DE19545563A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von kontaminierten Stoffen in dampfförmiger, gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und fester Konsistenz - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von kontaminierten Stoffen in dampfförmiger, gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und fester KonsistenzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Stoffen in
dampfförmiger, gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und fester
Konsistenz sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
In vielen Betrieben z. B. der chemischen Industrie und den öffentlichen Kommunen bereiten
anfallende Klärschlämme enorme Probleme bei der Aufbereitung und Entsorgung. Oft
enthalten diese Schlämme hochgiftige, umweltbedrohende oder gesundheitsschädliche
Substanzen wie z. B. krebserregendes Dioxin. Die Kosten für die Erstellung und den Betrieb
der Anlagen bzw. Deponien für die Aufbereitung der Schlämme und ihrer Entsorgung sind
beträchtlich. In der Regel werden die kontaminierten Stoffe nur unzureichend
dekontaminiert. Außerdem besteht weiterhin durch die Einlagerung der Klärschlämme in
den Deponien ein Gefährdungspotential für die Umwelt fort. Es ist auch zunehmend
schwieriger für Kommunen, entsprechende Flächen für Deponien auszuweisen. Ähnliche
Probleme bestehen auch bei Prozeß und Flußschlämmen, bei Molekularsieben wie
Zeolithe, Aktivkohle sowie Trockenmittel wie z. B. Silikagel.
Nach der EP 92 918 228 ist ein Verfahren bekannt, durch das kontaminierte feste und
schüttfähige Stoffe auf einfache Weise so aufbereitet werden, daß verdampfungsfähige
Verunreinigungen aus dem Stoff entfernt werden und der gereinigte Stoff wieder seinem
bestimmungsmäßigen Einsatzzweck zugeführt wird.
Es besteht allerdings bislang kein Verfahren, das eine schnelle, effektive und
kostengünstige Aufbereitung, Entkeimung und Entsorgung von kontaminierten Stoffen in
dampfförmiger, gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und fester
Konsistenz ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie
eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens aufzuzeigen, durch das kontaminierte
Stoffe in dampfförmiger, gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und
fester Konsistenz effektiv aufbereitet und entkeimt werden und sicher entsorgt werden
können.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Anlage durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Anlage sind in
den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Nach der Erfindung erfolgt die verfahrenstechnische Stoffbehandlung zur Entgiftung,
Trocknung, Plastifizierung und Vergasung durch die Verwendung elektromagnetischer
Strahlungswellen, deren optimale Wellenlänge sich aus den physikalischen Daten der zu
bearbeitenden Stoffe ergibt. Die elektromagnetischen Wellen können z. B. Ultraschall, UV,
IR, Mikrowellen u. dgl. sein. Es kommt folglich zu einer Energieaufnahme der zu
behandelnden Stoffe, die je nach Eigenschaft des Stoffes oder dem gewünschten
Verfahrensziel in Stufen oder stufenlos in alle bekannten Aggregat- und Zwischenzustände
überführt werden können. Durch die Aufbereitung der Stoffe mit elektromagnetischer
Strahlung werden in den Stoffen die entsprechenden Resonanzfrequenzen der
enthaltenden Substanzen angeregt. Diese (Rotations-)Eigenfrequenzen der Moleküle der
Substanzen sind abhängig von den jeweiligen Molekülstrukturen. Bei Einkopplung von
elektromagnetischer Strahlung der spezifischen Resonanzfrequenz und zunehmender
elektromagnetischer Energie wird der Punkt erreicht, bei dem die angeregten
Molekülverbindungen aufbrechen. Es kommt folglich zu einer Verkokung des
kontaminierten Stoffes. Außerdem wird der Stoff getrocknet, da durch die Einkopplung von
elektromagnetischer Energie der Stoff erwärmt wird und somit Feuchtigkeit entweicht.
Insgesamt ergibt sich durch die Verkokung eine quantitative und qualitative Reduzierung
der kontaminierten Stoffe. Um eine Entzündung, Selbstentzündung oder vollständige
Verdampfung des verkokenden Stoffes zu verhindern, findet der Entkeimungsprozeß in
einer inerten Gasatmosphäre statt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur
Aufbereitung, Plastifizierung, Dekontaminierung, Entkeimung, Trocknung, Entkokung und
Vergasung von in Verfahrensprozessen z. B. der Holz-, Papier-, Druck- und chemischen
Industrie anfallenden Schlämmen, von Fluß- und Fäkalschlämmen, von Feststoffen wie z. B.
Kadavern und Krankenhausabfällen sowie von Gasmischungen, Dämpfen und granulat-
und pulverförmigen Stoffen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten
Anlage näher erläutert, die ein Prozeßschema für eine elektromagnetische Entkeimung von
kontaminierten Stoffen zeigt.
Die Anlage 1 besteht aus einer Aufbereitungskammer 2, die einen Einlaß für den
Stoffeingang 7 und einen Auslaß für den Stoffausgang 8 aufweist. Der zu
dekontaminierende und verkokende Stoff 17 wird mittels einer Stoffeintragsschleuse 9 in
die Aufbereitungskammer 2 eingeführt und über den Stoffausgang 8 aus der
Aufbereitungskammer 2 abgeführt. Vor Einführung des Stoffes 17 in die
Aufbereitungskammer 2 kann der Stoff 17 durch eine Sensoreinrichtung 3 wie z. B. ein
Feuchtemeßgerät oder dgl. hindurchgeführt werden. Nach Ausführung des Stoffes 17 aus
der Aufbereitungskammer 2 kann der aufbereitete, verkokte Stoff 17 in eine
Trennvorrichtung 5 eingebracht werden.
