DE19723607A1 - Verfahren und Vorrichtung zur mobilen nassmechanischen Sanierung schadstoffbelasteter Böden, Schlämme und Abwässer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum rückstandsfreien Abbau von mit organischen Schadstoffen sowie Schwermetallen belasteten Materialien, wie Böden, Schlämme und Abwässer, welche insbesondere in Bodenwäschen, Kläranlagen und in der Industrie anfallen.

Für eine Beseitigung von an Feststoffteilchen, wie Sand, Kies, Erdreich oder Schlamm anhaftenden Verschmutzungen in Form von organischen Schadstoffen ist es bekannt, chemische Reinigungsmittel, Wasserbad und eine mechanische Behandlung des mit dem Reinigungsmittel beaufschlagten Gutes einzusetzen (DE 32 13 279, DE 37 24 779).

Es ist weiterhin bekannt, daß bei derartigen momentan in industrieller Anwendung befindlichen Technologien zur Entsor­ gung von belasteten Abprodukten oder der Dekontamination sanierungsbedürftiger Flächen, die Abgabe hochkontaminierter Rückstände ein großes Problem darstellt und in vielen Fällen die Sondermülldeponierung erfordert.

Derartige hochbelastete Rückstände von gewaschenem Boden­ material fallen vielfach in Form von Abwässern oder Schlämmen an, so daß das Material zwar zu einem bestimmten Prozentsatz, der von der Granulometrie des zu behandelnden Bodens abhängt, gereinigt ist, aber ein tatsächlicher Schadstoffabbau nicht oder nur zum Teil - in Anlagen mit einer biologischen Stufe - er­ reicht wird und das Gefahrenpotential entsprechend der Bilanz nicht oder nur in geringem Maße verändert wird und wiederum eine Deponierung erforderlich ist.

Neben der Deponierung von kontaminierten Rückständen, die zunehmend auch Platz- und Sickerwasserbehandlungsprobleme mit sich bringt, ist besonders bei Schlämmen die Verbrennung, das Ausbringen auf landwirtschaftliche Nutzflächen oder die Biobeetbehandlung üblich.

Eine Verbrennung von belasteten Rückständen ist nicht nur aufgrund des hohen Wassergehalts der Schlämme energie- und damit kostenintensiv, sondern sie verlagert das Problem der Schadstoffbeseitigung nur vom Boden auf die Luft.

Die Ausbringung belasteter Rückstände auf landwirtschaftliche Nutzflächen setzt voraus, daß die Schlämme hygienisch einwandfrei sind und keine Schadstoffe enthalten. Diese Forderung ist gleichbedeutend damit, daß nur ein sehr geringer Anteil von kontaminierten Rückständen auf diese Weise verarbeitet werden kann.

Der Einsatz von Mikroorganismen bei der Dekontamination von Abfällen mittels Biobeet scheitert häufig am hohen Zeitauf­ wand und kann somit nur die Ausnahme bleiben.

Es stellt sich somit zunehmend die Forderung nach der Schaffung von Sanierungsanlagen, die den Erfordernissen einer "rückstandsfreien Technologie" Rechnung tragen.

Aufgabe der Erfindung ist es, schadstoffbelastete Böden oder andere Materialien wie Schlämme und Wässer von Kontamina­ tionen zu befreien und gleichzeitig einen vollständigen Abbau der Schadstoffe, die in die wäßrige Phase übertragen wurden, sowie eine Abreicherung von Schwermetallgehalten zu errei­ chen. Insbesondere sollen Schadstoffe der Kontaminations­ gruppen Phenole, halogenierte Kohlenwasserstoffe, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Infrarot-Koh­ lenwasserstoffe (IR-KW's), leichtflüchtige Kohlenwasser­ stoffe (BTEX), polychlorierte Biphenyle (PCB) und Pestizide vom zu behandelnden Material gelöst und beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 12 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Realisiert wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das aus der Bodenwäsche ausgetragene, belastete Prozeßwasser durch die Koppelung und Verschaltung mehrerer Naßoxidations­ stufen mit einer modular aufgebauten Extraktionsfiltration und einer ebenfalls modular aufgebauten Fermentationsstufe nahezu schadstofffrei aufgearbeitet werden. Daneben verläßt die Prozeßwasseraufbereitung eine Bodenfeinfraktion, deren prozentualer Anteil aus der kornspektralen Zusammensetzung des aufzuarbeitenden Materials resultiert.

Diese Bodenfeinfraktion besitzt die gleiche chemische Qualität wie das behandelte Waschwasser und kann unmittelbar vor Ort wieder eingebaut werden.

