DE3216771A1

DE3216771A1 - Verfahren zur reinigung eines mit giftstoffen beladenen bodens

Info

Publication number: DE3216771A1
Application number: DE19823216771
Authority: DE
Inventors: Wouter Michiel Willem 3437 Nieuwegein Don
Original assignee: KONINKLIJKE WEGENBOUW STEVIN BV; Koninklijke Wegenbouw Stevin 3527 Utrecht BV; STEVIN WEGENBOUW
Current assignee: Ecotechniek BV
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1982-05-05
Publication date: 1982-12-16
Also published as: NL188101B; NL188101C; NL8105677A; DE3216771C2

Description

Die Reinigung eines mit Giftstoffen beladenen Bodens ist von grosser Be-
deutung geworden, seitdem entdeckt worden ist, dass sich vielerorts Deponien abgeladener Chemikalien befinden, die zu umweltshygienischen Problemen veranlassen. Die Nachteile manifestieren sich vor allem in letzter Zeit infolge des Durchrostens von Behã'tern, in denen diese Chemikalien enthalten sind. Oft werden die Verunreinigungen durch organische Stoffe wie Benzol, Toluol, Naphtalin, verschiedene Phenole und chlorierte Kohlenwasserstoffe verursacht. Jedoch auch mehr oder weniger fluchtige anorganische Stoffe und Verbindungen derselben können vorhanden sein.
Es ist'ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Erde in einer Schmutz verarbeitungsanlage behandelt wird. Die Erde wird dann in einer Menge von z.B. 10% dem zu verbrennenden Schmutz zugegeben. Deshalb muss die verunreinigte Erde zu der Anlage befördert (und gegebenenfalls zuruckgefuhrt' werden.
Ausserdem muss im Bereich der Anlage für Einrichtungen für die vorubergehende Lagerung der verunreinigten Erde gesorgt werden, was selbstverstündlich wiederum umweltshygienische Probleme und erhebliche Kosten mit sich bringt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem ein wirtschaftlicher Energieverbrauch mit der Mõglichkeit verbunden wird, zu einer mobilen Anlage zu gelangen, wodurch der Boden an Ort und Stelle behandelt werden kann.
Gemass der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, bei dem der Boden in einem ersten Schritt auf eine Temperatur erhitzt wird, die genügt, um die verunreinigten Stoffe und/oder ihre ungewünschten Umsetzungsprodukte in Gasform übergehen zu lassen - vorzugsweise bei einer Temperatur von 200 bis 4000C - und wobei in einem zweiten Schritt die entstandenen gasförmigen Produkte völlig verbrannt werden. Der zweite Schritt wird vorzugsweise bei Temperaturen von 400 bis 10000C (gegebenenfalls sogar hoher) durchgeführt. In den meisten Fällen wird jedoch eine Temperatur von 400 bis 8000C genügen.
Der erste Schritt kann mittels direkter Erhitzung, indirekter Erhitzung oder einer Kombination beider stattfinden. Für die Erhitzung können die Rauchgase des zweiten Schrittes (auch) verwendet werden, sowohl direkt wie indirekt.
Selbstverständlich wird es aus usweltshygienischen Grunden gewunscht sein, nach dem zweiten Behandlungsschritt eine Bearbeitung folgen zu lassen, bei der Staubteilchen und ungewünschte Verbrennungsprodukte wenigstens teilweise beseitigt werden. Dies kann z.B. in bekannter Weise durch die Verwendung von Staubzyklonen und durch sog. Nasswaschen erfolgen.
Für den ersten Behandlungsschritt kann z.B. eine Trockentrommel verwendet werden, wie diese bei herkömmlichen Asphaltanlagen zum Trocknen und Aufwärmen von Sand und Kies verwendet wird. *Erwärmung in diesem ersten Schritt kann erfolgen entweder durch einen "direkten" Brenner oder durch warme Rauchgase aus dem zweiten Behandlungsschritt. Selbstverständlich ist eine Kombination dieser zwei Erwärmungsprinzipien auch möglich.