Die elektromagnetische Strahlung wird von einem Generator 4 erzeugt und in die
Aufbereitungskammer 2 eingebracht. Dies kann mittels eines Wellenleiters 19 erfolgen. Die
Wände der Aufbereitungskammer 2 und des Wellenleiters 19 sind derart ausgebildet, daß
sie für die elektromagnetische Strahlung undurchlässig sind und diese reflektieren. Die
Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung kann mittels Koppelsonden in die
Aufbereitungskammer 2 erfolgen, wobei die Aufbereitungskammer 2
Resonanzeigenschaften bezüglich der Strahlung aufweisen kann. Ein Gasbehälter 6 zur
Bereitstellung einer inerten Gasatmosphäre in der Aufbereitungskammer 2 ist mit dieser
über eine Leitung 14 und einem Ventil 15 verbunden. An die Aufbereitungskammer 2 kann
ein Wärmetauscher 13 oder dgl. mittels der Leitung 18 angeschlossen sein für einen
energetisch wirtschaftlicheren Betrieb der Anlage.
Die Sensoreinrichtung 3, die Trennvorrichtung 5, die Stoffeintragsschleuse 9 und die
Stoffaustragsschleuse 11 sind mit einem Prozeßrechner 16 verbunden. Zusätzlich ist eine
Verbindung des Prozeßrechners 16 mit dem Generator 4 und/oder dem Ventil 15 möglich.
Claims (17)
1. Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Stoffen in dampfförmiger,
gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und fester Konsistenz,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff (17) in einer Aufbereitungskammer (2) mit
elektromagnetischer Strahlung zur Verkokung beaufschlagt wird, wobei der Eintrag
der Strahlungsenergie in die Aufbereitungskammer (2) manuell oder automatisch von
einem Prozeßrechner (16) optimiert wird und die molekülspezifischen
Eigenfrequenzen der Substanzen in dem Stoff (17) durch die elektromagnetische
Wellen erregt werden, und der verkokte Stoff (17) durch eine Ausgangsschleuse aus
der Aufbereitungskammer (2) ausgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Strahlung Mikrowellen umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung
des Stoffes (17) mit elektromagnetischer Strahlung in der Aufbereitungskammer (2) in
einer Gasatmosphäre erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphäre in der
Aufbereitungskammer (2) inert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Strahlung an den Wänden der Aufbereitungskammer (2) reflektiert wird und/oder
konzentriert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verkokende Stoff
kontinuierlich in die Aufbereitungskammer (2) eingebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verkokende Stoff
chargenweise in die Aufbereitungskammer (2) gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gase aus der
Aufbereitungskammer (2) abgeführt werden und/oder in einer Kammer verbrannt und
zum Wärmetausch genutzt werden.
9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, mit einer zur
Aufnahme des zu verkokenden Stoffes (17) dienenden Aufbereitungskammer (2),
dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff (17) mittels einer Stoffeintragsschleuse (9) am
Stoffeingang (7) der Aufbereitungskammer (2) eingebracht wird, in der
Aufbereitungskammer (2) mit elektromagnetischer Strahlung aus einem Generator (4)
beaufschlagt wird, wobei die elektromagnetische Strahlung molekülspezifische
Eigenfrequenzen der Substanzen des Stoffes (17) aufweist, und der Stoff (17) nach
Verkokung am Stoffausgang (8) mittels einer Stoffaustragsschleuse (11) ausgebracht
wird.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffeintragsschleuse (9)
und Stoffaustragsschleuse (11) mit Antriebsmotoren (10, 12) angetrieben werden.
11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffeintragsschleuse (9)
eine Sensoreinrichtung (3) vorgeschaltet ist.
12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustragsschleuse
(11) eine Trennvorrichtung (5) nachgeschaltet ist.
13. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungskammer (2)
Wände aufweist, die für die elektromagnetische Strahlung undurchlässig sind und
diese reflektiert.
14. Anlage nach Anspruch 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem
Generator (4) erzeugte elektromagnetische Strahlung mittels eines Wellenleiters (19)
und/oder Koppelsonden in die Aufbereitungskammer (2) eingebracht wird.
15. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufbereitungskammer
(2) ein Gasbehälter (6) mittels einer Leitung (14) und eines Ventils (15)
angeschlossen ist.
16. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufbereitungskammer
(2) Mittel (18) zur Abführung von Gasen und/oder ein Wärmetauscher (13)
angeschlossen sind.
17. Anlage nach Anspruch 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozeßrechner (16)
mit der Sensoreinrichtung (3) und/oder der Stoffeintragsschleuse (9) und/oder der
Stoffaustragsschleuse (11) und/oder der Trennvorrichtung (5) und/oder dem
Generator (4) und/oder dem Ventil (15) verbunden ist.
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