sich bekannten Flockungs- hilfsmittel, eingesetzt werden, wobei diese Produkte die Ablösung der Kontaminationen und die Entfernung der Konta¬ minationen aus dem Wasser fördern.

Als organische Lösungsmittel können bei dem erfindungsge¬ mäßen Verfahren insbesondere nicht toxische organische Lösungsmittel, vorzugsweise C1-C4-Alkohole (Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, Butanol) eingesetzt werden.

Die Auswahl der Tenside, die bei dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren verwendet werden, richtet sich nach den jeweiligen Kontaminationen. Vorzugsweise werden hierbei anionische oder nichtionische Tenside, insbesondere Sulfate, Sulfonate, Sulfosucσinate oder Ethylenoxid- und/oder Propylenoxid- Addukte verwendet. Besonders gute Ergebnisse bei der Be¬ arbeitung von mit Teeren kontaminierten Böden konnten da¬ durch erzielt werden, daß man als Tensid Dioctylnatriu - βulfosuccinat in Alkohol-Wasser-Gemisch verwendet. Die Konzentration der Tenside richten sich bei dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren nach dem jeweils verwendeten Tensid. Sie variiert üblicherweise zwischen 0,05 Gew. % und 0,0005 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der kontaminierten Substanz.

Werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kontaminierte Böden bearbeitet, so empfiehlt es sich, das Ausgangsmaterial derart auszusieben, daß Körnungen über 280 mm nicht in die Trommel gelangen.

Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man die während der Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel anfallenden Gase oder nebelartigen Schadstoffe aus der Drehtrommel abzieht. Dies wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß man in der Drehtrommel ein geringes Vakuum einstellt oder eine Luftströmung erzeugt, die vor- zugsweise im Gegenstrom zu der Transportrichtung des konta¬ minierten Gutes geführt ist. Eine derartige Verfahrensweise bietet sich Insbesondere für solche Kontaminationen an, deren Siedepunkt relativ niedrig liegt, was beispielsweise für chlorierte Kohlenwasserstoffe zutrifft.

Nach der Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel sieht eine andere Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens vor, daß man die entsprechend behan¬ delten Substanzen aussiebt. Je nach eingesetzten Ausgangs- materialien werden hierfür Siebe verwendet, deren Maschen¬ weiten insbesondere zwischen 0,044 mm (325 mesh) und 8 mm (2,5 mesh) variieren. Die durch diese Siebung entstehenden Fraktionen können dann, falls erforderlich, nochmals in der Drehtrommel behandelt, als entkontaminierte Substanzen wie- derverwertet oder einer weiteren Entkontaminierung, bei¬ spielsweise einer Waschbehandlung, unterworfen werden.

Bei kontaminierten Böden hat es sich als besonders vorteil- haft erwiesen, die zuvor beschriebene Aussiebung derart durchzuführen, daß ein Sieb mit einer Maschenweite zwischen 1,41 mm (14 mesh) und 4 mm (5 mesh), insbesondere ein Sieb mit einer Maschenweite von 2 mm (14 mesh) eingesetzt wird, so daß bei dieser Aussiebung eine erste Fraktion mit einer Korngröße kleiner als 2 mm und eine zweite Fraktion mit einer Korngrößer größer als 2 mm entsteht. Eine derartige Aussiebung führt man vorteilhafterweise so durch, daß man die behandelten Substanzen mit Hilfe der Schar von Was¬ serstrahlen dem Sieb zuführt, so daß einerseits hierdurch der Extraktionsgrad an Schadstoffen weiter vergrößert und andererseits eine Verstopfung der Siebe verhindert werden.

Bezüglich der Wasserführung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren festzuhalten, daß es sich aus ökologischen und ökonomischen Vorteilen anbietet, daß man das für. die Be¬ handlung der kontaminierten Substanzen eingesetzte Wasser, ggf. nach einer Reinigung, wiederverwendet. In diesem Wasser sind die aus der Substanz entfernten Kontaminationen gelöst, dispergiert, suspendiert oder emulgiert, so daß man dement- sprechend die Reinigung des Wassers durch Ausfällung, Aus¬ flockung, Phasentrennung, Sedimentation, Flotation oder Koagulation vornimmt.

