DE19523007A1 - Verfahren zum Reinigen von Schüttgut, insbesondere von ausgehobenem Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Schüttgut, insbesondere von ausgehobenem Erdreich, welches mit Schwermetallverbindungen und/oder organischen Schad­ stoffen kontaminiert ist. Organische Schadstoffe umfaßt im Rahmen der Erfindung solvatisierbare, emulgierbare oder suspendierbare organische Stoffe, insbesondere Mineralöl­ produkte, polycyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und Chlorkohlenwasserstoffe. Die Dekontaminierung von Erd­ aushub, Hafen- und Flußsedimenten stellt das Hauptanwen­ dungsgebiet des Verfahrens dar. Das Verfahren ist aber auch zur Dekontaminierung von Gleisschotter, Müllofen­ schlacke und dergleichen einsetzbar.

Es ist bekannt, Bodenkontaminationen auf thermischem Wege zu beseitigen. Das ausgehobene, kontaminierte Erdreich wird zunächst auf Temperaturen bis 500°C erhitzt, wobei Wasser und flüchtige Bestandteile verdampfen, und wird anschließend mit Temperaturen bis 1200°C beaufschlagt. Thermische Verfahren sind energieaufwendig und hinter­ lassen je nach Arbeitstemperatur mehr oder weniger organisch totes Erdreich. Schwermetallverbindungen können, von Quecksilber abgesehen, durch thermische Verfahren nicht aus dem Erdreich entfernt werden.

Neben thermischen Verfahren sind mikrobielle Abbauver­ fahren zur Beseitigung von Bodenkontamination bekannt. Der Bodenaushub wird in Mieten eingebracht, in denen durch Belüftung und Befeuchtung des Erdreiches Lebensbedingungen für einen mikrobiologischen Abbau der Kontaminationen geschaffen werden. Die mikrobiellen Verfahren arbeiten langsam. Auch die Beseitigung von Schwermetallverbindungen ist unbefriedigend.

Teils werden sie nicht vom Erdkorn gelöst, teils werden sie von den Mikroben inkorporiert, was später beim Ver­ rotten der Zellen zur erneuten Freisetzung der Schwer­ metallverbindungen führt.

Schließlich sind Waschanlagen bekannt, in denen ausgehobe­ nes Erdreich mit Wasser in Rührbehältern aufgeschlämmt und anschließend durch Flotation gereinigt wird. Das aus der Praxis bekannte Verfahren arbeitet mit hohem mechanischen Energieeintrag durch Rühren und einer kurzen Verweilzeit von 15 bis 30 Minuten im Mischaggregat. Wegen störender Schaumbildung können oberflächenaktive Substanzen nicht eingesetzt werden. Fest am Korn haftende oder mit dem Erdkorn verwachsene Schadstoffe, insbesondere poly­ cyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und Schwermetall­ verbindungen, lassen sich nur schlecht entfernen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß bei der anschließenden Flotation nicht nur die in wäßriger Phase befindlichen Kontaminanten, sondern auch ein erheblicher Feinstkornanteil aufgeschwemmt wird. Es entsteht stets ein sogenannter Flotationsschlamm, dessen Nachbehandlung außerordentlich schwierig ist und der deponiert werden muß. Je höher der Schluffanteil im Erd­ reich ist, um so größer ist die Flotationsschlammenge. Bei einem Schluffanteil von 35 bis 40% erreicht die Flota­ tionsschlammenge bereits die Masse des aufgegebenen Erd­ reiches.

Ausgehend von den geschilderten Nachteilen der bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein wirksames und ökologisch weitgehend umbedenkliches Ver­ fahren zur Beseitigung von Bodenkontaminationen anzugeben.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, wobei das zu reinigende Material in einem Waschbehälter eingebracht und mit in einem Waschflüssigkeitskreislauf geführten Wasch­ wasser beaufschlagt wird, welches Reinigungshilfsmittel enthält und den Waschbehälter von unten nach oben durch­ strömt. Vorzugsweise werden dem Waschwasser oberflächen­ aktive Substanzen und/oder Komplexierungsmittel als Reini­ gungshilfsmittel zugesetzt.

Eine gleichmäßige Strömungsbeaufschlagung des Waschbe­ hälterquerschnitts ist anzustreben. Zweckmäßig wird daher mit einem Waschbehälter gearbeitet, der einen unteren Verteilerboden, vorzugsweise in Form eines Filterbodens, aufweist. Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, wenn das Waschwasser als Filtrat eines an der Oberseite des Waschbehälters angeordneten, kontinuierlich arbeitenden Filters abgezogen wird, dessen Filterfläche in eine ober­ halb des zu reinigenden Materials sich bildende feststoff­ arme Flüssigkeitsschicht innerhalb des Waschbehälters ein­ taucht. Besonders geeignet sind Scheiben- und Trommel­ filter.