Der zweite Behandlungsschritt umfasst das Verbrennen der im ersten Schritt entstandenen Gase in einem "Nachverbrenner", was im Prinzip einen Raum bedeutet, in dem eine oder mehrere Flammen mit einem Luftüberschuss geschaffen werden.
Die Rauchgase des zweiten Schrittes, die nicht für direkte Wärmezufuhr im ersten Schritt verwendet werden (wie oben dargelegt), werden vorzugsweise durch einen oder mehrere Wärmeaustauscher geführt. Dadurch kann z.B. die Brennerluft vorerwärmt werden.
Gemäss der Erfindung wird auch eine Vorrichtung geschaffen, bestehend aus Mitteln zur Durchführung der zwei Schritte im Verfahren gemäss der Erfindung, die zu e i n e r - gegebenenfalls mobilen - Einheit zusammengebaut sind.
Anhand der vier beigefügten Figuren wird im folgenden eine Vorzugsausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigen: In diesem Fall tritt die zu reinigende Erde an die Stelle des Sandes und Kieses.
Fig. 1 eine Draufsicht einer Anlage; Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Anlage bei direkter Erhitzung im ersten Schritt; Fig. 3 eine Vorderansicht; Fig. 4 einen Schnitt uber die Linie IV-IV aus Fig. 1; Fig. 5 eine Draufsicht einer Anlage, bei der (auch) indirekte Erhitzung im ersten Schritt verwendet wird; und Fig. 6 einen Längsschnitt der Trommel, in der der erste Schritt durchgeführt wird, in der Anlage nach Fig. 5.
Die Figuren 1 bis 4 werden zuerst besprochen.
Mit 1 ist die Trockentrommel für den ersten Behandlungsschritt angegeben, mit 2 die Einführungsoffnung für die Erde, mit 3 ein direkter Brenner, mit 4 die Nachverbrennungskammer, die z.B. am Eintrittsende 3 und halbwegs vom Austrittsende einen vierten Brenner aufweist (nicht dargestellt).
Die Verbrennungskammer ist so ausgebildet, dass sie auch als Staubzyklon dient, wodurch bereits hier ein Teil der festen Bestandteile in den Rauchgasen abgetrennt wird.
Die Rauchgase werden von der Verbrennungskammer zwei Staubzyklonen 5 zugeführt, die wieder einen Teil der festen Bestandteile aus den Rauchgasen abtrennen. Diese abgetrennten festen Bestandteile werden über Fõrderschnecken 11 dem Auslauf 12 für die in der Trommel 1 behandelte Erde zugeführt und mit dieser vermischt.
Die vorgereinigten Rauchgase, die aus den Staubzyklonen 5 kommen, konnen wenigstens teilweise über den Kanal 13, die Drosselventile 14 und das Schleudergebläse 15 zu der Trommel 1 zugeführt werden, um (auch) die Erde aufzuwärmen. Die übrigen Rauchgase werden über den Kanal 16 und die Drosselventile 17 dem Warmeaustauscher 6 (in dieser Ausfuhrungsform im Gleichstrom) zugeführt.
Aus dem Wärmeaustauscher 6 werden die Gase über das Gebläse 18 dem Venturi 8, in dem Wasser vernebelt wird, und anschliessend dem Waschturm 7 zugefuhrt. Die gereinigten Gase verlassen das System über das Rohr 9.
Wärme-In den/austauscher 6 wird Frischluft eingefuhrt und zur Zuführung zu den Brennern der Verbrennungskammer 4 über die Ringleitung 21 vorerwärmt.
Gegebenenfalls kann ein Teil auch für den direkten Brenner 3 verwendet werden.
Die aus der Trommel 1 austretende gereinigte Erde wird in ein Schleusensystem 19 mit Benetzung eingefuhrt und dann durch ein Bandsystem 10 weiter abgeführt.
Gewtnschtenfalls kann der Erde Ober einen Dosiertrichter 20 Kunstdünger oder ein anderes Veredelungsmittel zugeführt werden.
Der in dem Waschturm 7 abgelagerte Schlamm kann mit einem Tankwagen 22 abgeführt werden.