Durch diese Erfindung besteht die Möglichkeit mit einer einzigen mobilen Anlage, durch Kombination und Verschaltung von Prozeßstufenmodulen, eine jedem Kontaminationszustand und jeder Materialbeschaffenheit variabel angepaßte Dekontamina­ tion von Böden, Schlämmen und Abwässern vorzunehmen und auch einen tatsächlichen chemischen Schadstoffabbau durchführen zu können.

Zudem wurde überraschend mit der Kopplung beziehungsweise Kombination und Verschaltung der einzelnen Prozeßstu­ fen - Bodenwäsche; Extraktionsfiltration/Naßoxidation/Fällungs­ strecke; Bioreaktor; Prozeßwasserbereitstellung/Naßoxidation - ein Systemeffekt (Synergie) erzielt, der eine erhebliche Effektivitätssteigerung gegenüber den bekannten Einzelver­ fahren nachweist. Weiterhin wird durch die Entwicklung und Nutzung der Extraktionsfiltration die Wirksamkeit und Einsatzbreite der Photokatalyse entscheidend erhöht.

Aufgrund der angestrebten Mobilität und der modulartigen Auslegung der Vorrichtung sind Durchsatzleistungen zwischen 5-10 t/h Boden bzw. Schlamm möglich. Das Verfahren und die Vorrichtung sind damit vorzugsweise zur Sanierung kleinerer und mittlerer Kontaminationsfälle geeignet und flexibel einsetzbar, wobei die Anlage über Dieselaggregat sowie eine Kompressoranlage betrieben wird, so daß sie von der Energie­ versorgung her autark ist und nur einen Wasseranschluß benötigt. Ein entscheidender energiewirtschaftlicher Vorteil liegt in der "kalten Arbeitsweise", wodurch günstige spezifische Aufarbeitungspreise realisiert werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Schemazeichnungen Fig. 1 bis 3 näher erläutert.

Die Darstellung Fig. 1 zeigt den Komplettablauf einer Aufarbeitung von kontaminiertem Rückstand bis hin zum Prozeßwasser.

Die Fig. 2 stellt neben einer bekannten Schüttgutvorlage die erfindungsgemäße Vorrichtung einer Bodenwasch-/Siebtrommel dar.

Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung eines Extraktionsfilterpuffers in der Vorder-Schnitt-Ansicht.

Der komplette Verfahrensdurchlauf entsprechend Fig. 1 stellt die umfassenste Anwendungsvariante der Erfindung dar, bei dem kontaminiertes Erdreich oder andere schadstoffbelastete Materialien wie beispielsweise Schlämme mit Grobkorngehalten als Vorlage zum Einsatz kommen.

Das kontaminierte Bodenmaterial a wird im ersten Verfahrens­ schritt der Bodenwäsche 1, nach optimierter Rezeptur mit Wasser j und gegebenenfalls waschaktiven Substanzen 1 (Tenside) in der nach Fig. 2 entwickelten Waschtrommel durch ein ebenfalls optimiertes, den Bodenverhältnissen angepaßtes Zeitregime von Schadstoffen befreit, wobei der Waschprozeß durch Ultraschall unterstützt werden kann.

Wesentliches Grundmerkmal dieser Vorrichtung ist die Teilung des auf Gummiwalzen 8 rotierenden Trommelvolumens in eine rotierende Waschkammer 9 und einen im gleichen Takt rotieren­ den Siebraum 10, wobei in der Regel von einem Aufteilungs­ verhältnis 1/3 : 2/3 ausgegangen werden kann.

Die gleichmäßige Dosierung des erforderlichen Waschwassers erfolgt über eine in die Waschkammer 9 ragende Verteiler­ düseneinheit 11. Die erforderliche intensive Durchmischung von Bodenmaterial a und Waschwasser j wird durch entsprechend geformte Einbauten, wie Stifte, Bleche, Schare, innerhalb der Waschkammer 9 und dem Siebraum 10 gewährleistet.

Das Boden/Wassergemisch wird infolge der rotierenden Bewegung der Trommel mit ihren Einbauten ab einem bestimmten Füllgrad durch den in Längsrichtung (axial) verstellbaren Trommel­ zwischenring 12 in den Siebraum 10 übergeleitet. In diesem Teil der Trommel wird das Gemisch entsprechend dem eingesetz­ ten, wechselbaren Siebring 13 in eine gewaschene Bodengrob­ fraktion k und eine schluffhaltige Waschwassersuspension b getrennt.

Bei Erreichen eines bestimmten Füllgrades im Siebraum 10 gelangt die gewaschene Grobfraktion k durch die rotierende Bewegung der Trommel mit ihren Einbauten über einen Austrags­ kragen 14 nach außen. Diese anfallende Grobfraktion k ist gereinigt und kann dem Wiedereinbau zugeführt werden.