Besonders gute Ergebnisse in bezug auf den Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung und die Geschwindigkeit bei der Schad¬ stoffentfernung erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren, wenn man einen Wasserstrahl mit einem Volumenstrom von bis zu 70 1/min, insbesondere zwischen 10 1/min und 50 1/min, pro Wasserstrahl verwendet. Die zuvor wiedergegebene Aussage in bezug auf den Wirkungs¬ grad und die Geschwindigkeit treffen insbesondere dann bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens zu, wenn man die Behandlung mit einer Schar von kohärenten Wasserstrahlen durchführt.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Wassermenge pro Tonne zu behandelnder Substanz richtet sich einerseits nach der jeweiligen Kontamination und andererseits nach der zu behandelnden Substanz. Die Wassermenge variiert zwischen 15 1 und 500 1 Wasser pro Tonne Substanz. Bei besonders leicht zugänglichen, sandigen Böden, die mit gut löslichen Kontaminationen verunreinigt sind, beträgt die Wassermenge etwa 15 1 bis etwa 150 1 pro Tonne Boden. Ist hingegen der Boden mit solchen Kontaminationen verunreinigt, die an dem sandigen Boden anhaften, wie beispielsweise Teere oder teer¬ artige Produkte, so werden in der Regel zwischen 150 1 und 250 1 Wasser pro Tonne Boden benötigt. Bei schwer zugäng- liehen Böden, wie die eingangs genannten tonartigen Böden, sind Wassermengen bei gut löslichen Substanzen zwischen 250 1 und 350 1 pro Tonne erforderlich und bei schlecht lös¬ lichen, teerartigen oder teerähnlichen Substanzen Wassermen¬ gen zwischen 350 1 und 500 1 pro Tonne Boden erforderlich.

Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Vor¬ richtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Ver¬ ahrens.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vor¬ stehend beschriebenen Verfahrens weist eine kugelähnliche Drehtrommel zur Aufnahme der kontaminierten Substanzen sowie eine mit Düsenköpfen versehene WasserStrahleinrichtung auf, die derart in der Trommel angeordnet und gelagert ist, daß die Düsenköpfe eine Schar von kohärenten und auf die in der Trommel bewegten und zu entkontaminierenden Substanzen ge¬ richteten Wasserstrahlen erzeugen.

Vorzugsweise sind bei der zuvor beschriebenen erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung die Düsenköpfen rotierend und/oder oszil¬ lierend bewegbar gelagert, so daß aufgrund der Bewegung der Düsenköpfe vorzugsweise eine hohlkugelartige Schar von kohärenten Wasserstrahlen erzeugt werden. Selbstverständlich ist es möglich, die Düsenköpfe und/oder die Wasserstrahlein¬ richtung, die an ihrer Spitze mit den Düsenköpfen versehen ist, derartig bewegbar zu lagern, daß sie nach einem vor¬ gegebenen Beweguπgsmuster bewegt werden, um so eine belie¬ bige Form der Schar von kohärenten Wasserstrahlen zu erzeu- gen.

Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung ragt die Wasserstrahlein¬ richtung mittig in die Trommel und ist innerhalb der Trommel axial verschiebbar, so daß abhängig von der jeweils zu de¬ kontaminierenden Substanz, der Drehgeschwindigkeit und der Füllstandshöhe der Trommel die Düsenköpfe an dem jeweilig günstigsten Ort innerhalb der Trommel derart positioniert werden können, daß die Schar der kohärenten Wasserstrahlen dann auf die kontaminierten Substanzen trifft, wenn diese bei einer Drehung der Trommel von einem oberen Trommelbe¬ reich aufgrund der Schwerkraft im freien Fall nach unten fallen. Hierdurch wird erreicht, daß jeder Bereich der kontaminierten Substanzen gleichmäßig mit den Wasser- strahlen behandelt wird.

