DE2461640B2

DE2461640B2 - Verfahren zur Ablagerung von MIiH

Info

Publication number: DE2461640B2
Application number: DE2461640A
Authority: DE
Inventors: Jesse R. Conner; Ronald J. Polosky
Original assignee: Chemfix Inc Pittsburgh Pa (vsta)
Current assignee: Chemfix Technologies Inc Kenner La Us
Priority date: 1974-01-02
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2461640A1; NL175168B; CA1030305A; FR2256114B1; DK145327B; NL175168C; SE7415637L; JPS5098132A; NO142213C; US3841102A; AU7632474A; ES433476A1; IT1028132B; NL7416830A; JPS542022B2; DK668774A; DK145327C; ZA747926B; NO142213B; FR2256114A1

Description

Aus der DT-OS 21 00 627 ist es bekannt, Abfälle mit einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallsilikat und einem Silikathärtemittel zu versetzen und die so behandelten Abfälle dann abzulagern. Es hat sich gezeigt, daß dabei Abfälle so verändert werden, daß die Auslaugflüssigkeiltn wesentlich weniger Schadstoffe enthalten.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß ein solchermaßen behandelter Abfall dazu in der Lage ist, auch Auslaugstoffe aus Müll weitgehend zu beseitigen. Wenn man also beispielsweise über einen in der beschriebenen Weise behandelten Abfall Müll ablagert, so werden die Schadstoffe, die aus dem Müll herausgelaugt werden, durch den behandelten Abfall abgefangen.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur Ablagerung von Müll durch Behandeln eines Abfalls mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilikats und einem Silikatabbindemittel, das mehrwertige Metallionen enthält, so daß das Silikat und das Abbindemittel chemisch miteinander reagieren und das Gemisch in ein konsolidiertes, chemisch und physikalisch

ίο stabiles eraartiges Material übergeführt wird, das in Wasser weitgehend unlöslich ist und bei welchem die Verunreinigungsstoffe in festem Silikat eingeschlossen sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß Müll und behandelter Abfall in Kontakt miteinander auf

is einem Platz in solcher Weise abgelagert werden, daß zunächst auf dem Platz eine behandelten Abfall enthaltende Grundschicht hergestellt und auf dieser der Müll abgelagert wird, so daß die Auslaugstoffe aus dem Müll durch den behandelten Abfall perkolieren.

Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung wird ein Platz ausgewählt, auf welchem Müll abgelagert werden soll, worauf er dann für den Müll vorbereitet wird. Diese Vorbereitung besteht darin, daß man über dem Platz eine Grundschicht aus Abfall ausbreitet, der so behandelt worden ist, daß er keine Verschmutzungsstoffe mehr abgibt und für eine endgültige Beseitigung geeignet ist. Damit ist gemeint, daß er den üblichen Umweltschutzstandards entspricht und keiner weiteren Behandlung bedarf. Diese Schicht aus behandeltem

jo Abfall ist im allgemeinen etwa 30 cm stark oder dick. Dieses Material wird dadurch erhalten, daß man Haushalts- oder Industrieabfall, entweder im flüssigen, halbflüssigen oder kleinteiligen festen Zustand, mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilikats und einem Silikatabbindemittel mischt. Es sind zwar auch Kaliumsilikat und Lithiumsilikat geeignet, wegen der Verfügbarkeit und der Kosten wird jedoch Natriumsilikat bevorzugt. Das Silikatabbindemittel muß mehrwertige Metallionen enthalten. Geeignete Abbindemittel sind Portland-Zement, Kalk, Gips und Kalziumcarbonat, da sie am billigsten und am leichtesten verfügbar sind. Von diesen wird Portland-Zement bevorzugt. Er ist in der Anwendung billig und leicht in großen Mengen verfügbar. Auch ist seine Reaktion mit dem Silikat leicht zu kontrollieren. Die Anteile an Silikat und Abbindemittel werden so gewählt, daß die daraus resultierende chemische Reaktion das flüssige Gemisch in ein erdartiges festes Material überfuhrt, das chemisch konsolidiert und physikalisch stabil ist. Im

so allgemeinen wird die Menge des Alkalimetallsilicatabbindemittels weniger als 10Vol.-% des Gemischs betragen. Das erdartige Material ist in Wasser weitgehend unlöslich, was bedeutet, daß seine Auslauggeschwindigkeit praktisch Null oder bedeutungslos gering ist. Die Umweltverschmutzungsstoffe im Abfall werden in dem verfestigten Silicat, das sich nicht auflöst, zurückgehalten. Ein in dieser Weise behandelter Abfall ist für die Ablagerung sehr gut geeignet, da er strukturell fest ist und keine Umweltverschmutzung

bo ergibt. Bei der Anwendung der Erfindung wird aber der so behandelte Abfall nicht für diesen Zweck, sondern zur Verbesserung der Eigenschaften der aus üblichem Müll ausgelaugten Stoffe verwendet, so daß sie keine Umweltschutzprobleme mehr aufwerfen.