Bei feinkörnigem Schüttgut empfiehlt die Erfindung, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Waschwassers im Waschbe­ hälter so eingestellt wird, daß das Schüttgut ein Fließ­ bett bildet. Das Fließbett kann bei geringer Expansion nahe des Lockerungspunktes, der den Übergang zwischen Feststoffschüttung und Fließbett beschreibt, betrieben werden. Im Fließbett werden die Feststoffkörner umspült. Schlupfhaltiger Boden und teerölverklebtes Erdreich können durchspült und freigewaschen werden. Das Fließbett bewegt sich ruhig und ohne Lufteintrag, so daß eine Schaumbildung auch dann nicht auftritt, wenn dem Waschwasser hoch­ wirksame Tenside zugesetzt werden, die die Oberflächen­ spannung des Wassers unter die Oberflächenspannung der Kontaminanten senken. Das oberflächenaktive Substanzen enthaltende Waschwasser unterwandert den Kontaminantenfilm auf dem Erdkorn, wodurch die Kontaminanten vom Erdkorn abgelöst und im Waschwasser emulgiert werden. Dem Wasch­ wasser zugesetzte Komplexierungsmittel lösen wasserunlös­ liche Schwermetallverbindungen und bauen Schwermetallionen in das wasserlösliche Komplexmolekül ein. Die Schadstoffe verlassen den Waschbehälter mit dem behälteroberseitig ab­ gezogenen Waschwasser.

Wann es sich bei dem in den Waschbehälter eingebrachten Schüttgut um grobkörniges Material handelt, ist die Einstellung eines Fließbettes im Waschbehälter meist nicht erforderlich und kann der beschriebene Waschvorgang im Festbett durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist flexibel an Art und Menge der Kontamination anpaßbar. Weil das in den Wasch­ behälter eingebrachte Material aufsteigend durchströmt wird, sind störende Lufteinschlüsse ausgeschlossen und ist eine Wirkungsverstärkung dadurch möglich, daß der Inhalt des Waschbehälters mit Schallwellen, deren Wirksamkeit durch Lufteinschlüsse vermindert wäre, beaufschlagt wird. Durch eine Beschallung können auch Strömungstoträume innerhalb des zu reinigenden Materials, z. B. Poren und Kavernen in Schlacken oder porösen Steinen und Baustoffen, wirkungsvoll gereinigt werden. Bei feinteiligem Material sollte im Ultraschallbereich gearbeitet werden. Bei grobteiligem Material, z. B. Schotter, sind Schallwellen im niederfrequenten Bereich wirksamer. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Dekontamination von Erdaushub können durch im Ultraschallbereich auftretende Kavitationseffekte Mikrobenzellen zerstört werden, wobei in den Mikroben­ zellen inkorporierte Schwermetalle für die Komplexierung verfügbar gemacht werden. Eine solche Betriebsweise ist vorteilhaft einsetzbar zur Dekontamination von Fluß- und Hafensedimenten, in denen ein erheblicher Anteil an organischer Zellmasse mit inkorporierten Kontaminanten vorhanden ist.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß der aufwärts gerichteten Flüssigkeitsströmung im Waschbehälter eine Pulsationsbewegung überlagert wird. Durch eine Pulsa­ tion kann Zellmasse geringerer Dichte von schwererem Erd­ reich getrennt, mit dem Waschwasser ausgetragen, abfil­ triert und entsorgt werden. Eine Pulsation in Verbindung mit einer ausreichend großen Strömungsgeschwindigkeit des Waschwassers im Waschbehälter ermöglicht eine wirksame Abtrennung von organischer Zellmasse aus dekontaminiertem Erdreich. Die Verfahrensweise ist insbesondere bei der Reinigung von Fluß und Hafensedimenten vorteilhaft.

Nicht zum Stand der Technik gehörende Versuche haben ge­ zeigt, daß das mit Schadstoffen sich anreichernde Wasch­ wasser bei geeigneter Rezeptierung und mäßiger Kontami­ nation ohne Rückkontamination des Erdreiches im Kreislauf gehalten werden kann. Hat das Waschwasser einen vorge­ gebenen Kontaminationsgrad erreicht, wird das Waschwasser im Waschflüssigkeitskreislauf mit frisch aufbereitetem Waschwasser ausgetauscht. Das kontaminierte Waschwasser wird durch chemische und/oder physikalische Verfahren gereinigt und kann anschließend nach Zugabe von Reini­ gungshilfsmitteln wieder im Verfahren eingesetzt werden. Als Wasserreinigungsverfahren bieten sich chemische Ver­ fahren wie die Oxidation mit Wasserstoffperoxid und/oder UV-Licht und/oder Ozon mit anschließender Schwermetall­ abscheidung durch Fällung oder Ionenaustauscher an. Auch biologische Verfahren sind einsetzbar. Gereinigtes Wasser wird, nach Zusatz der benötigten Reinigungshilfsmittel, dem Waschflüssigkeitskreislauf wieder zugeführt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, einen Teilstrom des Waschwassers kontinuierlich oder intermittierend aus dem Waschflüssigkeitskreislauf auszuschleusen, zu reinigen und in den Waschflüssigkeitskreislauf wieder zurückzu­ führen.