Die Waschsuspension b sickert durch die Aussparungen des Siebbelages 13 der Trommelwand in einen, die gesamte Länge des Siebraumes überspannenden Auffangtrichter 15, der gleichzeitig als Vorlage für die Exzenterscheckenpumpe 16 dient, welche nachfolgend die Förderung der Waschsuspension b in bereitstehende Pufferbehälter oder direkt zur Extraktions­ filtration 2 übernimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung der Wasch-/Siebtrommel nach Fig. 2 ist sowohl für den diskontinuierlichen als auch kontinuierlichen Betrieb einsetzbar. Der Neigungsverstell­ barkeit der Schwenkeinrichtung 17 kommt dabei eine wesent­ liche Bedeutung zu. So erfolgt beim Chargenbetrieb vorerst entsprechend der gewählten Verweilzeit eine waagerechte Misch- und Einwirkungsphase, ehe die Trennung von Grobfrak­ tion und Waschsuspension bei maximaler Neigung vorgenommen wird. Demgegenüber wird im Durchlaufbetrieb die gewählte erforderliche Verweilzeit über den Anstellwinkel und die Drehzahl der Trommel abgesichert.

An dieser Stelle des Verfahrenskonzeptes nach Fig. 1 können als zweite Anwendungsvariante der Erfindung auch belastete Schlammrückstände aus konventionellen Bodenwaschanlagen oder andere Industrieschlämme eingespeist und aufgearbeitet werden, so daß eine Deponierung vermieden wird.

Der Anlageneintritt erfolgt hierbei nach der Bodenwäsche 1 als Medienstrom Feinkorn-Waschwassersuspension b. Je nach TS-Gehalt (Trockensubstanzgehalt) der Rückstände wird möglicher­ weise lediglich ein Aufschlämmen vor der Einspeisung erforderlich.

Das in jedem Fall vorliegende Gemisch aus Feinkorn und Waschwasser b, als Schadstoffträger, wird in Pufferbehältern zwischengelagert und gelangt in die chemisch/biologische Aufarbeitungsstrecke. Am Beginn dieser Aufarbeitungsstrecke befindet sich nach Fig. 1 eine Verfahrensstufe, die aus zwei Teilen besteht, in der zum einen die recht wasserreiche Feinkorn-Waschwassersuspension b in der Extraktionsfiltra­ tion 2 über eine Batterie von Filtern eingedickt und auf die optimale Konsistenz für die Bioreaktoren gebracht und zum anderen das abgetrennte bestrahlungsfähige Waschwasser c unmittelbar der Naßoxidation 3 zugeführt und dort über eine Batterie aus Küvettenoxidatoren aufbereitet und zur Fällungsstrecke 23 weitergeleitet wird.

Wie aus der Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung des Extraktionsfilterpuffers nach Fig. 3 zu ersehen ist, wird die schluffhaltige Waschsuspension b aus der Bodenwäsche oder anderer Herkunft in den oberen Teil des Extraktionsfilter­ puffers der Extraktionsfiltration 2 eingebracht. Das Kernstück der Vorrichtung ist im unteren Teil trichterförmig als Pyramide oder Kegel ausgebildet, worin der Filter 18 mit einer Stützkonstruktion formschlüssig so verankert ist, daß ein schneller Wechsel entsprechend den chemischen und physikalischen Erfordernissen ermöglicht wird. Als Filter­ material kommen Metall-oder Kunststoffgewebe mit Poren- bzw. Maschenweiten von 20 bis 250 µm oder Vlies, zum Einsatz.

Während der Sedimentation wird über dem Filter 18 ein Filterkuchen ausgebildet und durch Druckluftzuführung 19 mit ringförmiger Verteilung und/oder Rührwerk 20 bei wahlweiser Intensität nur teilweise wieder in Schwebe überführt. Zur Sicherstellung eines bestrahlungsfähigen Waschwasserfiltrat­ ablaufs c sollte die Filterkuchenschicht nicht unterbrochen, gleichzeitig ein hoher Schluffanteil in Schwebe bleiben und ein möglichst intensiver Schadstoffübergang (Extraktion) von den Feststoffteilchen zum Waschwasser hin erreicht werden.