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die im folgenden beschrieben wird.
Mit Hilfe einer Ladeschaufel wird die giftige Erde in den Vordosiertrichter 101 abgelagert. Aus dem Trichter wird die Erde über das Förderband 102 dem Sieb 103 zugeführt, wo grobe Teile, wie grosse Steine, ausgesiebt und über das Band 104 abgeführt werden. Die ausgesiebte Erde wird über das Band 106 dem Puffertrichter 107 zugeführt. Neben dem Puffertrichter 107 steht ein Dosiertrichter 108, mit dem der verunreinigten Erde reine Erde zugegeben werden kann, falls der Prozentsatz der Verunreinigungen in der giftigen Erde zu hoch ist. Dadurch wird die Explosionsgefahr verringert und ist man sicher, dass die Menge des zugefuhrten Sauerstoffes in dem Nachverbrenner 112 für vollständige Verbrennung ausreicht. Ueber das Forderband 109 und die Einfuhrschnecke 110 gelangt die Erde in die Vergasungstrommel 111.
In dem ersten Teil llla der Trommel wird die Erde durch indirekten Wärmeaustausch mit den heissen Gasen aus dem Nachverbrenner 112 aufgewärmt.
Dies wird anhand von Fig. 6 näher beschrieben. In dem zweiten Teil Ilib der Trommel erfolgt eine weitere Aufwärmung der Erde mit Hilfe, des direkten Trcmnelbrenners 113, der vorerwärmte Verbrennungsluft über den Kanal 131 zugeführt bekommt. Ueber ein Schleusensystem 114 verlässt die aufgewärmte und entgaste Erde die Trommel und wird über die warme Leitung 115 einem herkcmm1ichen kontinuierlich arbeitenden Zwangsmischer 116 zugeführt.
Durch das Einspritzen von Wasser wird die Erde in dem Mischer 116 abgekühlt und das Zerstäuben der Erde verhindert, wenn diese auf das Gelände oder auf einen Lastkraftwagen geschüttet wird.
Die in der Trommel entwickelten Dämpfe werden über den Kanal 118 abgesaugt und dem Multizyklonabscheider 119 zugeführt. Hier werden Staubteile, die mit den Dämpfen mitgerissen worden sind, abgetrennt und mit in Reihe geschalteten Förderschnecken 120 wieder der gereinigten Erde in der warmen Leitung 115 zugefügt. Aus dem Multizyklonabschneider 119 gelangen die Dämpfe über das Gebläse 121 in den Nachverbrenner 112. In diesem Nachverbrenner werden die eintretenden Gase mittels des Brenners 132 auf eine hohe Temperatur (800 bis 9000C, gegebenenfalls sogar höher) erhitzt. Auch wird über die Leitung 133 zusätzliche Luft als Verbrennungsluft für die in den Gasen vorhandenen brennbaren giftigen Stoffe zugeführt.
Die "reingebrannten" Gase hoher Temperatur strömen über die Leitung 122 zu der Trommel für die schon genannte indirekte Erhitzung der verunreinigter Erde. Danach strömen die Gase, die noch eine ziemlich hohe Temperatur aufweisen (z.B. etwa5000C) über die Leitung 123 zu einem herkcmmlichen Rohrwarmeaustauscher 124. Aus dem Wärmeaustauscher 124 gelangen die dann auf ein angemessenes Niveau abgekühlten Gase (z.B. etwa 250 bis 300"C) über das Gebläuse 125, den Venturi-Entstauber 126 und den Schornstein 127 in die Atmosphäre.
In den Entstauber 126 wird über die Pumpe 134 und die Leitung 135 Wasser eingeführt. Der in dem Entstauber gesammelte Staub wird mitdem Wasser über die Leitung 136 dem Ablagerungskasten 129 zugeführt, in dem dieser Staub abgelagert wird und aus dem er z.B. herausgeschöpft werden kann.