Auch mehrstufige Waschvorgänge kommen in Betracht. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß in einem mehrstufigen Waschvorgang das in den Waschbehälter einge­ brachte Schüttgut in mehreren Waschgängen nacheinander mit unterschiedlichem Waschwasser beaufschlagt wird, wobei im ersten Waschgang ein Waschwasser mit hohem Gehalt an eingetragenen Schadstoffen und in den nachfolgenden Wasch­ gängen jeweils ein Waschwasser mit geringerem Schadstoff­ gehalt aus vorherigen Waschvorgängen eingesetzt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine weitere Ausführung eines Waschbehälters für die in Fig. 1 dargestellte Anlage.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist einen Waschbe­ hälter 1 mit Filterboden 2 und einen an den Waschbehälter 1 angeschlossenen Waschflüssigkeitskreislauf 3 mit einem Vorlagebehälter 4 für Waschwasser, einer Umwälzpumpe 5 und einem Spülwasserbehälter 6 auf. Erdaushub 7, welcher mit Schwermetallverbindungen und/oder organischen Schadstof­ fen, insbesondere Mineralölprodukten, polycyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen oder Chlorkohlenwasser­ stoffen, kontaminiert ist, wird in den Waschbehälter 1 eingebracht und mit Waschwasser beaufschlagt, welches oberflächenaktive Substanzen und/oder Komplexierungsmittel als Reinigungshilfsmittel enthält und den Waschbehälter 1 von unten nach oben durchströmt. Der Figur entnimmt man, daß das Waschwasser mit Hilfe der Umwälzpumpe 5 aus dem Vorlagebehälter 4 in eine filterbodenunterseitige Zulauf­ kammer 8 des Waschbehälters gepumpt wird, das zu reinigende Material 7 von unten nach oben durchströmt, oberhalb des Materials 7 eine feststoffarme Flüssigkeits­ schicht 9 bildet und in einer Überlaufrinne 10 des Waschbehälters 1 abfließt. Das an der Oberseite des Wasch­ behälters 1 abgezogene Waschwasser fließt zurück in den Vorlagebehälter 4. In einem Bypass zur Rückführleitung ist ein Feststoffabscheider 11, z. B. in Form eines Filters, vorgesehen. Bei störendem Feststoffaustrag aus dem Wasch­ behälter 1 können feinteilige Feststoffe aus dem in den Vorlagebehälter 4 zurückgeführten Waschwasser oder aus einem Waschwasserteilstrom abgetrennt und ggf. in den Waschbehälter 1 zurückgeführt werden.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Waschwassers im Waschbe­ hälter 1 wird so eingestellt, daß der in den Waschbehälter eingebrachte Erdaushub 7 ein Fließbett bildet.

An den Zulauf des Waschbehälters ist ein Pulsator 12 ange­ schlossen, durch dessen Bewegungen der aufwärts gerich­ teten Flüssigkeitsströmung im Waschbehälter 1 eine Pulsa­ tionsbewegung überlagert werden kann. Im Waschbehälter 1 ist ferner ein Schallsender 13 angeordnet, wodurch der Inhalt des Waschbehälters 1 mit Schallwellen, vorzugsweise im Ultraschallbereich, beaufschlagt werden kann.

Während des Waschvorganges reichern sich Schadstoffe im Waschwasser an. Um eine störende Aufkonzentrierung der Schadstoffe zu vermeiden, wird ein Teilstrom des Waschwas­ sers kontinuierlich oder intermittierend durch eine Leitung 14 aus dem Waschflüssigkeitskreislauf 3 ausge­ schleust, in einer nicht näher dargestellten Aufberei­ tungsanlage 15 gereinigt sowie mit Reinigungshilfsmitteln versetzt und anschließend einem an den Waschflüssig­ keitskreislauf 3 angeschlossenen Vorlagebehälter 16 für regeneriertes Waschwasser sowie von dort dem Wasch­ flüssigkeitskreislauf wieder zugeführt.