Der verfahrenstechnische Ablauf der Prozeßstufe aus Extrak­ tionsfiltration 2 und Naßoxidation 3 nach Fig. 1 besteht im Aufbrechen großer Moleküle, den Aromaten oder langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen, mit Einfluß auf die Verfügbarkeit solcher Schadstoffmoleküle. Es wird in dieser Verfahrensstufe erfindungsgemäß ein Totalabbau vermieden und eine Initialreaktion eingeleitet, welche den gesamten Abbau­ mechanismus zeitlich verkürzt und Einfluß auf den schnellen Schadstoffumsatz in den Bioreaktoren nimmt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Schaltung eines internen Kreis­ laufs, wodurch mit Oxidationshilfsmittel m versetztes und bestrahltes Waschwasser d in die Extraktionsfiltration zurückgeführt und dort der frische Suspensionszulauf b ver­ stärkt zur chemischen Reaktion angeregt wird. Desweiteren wird dieser Kreislauf bestrahltes Waschwasser d stets deutlich größer gehalten als die Abgabe des teilkontaminier­ ten Prozeßwassers f. Der Vorteil des modularen Aufbaus dieser zweiteiligen Verfahrensstufe ist die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Durchsatzmengen und Schadstoffkonzentra­ tionen.

Das Waschwasserfiltrat an bestrahlungsfähigem Waschwasser c wird erfindungsgemäß nach Fig. 3 mittels Membran- und/oder Exzenterschnecken- und/oder Kreisel-Pumpe 21 aus dem Extrak­ tionsfilterpuffer gesaugt und der Naßoxidation 3 zugeführt. Von dort wird ein kontinuierlicher Teilstrom des mit Oxida­ tionsmittel versetzten und bestrahlten Waschwasser-Filtrats d einerseits zur Reaktion in der Extraktionsfiltration 2 und zum anderen zum Schadstoffumsatz bereits in der Suspension teilkontaminiertes Prozeßwasser f zurückgeführt.

Der zur Mitte des Kegels bzw. der Pyramide nachrutschende Filterkuchen wird in schlammiger Konsistenz periodisch über einen Diffusor 22 aus dem Extraktionsfilterzentrum abgesaugt. Die Zugabe eines Oxidationshilfsmittels m (beispielsweise Wasserstoffperoxid oder Ozon erfolgt, wie aus Fig. 1 zu ersehen, wahlweise direkt in die Extraktionsfiltration 2 oder in den Kreislauf bestrahltes Waschwasser d oder vorzugsweise in den bestrahlungsfähigen Waschwasserstrom c zwischen den Verfahrensstufen Extraktionsfiltration 2 und Naßoxidation 3. Die Verweilzeit der Suspension in der Extraktionsfilterbat­ terie 2 wird derart gewählt, daß das Oxidationshilfsmittel m vollständig abreagieren kann. Ermöglicht wird die Einstell­ barkeit der Verweilzeit neben der Füllstandseinstellung auch durch die flexible Kopplung mehrerer Extraktoren in Parallel- und Reihenschaltung sowie die Variation des Kreislaufs bestrahltes Waschwasser d.

Dieser Verfahrensstufe ist ein Pufferbehälter nachgeschaltet, worin entweder nochmals die Möglichkeit des Restabbaus von Oxidationsmittel aus der Naßoxidation gegeben ist oder die eingedickte Suspension für die Bioreaktoren mit Impfkultur, Vitamin- und Minerallösung n versetzt wird. Mittels Dick­ stoffpumpen gelangt dieser geimpfte Schlamm e in die biologische Aufbereitungsstufe, dem Bioreaktor 4. Der Prozeßabschnitt - Bioreaktor - 4 ist ebenfalls modulartig aufgebaut, das heißt es sind Reaktorbatterien vorgesehen, wobei jedes Modul wiederum aus einzelnen Bioreaktoren besteht.

Je nach Umfang des zu behandelnden Schadenfalles (Konzentra­ tion, Gesamtmenge) wird die Bioreaktorstufe 4 mit einem flexiblen Durchsatz beziehungsweise die Einzelreaktoren mit einer variablen Verweilzeit betrieben. In den Bioreaktoren 4 erfolgt der Hauptschadstoffabbau aufgrund ökonomischer Gesichtspunkte.

Die vor- und nachgeschalteten Naßoxidationsstufen 3 und 6 werden zur Unterstützung der Biologie im Sinne von Einleiten der Reaktionsketten durch die für die Biologie geschwindig­ keitsbestimmende Initialreaktion eingesetzt und gewährleisten die Restzerstörung der Schadstoffe.

In der folgenden Prozeßstufe Entwässerung 5 werden die Abläufe aus den Bioreaktoren einer mechanischen Behandlung unterzogen. Es erfolgt eine zweifache Eindickung der Suspension g mit einer weitgehenden Entwässerung. Die zweite Eindickung als Abschluß der Schluffbehandlung wird mit einem bewährten Bandfilter durchgeführt und die wieder einbaufähige Feinstfraktion g des Bodens mit einem möglichst hohen TS-Ge­ halt aus dem Prozeß entnommen und über das abgetrennte Prozeßwasser i wird ein möglichst hoher Anteil an Restschad­ stoff aus der Suspension eliminiert.