Um bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die mechanische Bearbeitung der zu entkontaminierenden Substanzen sicher¬ zustellen, sieht eine andere Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung vor, daß die kugelartige bzw. kugelähnliche Trommel vier Schaufeln aufweist, die innerhalb der Trommel angeordnet und dem Trommelmantel zugeordnet sind. Hierbei sind diese Schaufeln in bezug auf den Trommel- umfang um jeweils 90° zueinander versetzt und bewirken, daß bei einer Drehung der Trommel die zu entkontaminierenden Substanzen ständig mechanisch bearbeitet und dementsprechend verlegt werden. Weiterhin stellen sie sicher, daß ein Teil der Substanzen bei der Drehung der Trommel an der Trommel- wandung solange haften, bis sie bei Erreichen eines oberen Punktes im freien Fall die Trommel durchqueren, wie dies vorstehend bereits beim Verfahren beschrieben ist. Bezüglich der Gestaltung der Trommel bietet es sich insbesondere für solche Trommeln, die nur in einer Richtung drehbar sind, an, hier diese Schaufeln in bezug auf die Rotationsachse um 90° versetzt auszugestalten.

Eine besonders geeignete Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Trommel aus zwei Trommelhälften besteht. Hierbei ist eine Trommel .zwischen einer ersten Stellung, in der sie sich in fluiddichtem Kontakt mit der anderen Trommelhälfte befindet, und min¬ destens einer zweiten Stellung, in der die beiden Trom¬ melhälften mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind, bewegbar. Vorzugsweise ist dabei die eine Trommelhälfte relativ zur anderen Trommelhälfte axial verschiebbar gelagert. Diese Ausführungsform gestattet insbesondere eine leichte und schnelle Entleerung der Drehtrommel.

Eine weitere Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Aus¬ führungsform sieht vor, daß die Trommel im Trennbereich ihrer beiden Trommelhälften einen sich über den gesamten Umfang der Trommel erstreckenden Siebring aufweist. Hierbei deckt dieser Siebring dann in der zweiten Stellung der be- wegbaren Trommelhälfte den zwischen den beiden Trommβl- hälften bestehenden axialen Abstand ab, so daß bei der Entleerung der Trommel die hierin behandelten Substanzen zwangsläufig ausgesiebt werden, so daß abhängig von dem jeweilig verwendeten Sieb zwei Fraktionen mit unter¬ schiedlicher Körnung entstehen. Vorzugsweise werden hierfür Siebe eingesetzt, deren Maschenweiten vorstehend beim Ver¬ fahren konkret angegeben sind. Durch eine derartige Aus¬ siebung werden der Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung und die Geschwindigkeit der Schadstoffentfernung weiter ver¬ größert. Dies trifft insbesondere für solche Ausführungs¬ varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu, bei denen die WasserStrahleinrichtung und/oder die Düsenköpfe derart ausgestaltet sind, daß mit den hierdurch erzeugten Wasser- strahlen die Trommel von der behandelten Substanz restlos entleert werden kann, wobei die WasserStrahleinrichtung dann derart weitergebildet sein kann, daß hiermit unter variablem oder pulsierendem Druck die Trommel entsprechend ausgespült wird.

Um bei dem zuvor beschriebenen Ausspülen der Trommel mittels der Schar von kohärenten Wasserstrahlen ein unerwünschtes Herausspritzen des Wassers zu verhindern, sieht eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß der Siebring über seinen gesamten radialen Umfang von einer Spritzschutzhaube abgedeckt ist.

Um bei einem Verschleiß des Siebringes einen schnellen Aus¬ tausch desselben zu ermöglichen, sieht eine besonders vor- teilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß der Siebring eine Segmentbauweise besitzt. Hierbei besteht somit der Siebring über seinen radialen Umfang aus 4 bis 14, insbesondere aus 6 bis 12, Segmenten, die ent¬ sprechend der jeweiligen Trommel gekrümmt sind. Um bei der Drehung der kugelartigen Trommel eine uner¬ wünschte Substanzanhäufung an den stirnseitigen Bereichen der Trommel zu verhindern, sieht eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß diesen Trommel- seitenbereichen jeweils zwei Ablenkbleche zugeordnet sind.