b5 Nachdem das behandelte Abfallmaterial über das als Ablagerungsplatz vorgesehene Land ausgebreitet worden ist, wird Müll angefahren und auf dieser Grundschicht abgelagert. Je Tag werden etwa 180 bis 240 cm

Müll abgelagert, wodurch eine Schicht gebildet wird, die ungefähr 6- bis 8mal so dick ist wie die Grundschicht. Hierauf muß sie abgedeckt werden. Wenn mehr Müll aufgetürmt werden soll, dann kann am nächsten Tag auf das Abdeckmaterial weiterer Müll abgelagert werden. In einem solchen Fall hat das Abdeckmaterial eine weitere Schicht des oben beschriebenen behandelten Abfalls mit einer Dicke von mindestens ungefähr 15 cm zu sein. Der behandelte Abfall kann auch als oberste Abdeckung Tür den Müll verwendet werden, wenn Müll bis zur gewünschten Höhe aufgehäuft worden ist.

Ein in der beschriebenen Weise abgelagerter Müll, der mit Schichten aus behandeltem Abfall durchzogen ist, gibt Auslaugstoffe mit wesentlich besseren Eigenschaften ab, da nämlich die Auslaugstoffe durch den behandelten Abfall hindurchtröpfeli. bzw. hindurchperkolieren. Diese Verbesserung der Eigenschaften ist eine Folge der Reaktion der herausgelaugten Stoffe mit dem behandelten Abfall, so daß dann, wenn die ausgelaugten Stoffe den Müll verlassen, sie so weit »neutralisiert« sind, daß sie keine Umweltverschmutzungsprobleme mehr aufwerfen. Diese unerwarteten Ergebnisse haben große kommerzielle Bedeutung. Es werden nicht nur die mit Müll verbundenen Auslaugprobleme gelöst, sondern der behandelte Abfall wird auch selbst zu einem brauchbaren Produkt, das anstelle von Erde als Abdeckmaterial für Müll verwendet werden kann. Dies ist besonders wichtig, wenn geeignete Erde nicht zur Verfugung steht. Der behandelte Abfall kann vom Abfallerzeuger ohne Transportkosten für ihn zum Müllbeseitigungsbetrieb gebracht werden. Es ist aber auch möglich, daß der Abfallerzeuger selbst das behandelte Material an den Müllbeseitigungsbetrieb verkauft.

Zwar stehen verhältnismäßig wenig Daten über die Verwendung verschiedener Erden zur Entfernung von Abfallbestandteilen zur Verfügung, aber die verfügbaren Daten geben ein Anzeichen dafür, daß bei Verwendung des hier beschriebenen behandelten Abfalls bessere Resultate erhalten werden als bei Verwendung von Erde. Dies gilt nicht nur hinsichtlich der Metallionen, sondern es wurde überraschenderweise auch gefunden, daß die Verringerung der verschiedenen Stickstofformen und des COD (chemischer Sauerstoffbedarf) beträchtlich besser sind, als sie bei ähnlichen Versuchen für eine Erdperkolation berichtet werden. Überraschend war auch die Tatsache, daß gemäß der Erfindung 96 bis 97 % des COD in den Auslaugstoffen entfernt werden, wogegen berichtet wird, daß eine intensive Behandlung mit Aktivkohle nur ungefähr 50 bis 55% des CDO entfernt. Erfahrungen bei der Verwendung der Erdbewegungsmaschinen ergaben, daß die physikalischen Eigenschaften des behandelten Abfalls in etwa denjenigen der verschiedenen Erdtypen entspricht, die normalerweise bei der Müllablagerung verwendet werden.

Ein Beispiel eines Industrieabfalls, der gemiitt der Erfindung behandelt wurde, wurde aus einer Stahlbehandlungsanlage in Illinois erhalten. Der Abfall war der Schlamm aus dem Abfallbehandlungsverfahren, bei dem verdünnte Beizenspülflüssi»keiten neutralisiert werden. Es waren auch andere ^chlammstoffe aus dem Wasserspeisesystem der Anlage und aus dem Abwassersystem vorhanden. Die Bestandteile des Ausgangsschlamms die analysiert wurden, und ihre Mengen sind in den ersten beiden Spalten der folgenden Tabelle I zu sehen.