In der Prozeßstufe Fällungsstrecke 23 für Schwermetalle werden dem teilkontaminierten Filtratwasserstrom f Komplexbildner zugesetzt und mögliche Schwermetallgehalte ausgeflockt.

An diesem Punkt des erfindungsgemäßen Gesamtverfahrens besteht nun die Möglichkeit, zum einen als Prozeßströme f und i das aus dem bisherigen Prozeßdurchlauf eines Bodens oder Schlammes anfallende teilkontaminierte Prozeßwasser einzu­ setzen oder zum anderen als dritte Variante der Erfindungs­ anwendung für die Ströme f und i oder auch in den Strom m ein fremdbezogenes, belastetes Abwasser einzuspeisen.

Die Verfahrensstufe - Prozeßwasserbereitstellung - besteht aus mehreren Behältern, wie Prozeßwasservorratsbehälter 7, in denen die Zwischenlagerung der Waschwässer vorgenommen und einer Naßoxidation 6, in welcher die Abschlußreinigung des Prozeßwassers durchgeführt wird.

Die Verfahrensweise in dieser Prozeßstufe wird in der Art gestaltet, daß in den Pufferbehältern das teilkontaminierte Prozeßwasser f aus der Naßoxidation 3 und das abgetrennte Prozeßwasser i aus der Entwässerung 5 über die Naßoxidation 6 gefahren werden, bis die Analysenwerte den erneuten Einsatz in der Bodenwäsche 1 oder die Abgabe in das Kanalnetz o oder den Vorfluter gestatten. Zwischen der Prozeßwasserbereit­ stellung und der Bodenwäsche 1 befindet sich eine Einspeise­ möglichkeit für Frischwasser p sowie diverse Spülanschlüsse zur Anlagenreinigung.

Ausführungsbeispiel

Mit dem erfindungsgemäßen Gesamtverfahren soll ein TR-KW-be­ lasteter und ein phenolhaltiger Boden sowie die dabei anfallenden Schlämme und Wässer dekontaminiert werden.

IR-KW-belasteter Bodenaushub mit 32% <= 1 mm und 21% <= 125 µm wird im Mischungsverhältnis Boden zu Wasser von 1 zu 2 gewaschen. Der Wasch-/Siebvorgang erstreckt sich über einen Zeitraum von ca. 30 min, währenddessen drei Teilwasser­ zugaben - für die Homogenisierungsphase, die Hauptwäsche und die Zusatzwäsche - erfolgen. Zu beachten ist, daß ca. 10% der Gesamtwassermenge für die 5-minütige Homogenisierung eingesetzt werden.

Die IR-KW-Belastung des gewaschenen Bodens wird von bis zu 4000 mg/kg TS auf < 100 mg/kg TS und damit unter den Holland­ listen-A-Wert zurückgeführt.

Die Korntrenngrenze des Bodenwaschens liegt bei ca. 300 µm, wobei dadurch ca. 25% des Bodens als Feinschluff ins Wasch­ wasser übergehen.

Die weitere Behandlung nach Fig. 1 (Eindickung, Bestrahlung und Biologie) der angefallenen Waschsuspension wird analog dem nachfolgend beschriebenem Beispiel einer phenolhaltigen Suspension durchgeführt.

Mit einer bis zu 180 mg/l phenolhaltigen Bodenwaschsuspension wird entsprechend der Erfindung eine mehrstufige Aufarbeitung durchgeführt. Der Trockensubstanzgehalt liegt bei max. 10% mit einer Körnung von max. 300 µm.

Erfindungsgemäß kam ein kegelförmiger Extraktionsfilter mit 80 µm-Metallgewebe für die Suspensionstrennung zum Einsatz.

Im zweiten Teil dieser Verfahrensstufe - der Naßoxidation - wird Wasserstoffperoxid in einer Zusatzmenge von 0,8 l/h verwendet. Die UV-Strahlerleistung wird bei ca. 10 KW eingestellt.

Im Rahmen des Durchlaufens der Verfahrensstufe Extraktions­ filter/Naßoxidation wird unter diesen Bedingungen die Redu­ zierung der Phenolbelastung um bis zu 67% des Ausgangswertes erzielt. Bei einem Durchsatz von ca. 150 l/h an bestrahlungsfähigem Waschwasser wird somit ein stündlicher Schadstoffumsatz von ca. 18 g erreicht.