Nach vorgegebener Waschdauer bzw. nach Erreichen eines vorgegebenen Dekontaminierungsgrades wird das Waschwasser aus dem Waschbehälter 1 abgelassen und dem Vorlagebehälter 4 zugeführt. Es folgt eine abschließende Spülung des in den Waschbehälter 1 eingebrachten Materials 7 mit Wasser, welches keine Reinigungshilfsmittel enthält. Das zu Spül­ zwecken eingesetzte Wasser wird aus dem Spülwasserbehälter 6 entnommen, mit Hilfe der Umwälzpumpe 5 durch den Waschbehälter 1 gepumpt und fließt zurück in einen Auf­ fangtank 17. Nach Abschluß der Spülung wird das Wasser aus dem Waschbehälter 1 abgelassen und dem Spülwasserbehälter 6 zugeführt. Kontaminiertes Wasser aus dem Auffangtank 17 kann einer nicht näher dargestellten Wasserreinigungs­ anlage 18 zugeführt und anschließend als frisches Spül­ wasser in den Spülwasserbehälter 6 zurückgeführt werden. Die Dekontamination des Erdreichs ist mit der Spülung abgeschlossen, und das Material kann aus dem Waschbehälter 1 entnommen werden.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung des für die beschriebene Anlage geeigneten Waschbehälters 1. Im Bodenbereich des Waschbehälters 1 ist ein Verteilerrohr 19 für die gleichmäßige Strömungsbeaufschlagung des Waschbehälterquerschnitts vorgesehen. Das Waschwasser durchströmt das in den Waschbehälter eingebrachte Material 7 von unten nach oben und verläßt den Waschbehälter 1 als Filtrat eines an der Oberseite des Waschbehälters 1 angeordneten kontinuierlich arbeitenden Filters 20. Das Filter 20 ist im Ausführungsbeispiel als Scheibenfilter ausgebildet, dessen rotierende Filterflächen 21 in eine oberhalb des zu reinigenden Materials 7 sich bildende feststoffarme Flüssigkeitsschicht 9 innerhalb des Waschbehälters 1 eintauchen. Es versteht sich, daß auch Trommelfilter oder Vakuumbandfilter eingesetzt werden können.

Claims (11)

1. Verfahren zum Reinigen von Schüttgut, insbesondere von ausgehobenem Erdreich, welches mit Schwermetallver­ bindungen und/oder organischen Schadstoffen kontaminiert ist, wobei das zu reinigende Material in einen Wasch­ behälter eingebracht und mit in einem Waschflüssigkeits­ kreislauf geführtem Waschwasser beaufschlagt wird, welches Reinigungshilfsmittel enthält und den Waschbehälter von unten nach oben durchströmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit einem Waschbe­ hälter gearbeitet wird, der einen unteren Verteilerboden, vorzugsweise in Form eines Filterbodens, für die gleich­ mäßige Strömungsbeaufschlagung des Waschbehälterquer­ schnitts aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Waschwasser als Filtrat eines an der Oberseite des Waschbehälters angeordneten, kontinuierlich arbeitenden Filter abgezogen wird, dessen Filterfläche in eine oberhalb des zu reinigenden Materials sich bildende feststoffarme Flüssig­ keitsschicht innerhalb des Waschbehälters eintaucht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dem Waschwasser oberflächenaktive Substanzen und/oder Komplexierungsmittel als Reinigungshilfsmittel zugesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Waschwassers im Waschbehälter so eingestellt wird, daß das Schüttgut ein Fließbett bildet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Waschwassers im Waschbehälter so eingestellt wird, daß das Schüttgut ein Festbett bildet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der aufwärts gerichteten Flüssigkeitsströmung im Waschbehälter eine Pulsationsbewegung überlagert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Inhalt des Waschbehälters mit Schallwellen, vorzugsweise im Ultraschallbereich, beaufschlagt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Teilstrom des Waschwassers kontinuierlich oder inter­ mittierend aus dem Waschflüssigkeitskreislauf ausge­ schleust, gereinigt und in den Waschflüssigkeitskreislauf zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in einem mehrstufigen Waschvorgang das in den Waschbehälter eingebrachte Schüttgut in mehreren Waschgängen nach­ einander mit unterschiedlichem Waschwasser beaufschlagt wird, wobei im ersten Waschgang ein Waschwasser mit hohem Gehalt an eingetragenen Schadstoffen und in den folgenden Waschgängen jeweils ein Waschwasser mit geringerem Schad­ stoffgehalt aus vorhergehenden Waschvorgängen eingesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das in den Waschbehälter eingebrachte Schüttgut im Anschluß an die Reinigungswäsche mit Wasser, welches keine Reinigungs­ hilfsmittel enthält, gespült wird.