Tabelle I

Industrieabfall

Bestandteile des Ausgangsjchlamms

Analyse der Auslaugstoffe des behandelten Abfalls

entsprechend 254 cm Wasser

Eisen

Mangan

Nickel

Zink

Kupfer

Gesamtes Chrom

7,200 ppm

34 ppm
112 ppm
162 ppm
126 ppm

51 ppm

<0,10ppm <0,10ppm <0,10ppm <0,10ppm <0,10ppm <0,10ppm

Der Ausgangsschlamm wurde mit einer wäßrigen Lösung von Natriumsilicat und Portland-Zement gemischt, wobei letzterer das Silicatabbindemittel, das mehrwertige Metallionen enthält, darstellte. Die resultierende chemische Reaktion überführte das flüssige Gemisch rasch in ein erdartiges Material, das chemisch und physikalisch stabil und in Wasser weitgehend unlöslich war. Ein Teil dieses erdartigen Materials wurde einem Auslaugtest unterworfen, um die Zusammensetzung der ausgelaugten Stoffe zu bestimmen. Bei diesem Test wurde das behandelte Abfallmaterial in eine rohriormige Kolonne eingepackt, und zwar über etwa 2,5 cm eines inerten Fasermaterials. Der Raum über dem behandelten Material in der Kolonne wurde mit destilliertem Wasser gefüllt, welches durch das Material laufen gelassen wurde. Das aus dem erdartigen Material herauskommende Wasser enthielt die Auslaugstoffe und wurde gesammelt. Wenn ein Auslaugmaterial entsprechend 254 cm Grundwasser, das hindurchperkoliert war, aufgefangen worden war, wurde es analysiert, um die Konzentration der herausgelaugten Bestandteile zu bestimmen. Die Resultate sind in der rechten Spalte der obigen Tabelle in ppm angegeben. Es ist ersichtlich, daß im Auslaugwasser weniger als '/|₀ ppm eines jeden der aufgeführten Bestandteile vorhanden waren. Dies bedeutet, daß diese Bestandteile im ausgelaugten Wasser vernachlässigbar und damit unschädlich waren. Mit anderen Worten heißt das, die Verschmutzungsstoffe wurden im behandelten Abfall festgehalten, so daß dieser sicher abgelagert werden konnte.

Eine Menge des Müllauslaugwassers wurde dann analysiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

Tabelle II	nicht	Analyse nach der Per- I
	behandeltes	kolierung durch behänd- §
Auslaugwasser	Auslaugwasser	delten Industrieabfall I
	720 ppm	entsprechend % Verringe- \|
	3,2 ppm	254 cm Aus- rung der \|
Bestandteile	87 ppm	laugwasser Bestandteile \|
	42 ppm	< 0,10 ppm 99,99
	1 200 ppm	< 0,50 ppm 84,0
Eisen	3,8 ppm	< 0,10 ppm 99,9
Mangan		<0,10 ppm 99,8
Nickel		< 0,10 ppm 99,99
Zink	< 0,25 ppm 93,0
Kupfer
Gesamies
Chrom

Fortsetzung

Auslaugwasser

Bestandteile nicht

behandeltes
Auslaugwasser

Analyse nach der Perkolierung Jurch behanddeller; Industrieabfall

entsprechend % Verringe-254 cm Aus- rung der
laugwasser Bestandteile

Cyanid 2,1 ppm <0,I0ppm 99,5

NH₃-N 375 ppm 110 ppm 71,0

NO₃-N 2,4 ppm <0,25ppm 90,0

COD etwa etwa 97,0

38 000 ppm 1000 ppm

15

Eine weitere Charge des gleichen behandelten Abfalls, wie er in Tabelle I bezeichnet ist, wurde dann dem gleichen Auslaugtest wie oben unterworfen, außer daß anstelle des Auslaugwassers destilliertes Wasser verwendet wurde, um zu sehen, we/che Wirkung der behandelte Abfall auf das Auslaugwasser besitzt. Die Resultate sind in der dritten und vierten Spalte der Tabelle II angegeben. Sie sind überraschend und unerwartet, da ersichtlich ist, daß das Auslaugwasser, welches den behandelten Abfall verließ, aufgrund des Durchgangs durch den behandelten Abfall stark verbesserte Eigenschaften aufwies, wobei die: meisten Bestandteile nachher nur mehr eine Konzentration eines kleinen Bruchteils eines ppm aufwiesen. Die Konzentrationen der anderen Bestandteile wurden jo ebenfalls stark verringert. Diese Verringerungen springen klar ins Auge, wenn man die prozentuale Herabsetzung der Konzentration der Tabelle II beachtet. Die Daten in den beiden Tabellen zeigen nicht nur, daß der behandelte Abfall selbst keine Verschmutzung ergibt und ein praktisch inertes Ablagerungsmaterial darstellt, sondern auch die Auslaugstoffe des Hauptablälls in einer Weise verändert, daß sie keine Verschmutzung mehr ergeben. Der behandelte Industrieabfall eignet sich nicht nur selbst, auf Müllplätzen abgelagert zu werden, sondern verbessert auch stark die Eigenschaften der Auslaugstoffe, die aus dem Müll in solchen Lagerplätzen austreten. Diese unerwarteten Tatsachen sind neu und nützlich.