Die erfindungsgemäß aus dem Extraktionsfilter gewonnene, dickflüssige und mit bestrahltem Filtrat durchspülte Schlammphase weist einen Trockensubstanzgehalt von ca. 40% und eine Phenolbelastung von ca. 1400 mg/kg TS auf, bevor die Dekontamination im Bioreaktor eingeleitet wird.

Zu Beginn dieser Behandlung erfolgt einmalig Belebtkultur­ zugabe in Höhe von ca. 10% der Vorlagemenge. Mittels ständiger Belüftung wird ein im Bereich der Sättigungsgrenze liegender Sauerstoffgehalt von 7 bis 8,5 mg/l abgesichert. Der pH-Wert wird bei 8 bis 8,3 und die Temperatur bei max. 30°C gehalten.

Die Zugaben an Vitaminen und Mineralen erfolgen alle 48 h in Höhe von 15 bis 45 ml/20 l Schlamm. Nach erfindungsgemäßem Durchlauf der Bioreaktorstufe wurde die Phenolkontamination im Laufe weniger Tage auf ca. 34% des Ausgangswertes gesenkt. Die weitere Behandlung der bei der Extraktionsfiltration/Naß­ oxidation und der Biologie/Entwässerung angefallenen, teilkontaminierten Prozeßwässer wird analog dem nachfolgend beschriebenem Beispiel durchgeführt.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird klares, mit bis zu 8 mg Phenol/l belastetes Abwasser aus einer Bodenwaschanlage in der Verfahrensstufe Extraktions­ filtration/Naßoxidation behandelt.

Der Transmissionsgrad liegt für eine effektive Bestrahlung in der Naßoxidation bei < 90%.

Ein kegelförmiger Extraktionsfilter, bestückt mit Metallge­ webe kommt als Misch- und Pufferbehälter zum Einsatz. In den Waschwasserstrom zwischen Filter und Oxidationsreaktor wird stündlich ca. 15 l Wasserstoffperoxid als Oxidationshilfs­ mittel zugegeben.

Die Leistung der UV-Strahler liegt bei etwa 10 KW. Entsprechend dem Abwasserdurchsatz und dem wirksamen Anlagen­ volumen beträgt die Verweilzeit ca. 0,8 h.

Mit der Reduzierung der Phenolkonzentration von 7,25 auf 0,55 mg/l wird die Abbaumöglichkeit von bis zu 92% nachge­ wiesen. Dies entspricht bei der gefahrenen Pilotanlagenkapa­ zität von ca. 1,2 m³/h einem Schadstoffumsatz von ca. 8 g/h.

Bezugszeichenliste

1

Bodenwaschanlage

2

Extraktionsfiltration

3

Naßoxidation

4

Bioreaktor

5

Entwässerung

6

Naßoxidation

7

Prozeßwasservorratsbehälter

8

Gummiwalzen

9

Waschkammer

10

Siebraum

11

Verteilerdüseneinheit

12

Trommelzwischenring

13

Siebring

14

Austragskragen

15

Auffangtrichter

16

Exzenterschneckenpumpe

17

Schwenkeinrichtung

18

Filter

19

Druckluftzuführung

20

Rührwerk

21

Pumpe

22

Diffusor

23

Fällungsstrecke
a kontaminierter Boden
b Feinkorn-Waschwassersuspension
c bestrahlungsfähiges Waschwasser
d bestrahltes Waschwasser
e geimpfter Schlamm
f teilkontaminiertes Prozeßwasser
g einbaufähige Feinstfraktion
h Prozeßwasser
i abgetrenntes Prozeßwasser
j Wasser
k einbaubare Grobfraktion
l waschaktive Substanzen
m Oxidationshilfsmittel
n Vitamin- und Minerallösung
o Kanalnetz
p Frischwasser

Claims (29)

1. Verfahren zur mobilen Sanierung schadstoffbelasteter Böden, Schlämme und Abwässer mit nachgeschaltetem Schadstoffabbau, unter Verwendung von Puffertanks sowie Labor- und Steuereinrichtungen, wobei im Fall der Aufarbeitung von kontaminiertem Bodenmaterial eine naßmechanische Bodenwäsche unter Einsatz von waschaktiven Substanzen dem Verfahren vorangeht, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination naßmechanische Bodenwäsche und/oder Extraktionsfiltration und/oder photo­ katalytische Oxidation und/oder Schwermetallfällung und/oder mikrobiologischer Schadstoffabbau mittels modulartig ausgelegten, bedarfsweise zusammenstellbaren Einheiten in Verbindung mit Puffertanks, Leitungsverbund, Labor-, Steuer- und Austragseinrichtungen auf mobiler Basis vorgenommen und nachfolgend das sanierte Material wieder eingebaut wird,