Bezüglich der Gestaltung der Trommel ist bei der zuvor be¬ schriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung festzuhalten, daß insbesondere für die Fälle, bei denen die Trommel aus zwei Hälften besteht, die bevorzugte Trommelgestalt kugelartig bzw. kugelähnlich ist. Hierunter ist im Sinne der vorliegen¬ den Anmeldung zu verstehen, daß die beiden Trommelhälften in ihrer Form ähnlich einer Halbkugel ausgestaltet sind, wobei im Bereich ihrer Verbindung mindestens ein zylindrischer

Trommelabschnitt zur Aufnahme des Siebringes vorgesehen ist, wobei sich die axiale Abmessung dieses zylindrischen Ab¬ schnittes nach der axialen Abmessung des Siebringes richtet und geringfügig größer ist als die axiale Abmessung des Siebringes, da beidseitig von dem Siebring entsprechend Halterungselemente für den Siebring sowie Dichtelemente vorgesehen sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver- fahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht der Vor¬ richtung in ihrer Beschickungs- und Be¬ handlungsstellung; Figur 2 eine schematische Seitenansicht der Vor¬ richtung in ihrer Spülstellung;

Figur 3 eine schematische Seitenansicht der

Vorrichtung in ihrer Nachspülstellung; und

Figur 4 eine Seitendetailansicht der in den Figu- ren 1 bis 3 schematisch gezeigten Vor¬ richtung.

In den Figuren 1 bis 4 sind die selben Teile mit den selben Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Behandlung von kontaminierten Substanzen in ihrer Be- schickungs- und ArbeiteStellung abgebildet. Hierbei weist die Vorrichtung 1 eine kugelähnliche Drehtrommel auf, die aus einer Trommelhälfte 2 und einer Trommelhälfte 3 besteht. An der Trommelhälfte 2 ist stirnseitig ein steiler Einfüll- trichter 15 vorgesehen, der mit einer Labyrinthdichtung aus¬ gestattet ist und in eine runde Einlaßöffnung der Trommel¬ hälfte 2 mündet. Die Trommelhälfte 2 ist starr mit einer Antriebswelle 4 verbunden, wobei die Antriebswelle über einen nicht gezeigten Antrieb gedreht wird. Die Trommel- hälfte 3 ist axial verschiebbar auf der Antriebswelle 4 gelagert und mit der Trommelhälfte 2 über ein Gelenkge- stänge verbunden.

An der Trommelhälfte 2 ist im axial mittigen Bereich ein radial sich über den Umfang der Trommel erstreckender Sieb¬ ring 5 befestigt, der eine Segmentbauweise aufweist und der mit Verschleißschutzringen versehen ist. Der Siebring 5 ist über den radialen Umfang von einer Spritzschutzhaube 6 ab¬ gedeckt. Ferner ist an der Trommelhälfte 2 ein Laufring 7 für eine Tragrolle 14 vorgesehen, wobei die Tragrolle 14 zusammen mit dem Laufring 7 die Trommelhälfte 2 bei der Drehung lagert. Innerhalb der Trommel sind vier Schaufeln 8, von denen nur zwei gezeigt sind, vorgesehen, wobei jede Trommelhälfte zwei derartige Schaufeln 8 besitzt, die um 180° versetzt über den Umfang der Trommelhälfte angeordnet sind und in bezug auf die Rotationsachse um 90 verdreht sind. Des weiteren sind jeder Stirnseite einer Trommel¬ hälfte zwei Ablenkbleche 11 zugeordnet, wie dies am besten der Figur 4 zu entnehmen ist, die verhindern, daß sich die zu behandelnden Substanzen in unerwünschter Weise im Bereich der Stirnseiten anreichern. Eine kontrarotierende Wasser- Strahleinrichtung 9 mit Mehrfachdosierung, die axial ver¬ schiebbar und oszilierend schwenkbar innerhalb der Trommel positioniert ist, bewirkt während der Behandlung die Er¬ zeugung der Schar von kohärenten Wasserstrahlen. Im Bereich des Einfülltrichters 15 ist eine Fernsehkamera 10 positio- niert, die mit einem entsprechenden Zoom-Objektiv ausge¬ stattet ist und zur optischen Prozeßüberwachung verwendet wird. Unterhalb der Trommel sind zwei Austragsvorrichtungen 12 und 13 angeordnet.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Zunächst werden die zu behandelnden Substanzen über den Ein- fülltrichter 15 in die Trommel eingeführt. Zu diesem Zeit¬ punkt befindet sich die Trommel in ihrer geschlossenen Be- schickungs- und Arbeitsstellung, wie diese in Figur 1 ge¬ zeigt ist. Hiernach wird die Wasserstrahleinrichtung 9 in eine Arbeitsstellung gefahren, wie dies in Figur 4 durch die gestrichelte Position angedeutet ist. Anschließend wird die Substanz während der Drehung der Trommel mit einer Schar von kontrarotierendeπ kohärenten Wasserstrahlen behandelt, wobei die Schaufeln 8 zusammen mit den Leitblechen 11 sicher¬ stellen, daß es keine Bestandteile der Substanz gibt, die nicht behandelt worden sind.

Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wird die Trommel 3 axial in Pfeilrichtung 16 verschoben, wie diese Position in Figur 2 dargestellt ist. Hierbei befinden sich die beiden Trommel¬ hälften 2 und 3 auf axialem Abstand, wobei der hierdurch entstehende Freiraum durch den Siebring 5 abgedeckt wird. Nunmehr wird in dieser Stellung durch die WasserStrahlein¬ richtung 9 die behandelte Substanz dem Siebring 5 zugeführt, wodurch abhängig von der jeweiligen Maschengrδße des Sieb¬ ringes 5 eine erste Fraktion über die Austragsvorrichtung 12 abgeführt wird. Im konkreten Fall bedeutet dies bei einem Sieb mit einer Maschenweite von 2 mm, daß alle Bestand¬ teile, Hie dieses Sieb passieren, über die Austragsvor¬ richtung 12 abgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Austragsvorrichtung 13 durch die Trommelhälfte 3 abgedeckt.

Nachdem diese Aussiebung abgelaufen ist, erfolgt eine wei¬ tere axiale Verschiebung der Trommelhälfte 3 in Pfeil¬ richtung 17. Hierdurch wird die Austragsvorrichtung 13 freigegeben, wobei diese dritte Trommelstellung (Nachspül- Stellung) in Figur 3 schematisch gezeigt ist. Die auf dem Siebring verbleibende Fraktion, die für den vorstehend geschilderten konkreten Fall eine Körnung größer als 2 mm aufweist, wird nunmehr durch die Wasserstrahleinrichtung 9 in die Austragsvorrichtung 13 überführt, so daß die Trommel nunmehr leer ist.

Zur Aufnahme der nächsten Charge an Substanzen wird dann die Trommelhälfte entgegengesetzt zu den Pfeilrichtungen 17 und 16 in die in Figur 1 gezeigte Beschickungs- und Behandlungs¬ position axial verschoben.

Um die zuvor beschriebene axiale Verschiebung der Trommel¬ hälfte 3 zu erreichen, ist an der Antriebswelle 4 ein hydraulischer Versteliantrieb 20, 21 vorgesehen. Hierbei wird die Trommelhälfte 3 zusätzlich noch über ein mit Dichtungen versehenes Gleitlager 24 auf der Antriebswelle gelagert.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung von kontaminierten Substan¬ zen, insbesondere Böden oder Flüssigkeiten, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man die kontaminierte Substanz in einer Drehtrommel anordnet und die Substanz während der konti- nuierlicheπ Drehung der Trommel mit einer Schar von auf die kontaminierte Substanz gerichteten Wasserstrahlen behandelt, wobei die Geschwindigkeit der Wasserstrahlen größer als 200 m/sec, insbesondere größer als 300 m/sec, ist.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Substanz einen inerten Zuschlagstoff mit einer Körnung zwischen 5 mm und 120 mm zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß man als inerten Zuschlagstoff gebrochene Mineralien verwendet.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man als inerten Zuschlagstoff kugelartige Metallkörper verwendet.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man den Zuschlagstoff in einem Massenverhältnis von Zuschlagstoff:Substanz von 1:0,5 bis 1:10 einsetzt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man der Substanz ein Binde¬ mittel zur Adsorption, Absorption und/oder Einlagerung der Kontamination zugibt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man die Substanz, das Bindemittel und den Zuschlagstoff zunächst in der Drehtrommel vermischt und hiernach erst mit der Schar von Wasserstrahlen behan- delt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man die kontaminierte Substanz im Gegenstrom zum Wasserstrahl führt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandshöhe der konta¬ minierten Substanz in der Drehtrommel und die Drehge- schwindigkeit der Drehtrommel derart ausgewählt werden, daß die kontaminierte Substanz in der Drehtrommel während einer Drehung der Trommel frei fällt.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß den Wasserstrahlen ein Tensid, ein Komplexbildner, ein organisches Lösungsmittel, ein Block- poylmerisat und/oder ein Entschäumer zugesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Tensid in einer Konzentration zwischen 0,05 Gew. % und 0,0005 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Substanz, zusetzt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn- zeichnet, daß man als organisches Lösungsmittel einen