Die hier beschriebene Verbesserung der Eigenschaften der aus Müll ausgelaugten Stoffe wird durch eine Anzahl verschiedener Mechanismen erzielt. Am wahrscheinlichsten sind Neutralisation, Ionenaustausch, physikalische Filtration und Adsorption. Metallionen werden durch Neutralisation und Ausfällung entfernt, worauf die erzeugten suspendierten Feststoffe durch Filtration und Ionenaustausch entfernt werden. Cyanid wird vermutlich durch Adsorption beseitigt, was auch für COD und die verschiedenen Stickstofformen gilt.

Ein anderer Weg für die Anwendung der Erfindung liegt darin, den behandelten Abfall auf einem Müllplatz als Abdeckmaterial abzulagern, bevor er verfestigt ist, und in den darunterliegenden Müll absinken zu lassen, wo dann die Verfestigung stattfindet. Dies kann insofern Vorteile zur Folge haben, als rascher eine Stabilisierung zu einem kompaktierten Müll stattfindet, da nämlich der flüssige Abfall die Zwischenräume im Müll stärker auffüllt, als es der Fall ist, wenn ein Feststoff über die Oberfläche ausgebreitet wird. Um sicherzustellen, daß die Zwischenräume im Müll mit dem flüssigen Abfall gefüllt sind, ist es anzuraten, das Übergießen mit Abfall so lange fortzusetzen, bis sich eine Schicht des Gemischs auf der Oberseite des Mülls mit einer Dicke von mehreren cm gebildet hat. Die Verbesserung der Eigenschaften der ausgelaugten Stoffe kann ebenfalls besser sein, als dies bei Verwendung eines Feststoffs der Fall ist, da der behandelte Abfall, während er sich noch im flüssigen Zustand befindet, die Neigung besitzt, den Müll zu beschichten, wodurch der Müll nicht so stark dem hindurchperkolierenden Wasser ausgesetzt wird und somit die Eigenschaften des Auslaugwassers aus dem Müll noch weiter verbessert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ablagerung von Müll durch Behandeln eines Abfalls mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilicates und einem Silicatabbindemittel, das mehrwertige Metallionen enthält, so daß das Silicat und das Abbindemittel chemisch miteinander reagieren und das Gemisch in ein konsolidiertes, chemisch und physikalisch stabiles erdartiges Material übergeführt wird, das in Wasser weitgehend unlöslich ist und bei welchem die Verunreinigungsstoffe in festem Silicat eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Müll und behandelter Abfall in Kontakt miteinander auf einem Platz in solcher Weise abgelagert werden, daß zunächst auf dem Platz eine behandelten Abfall enthaltende Grundschicht hergestellt und auf dieser der Müll abgelagert wird, so daß die Auslaugstoffe aus dem Müll durch den behandelten Abfall perkolieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer Grundschicht behandelter Abfall auf dem Platz ausgebreitet wird, auf welcher dann der Müll abgelagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Müll in einer Schicht, die ungefähr zwischen 6- und 8mal so dick ist wie die Grundschicht, auf dieser abgelagert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schicht aus dem behandelten Abfall über die Müllschicht gebreitet wird, eine zweite Müllschicht über die zweite Schicht aus behandeltem Abfall gebreitet wird und die zweite Müllschicht mit Erde oder erdartigem Material abgedeckt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus behandeltem Abfall in einer Dicke von mindestens ungefähr 15 cm auf der ersten Müllschicht abgelagert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Grundschicht zunächst eine Schicht aus Müll auf dem Platz abgelagert wird und hierauf ein wäßriges Gemisch aus Alkalimetallsilicatlösung, Abbindemittel und Abfall über den Müll gegossen wird, ifi welchem das Gemisch vor der Verfestigung einsinkt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgießen des Gemischs auf den Müll so lange fortgesetzt wird, bis eine Schicht aus dem genannten Material von einigen Zentimetern Dicke auf der Oberseite des Mülls gebildet worden ist.