• - indem zu reinigendes Bodenmaterial unter üblicher Zugabe von waschaktiven Substanzen in eine Wasch-/Siebtrommel gelangt, dort die Schadstoffe abgelöst, wobei einerseits das belastete Waschwasser mit dem Feinschluff aufgefangen und bevorzugt über Zwischenlagerung in einem Puffertank der Extraktionsfiltration zugeführt und andererseits die Grobfraktion einbaufähig ausgetragen wird,
• - indem das Gemisch aus Feinschluff und Waschwasser oder solcher schadstoffbelasteter Schlamm einer Extraktions­ filtration zugeleitet und dort die Suspension bekannterweise in mit Schadstoffen belastetes Waschwasser und den Feinschluff getrennt werden, wobei das Waschwasser oder zu behandelndes Abwasser einer sofortigen, ebenfalls üblichen, intensiven Bestrahlung mit UV-Licht sowie einer Fällung unterzogen und der Pufferung der Prozeßwasseraufbereitung zugeführt wird, während die Feinsande separiert und der Anmaischung für die biologische Aufbereitungsstufe zugeführt werden,
• - indem die eingedickte Schadstoffmaische mit Impfkultur versetzt und nachfolgend in einer Rührreaktorkaskade einer bekannten biologischen Schadstoffumsetzung unterzogen wird, wobei einerseits ein kontinuierliches Einschleusen noch unbehandelter Schadstoffsuspension sowie andererseits ein diskontinuierliches Austragen des auf die zulässige Schad­ stoffbelastung entkontaminierten Schlammes vorgenommen wird,
• - daß die aus der der Materialwäsche nachfolgenden Extraktionsfiltration/Naßoxidation und die aus der nach dem Bioreaktor folgenden Entwässerung resultierenden, stark- oder restkontaminierten Wässer in mehreren Pufferbehältern gesammelt und nachfolgend chargenweise einem weiteren Naßoxidationsreaktor zugeführt und intensiv im Bestrahlungs­ kreislauf üblicher UV-Strahlung ausgesetzt werden, bis nach Messung und Bewertung der Schadstoffbeladung eine Zuleitung zur Materialwäsche oder ein Einleiten in das Abwassernetz vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Waschung und fortlaufende Fraktionstrennung von kontaminiertem Material in einer durchgehenden Wasch-/Siebtrommel vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der notwendigen Verweilzeit des zu reinigenden Materials die Neigung der Wasch/Siebtrommel variabel eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material über eine übliche Schurre in den rotierenden Waschteil der Waschtrommel eingetragen und Waschwasser über eine in den Waschteil ragende Düseneinheit eingebracht wird und mittels stift­ förmiger Einbauten über den Umfang des Waschteils eine intensive Durchmischung vorgenommen und diese Mischung aus Waschwasser und Material kontinuierlich in den Siebraum übergeleitet wird, wo diese entsprechend dem eingesetzten Siebring in eine gewaschene Grobfraktion und eine schluff­ haltige Waschwassersuspension getrennt und die gewaschene Fraktion entsprechend dem Füllgrad des Siebraumes kontinuierlich ausgetragen und die Waschsuspension unter dem Siebraum gesammelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschwassersuspension kontinuierlich einer Extraktionsfiltration/Naßoxidation zugeführt und in eine klare Filtratphase abgetrennt wird, die sofort einer UV-Lichtbestrahlung unter Einsatz eines Oxidationsmittels ausgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bestrahlte klare Filtratphase unter Zugabe von üblichen Komplexbildnern durch eine Fällungsstrecke, unter Abreicherung der Schwermetallkonzen­ tration, geführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem Waschwasserzulauf ein kontinuierliches Ausschleusen von klarem Filtrat in Pufferbehälter erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ständiger innerer Filtrat­ umlauf zwischen Extraktionsfilter und Naßoxidation aufrechterhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Filtratumlauf so gewählt wird, daß dieser immer deutlich über dem Waschwasser­ zulauf beziehungsweise der ausgeschleusten Filtratmenge liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid und/oder Ozon sowie Sauerstoffatome und/oder Hydroxylradikale zum Einsatz kommen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsmittelzudosierung in den inneren Filtratumlauf zwischen Extraktionsfilter und Naßoxidation oder direkt in den Waschwassersuspensionszulauf oder den Extraktionsfilter vorgenommen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verfahrensstufen in mobiler Bauart auf einer oder mehreren fahrbaren Einheiten in modularer Anordnung durchlaufen werden, wobei die verschie­ denen Moduleinheiten dem speziellen Anwendungsfall zugeordnet, auswechsel- und austauschbar sind und in Reihe und/oder parallel betrieben werden.