Alkohol verwendet.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial konta- minierten Böden mit einer Körnung bis zu 280 mm einsetzt.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man während der Bearbeitung der kontaminierten Substanz in der Drehtrommel die dabei anfal- lenden Gase oder nebelartigen Schadstoffe aus der Drehtrom¬ mel abzieht.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man nach der Bearbeitung die behandelte Substanz aussiebt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die _ussiebung derart durchführt, daß eine erste Fraktion mit einer Korngröße kleiner als 2 mm und eine zweite Fraktion mit einer Korngröße größer als 2 mm ent¬ steht.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß man das für die Behandlung der kontaminierten Substanz benötigte Wasser ggf. nach Reini¬ gung wiederverwendet.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß man Wasserstrahlen mit einem Volu¬ menstrom von bis zu 70 1/min, insbesondere zwischen 10 1/min und 50 1/min, pro Wasserstrahl verwendet.

19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß man die kontaminierte Substanz mit

15 1 bis 500 1 Wasser pro Tonne kontaminierter Substanz be¬ handelt.

20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Schar von Wasserstrahlen eine

Schar von kohärenten Wasserstrahlen ist.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine kugelähnliche Drehtrommel (2, 3) zur Aufnahme der kontaminierten Substanz sowie eine mit Düsen¬ köpfen versehene Wasserstrahleinrichtung (9) aufweist, die derart in der Trommel (2, 3) angeordnet und gelagert ist, daß die Düsenköpfe eine Schar von kohärenten und auf die in der Trommel bewegte Substanz gerichteten Wasserstrahl er¬ zeugen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenköpfe rotierend und/oder oszillierend gelagert sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Wasserstrahleinrichtung (9) mittig in die Trommel (2, 3) ragt und axial in der Trommel (2, 3) ver¬ schiebbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2, 3) vier Schaufeln (8) aufweist, die innerhalb der Trommel (2, 3) angeordnet und dem Trommelmantel zugeordnet sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, da- durch gekennzeichnet, daß die Trommel aus zwei Trommel¬ hälften (2, 3) besteht, wobei eine Trommelhälfte (3) zwischen einer ersten Stellung, in der sie sich in fluid- dichtem Kontakt mit der anderen Trommelhälfte (2) befindet, und mindestens einer zweiten Stellung, in der die beiden Trommelhälften (2, 3) mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind, bewegbar ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Trommelhälfte (3) axial verschiebbar gelagert ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Trommel im Trennbereich einen Siebring (5) aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebring eine Segmentbauweise besitzt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Siebring (5) von einer Spritzschutzhaube

(6) abgedeckt ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, da¬ durch gekennzeichnet, daß die eine Trommelhälfte (3) in eine dritte Stellung bewegbar, insbesondere axial verschiebbar, ist, in der der axiale Abstand im Vergleich zur zweiten Stellung zwischen den beiden Trommelhälften (2, 3) noch größer ist und in der der Siebring (5) den Trennbereich zwischen den Trommelhälften (2, 3) nur teilweise abdeckt.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trommelhälfte (2, 3) zwei Schaufeln (8) aufweist, die über den Umfang der Trommelhälfte (2, 3) um 180° versetzt und in bezug auf die Rotationsachse (4) um 90° verdreht sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaufeln (8) der ersten Trommelhälfte (2) in bezug auf die beiden Schaufeln der zweiten Trommelhälfte (3) um 90° über den Trommelumfang versetzt sind.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Trommelseitenbereichen je- weils zwei Ablenkbleche (11) zugeordnet sind.