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bedarfsweise zusammenstellbar Bodenwaschanlage (1) und/oder Extraktionsfiltration (2) und/oder Naßoxidationsstufen (3), (6) und/oder Fällungs­ strecke (23) und/oder Bioreaktor (4) mit Leitungsverbund, Labor-, Steuer- und Austragseinrichtungen modulartig auf einer oder mehreren fahrbaren Einheiten montiert ist, indem der Bodenwaschanlage (1), bestehend aus Eintragseinrichtung, Trommel mit Waschkammer (9) und Siebraum (10) sowie Austragseinrichtungen, eine Extraktionsfiltration (2) mit Naßoxidationsstufe (3) nachgeschaltet ist, welche einerseits mit einem Bioreaktor (4) mit nachfolgender Entwässerung (5) und andererseits über eine Fällungsstrecke (23) mit einer weiteren Naßoxidationsstufe (6) verbunden ist und die Leitungen für Prozeßwasserströme in einem Prozeßwasser­ vorratsbehälter (7) zusammengeführt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschkammer (9) und der Siebraum (10) der Bodenwaschanlage (1), als Trommel ausgebildet, auf Gummiwalzen (8) im gleichen Takt rotieren.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Waschkammer (9) und Siebraum (10) ein axial verstellbarer Trommelzwischenring (12) angeordnet ist, der mit der Wasch-Sieb-Trommel (9), (10) fest verbunden ist und Leitbleche aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens von Waschkammer (9) zu Siebraum (10) wie 1/3 zu 2/3 ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Materialeintrages in die Waschkammer (9) eine in die Waschkammer (9) hineinreichende Verteilerdüseneinheit (11) für Wasser angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschkammer (9) und der Siebraum (10) in den Innenraum ragende Einbauten, wie Stifte, Bleche Scharen, aufweisen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Siebkammer (10) ein mittels Nuten fixierter Siebring (13) angebracht ist, der nach Entfernen des Trommelzwischenringes (12) entsprechend den Erfordernissen der Fraktionstrennung wechselbar ausge­ führt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Trommel ein Auffangtrichter (15) für Waschsuspension so angebracht ist, daß dieser über die gesamte Länge und die halbe Höhe des Siebraumes (10) reicht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden des Auffang­ trichters (15) eine Exzenterschneckenpumpe (16) für ablaufende Waschsuspension befindet, welche über eine Rohrleitung mit der Extraktionsfiltration (2) verbunden ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Wasch-Sieb-Trommel mittels einer hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Schwenkeinrichtung (17) komplett neigungsverstellbar gelagert ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Extraktionsfilter (2) im unteren Teil eine Kegel- oder Pyramidenform aufweist und über dem Boden der Filter (18) angeordnet ist, dessen wirksame Filterfläche der Mantelfläche des Extraktionsfilters (2) folgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial für den Filter (18) im Extraktionspuffer aus Metall oder Kunststoff besteht und auf Stützkonstruktion oder Stützgewebe aufliegt, vorzugsweise ein Metall- oder Kunststoffgewebe mit Maschen­ weiten von 20 bis 250 µm oder ein Vlies ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 13, 22 und 23 dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial des Filters (18) formschlüssig mit der Stützkonstruktion verbunden und leicht wechselbar angebracht ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Extraktionsfilter (2) eine Druckluftzuführung (19) zentral bis oberhalb des Filters (18) in einer Ringleitung geführt und/oder ein Rührwerk (20) oberhalb des Filters (18) angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Extraktions­ filters (2) mindestens eine Pumpe (21) für klare Filtratphase angeordnet ist, welche als Membran- und/oder Exzenter­ schnecken- und/oder Kreiselpumpe ausgebildet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Extraktionsfilter (2) zentral über dem Filter (18) ein Diffusor (22) für überwiegend feste Bestandteile (Filterkuchen) mit Verbindung zum Bioreaktor (4) installiert ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Apparat/Behälter der jeweiligen Verfahrensstufe,

• - Bodenwäsche (1),
• - Extraktionsfiltration (2)/Naßoxidation (3)/Fällungsstrecke (23)
• - Bioreaktor (4)
• - Prozeßwasserbereitstellung/Naßoxidation (6)

zusammen mit Fördereinrichtungen und Stellgliedern in einem Metallrahmengitter kompakt untergebracht ist und ein bau­ kastenförmiger Auf- und Abbau einschließlich mit anderen Gittern in einer verschraubbaren Form auffahrbaren Einheiten zusammengestellt ist.