In dem Wärmeaustauscher 124 wird die Brennerluft fur den direkten Trommelbrenner 113 und den Brenner 132 des Nachverbrenners 112 vorgewärmt. Auch wird hier die benötigte zusätzliche Verbrennungsluft für den Nachverbrenner 112 vorgewärmt.
Durch das Einspritzen von Wasser in den kontinuierlichen Mischer 116, was notwendig ist, um die Erde abzukühlen, wird viel Wasserdampf entwickelt.
Dieser Wasserdampf wird über die Leitung 137 abgesaugt und dem Entstauber 126 zugeführt, in dem noch gegebenenfalls darin vorhandene Staubteilchen abgetrennt werden, bevor auch der Wasserdampf über den Schornstein 127 in die Atmosphäre gelangt.
Kalte Aussenluft wird durch das Brennerluftgeblase 128 durch den Wãrmeaustauscher 124 gepresst, um diese Luft als Verbrennungsluft für die Brenner 113 und 132 und die zu verbrennenden giftigen Dämpfe vorzuwärmen.
In Fig. 6, die ein Langsschnitt der Vergasungstrommel 111 ist, werden einige Einzelheiten derselben wiedergegeben. Die Erde wird durch die Forderschnecke 110 in den Teil 111a der geneigt angeordneten Drehtrommel eingeführt.
Die Brennergase des Brenners 113 durchströmen die Trommel im Gegenstrom mit der zugeführten Erde.
Die Gase aus dem Nachverbrenner 112 gelangen über die Leitung 122 in den Kasten 138. Der Teil 111a der Vergasungstrommel weist eine Aussenwand 139 und eine Innenwand 140 auf, die durch Stutzen miteinander verbunden sind. Innerhalb der Innenwand 140 befinden sich mehrere Rohre 141, wahrend sich Oeffnungen 142 in der Innenwand. 140 befinden. Die Gase aus der Leitung 122 und dem Kasten 138 strömen durch diese Oeffnungen durch die Rohre 141. Furs übrige gelangen diese Gase durch den Raum 143 zwischen der Innenwand 140 und der Aussenwand 139 in den Kasten 144, der an die Leitung 123 angeschlossen ist. Die Gase, die die Rohre 141 durchstrõmt haben, werden ebenfalls über die Leitung 123 dem Wärmeaustauscher 124 zugeführt.
Der Teil 111a der Vergasungstrommel ist durch eine Platte 145 abgeschlossen.
Darin sind die Enden der Rohre 141 gefasst. Mit 146 ist eine zweite Abdichtungsplatte angegeben, die vermeiden soll, dass die Gase aus der Leitung 122 sich mit denen aus dem Teil 111b der Vergasungstrommel mischen. Zwischen den Abdichtungsplatten 145 und 146 befindet sich in der Mitte ein Rohr 147, durch das die Gase aus dem Teil 111b in den Teil 111a gelangen. Ausserdem sind peripher zwischen den Abdichtungsplatten 145 und 146 schräg verlaufende Kanäle 148 vorgesehen. Bei der Drehung der Vergasungstrommel wird die Erde über die Kanäle aus dem Teil llla den Teil lllb erreichen.
Die aus dem Teil lllb kommenden Brennergase und verdampften Bodenbestandteile werden über den Kanal 149 mit der Förderschnecke 110 dem Austrittskanal 118 zugeführt.
Vorstehend ist die Vergasungstrommel 111 in der Ausführungsform mit zwei Teilen 111a und lllb beschrieben worden. Selbstverständlich ist es auch inöglich, der ganzen Trommel die Ausführungsform des Teiles llla zu geben.
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Claims

Titel: Titel: "Verfahren zur Reinigung eines mit Giftstoffen beladenen Bodens" P a t e n t a n s p r ú c h e () Verfahren zur Behandlung eines mit giftigen Bestandteilen - insbesondere organischen Stoffen - verunreinigten Bodens, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden in einem ersten Schritt auf eine Temperatur erhitzt wird, die genügt, um die verunreinigenden Stoffe und/oder ihre ungewünschen Umsetzungsprodukte in Gasform ubergehen zu lassen - vorzugsweise bei einer Temperatur von 200 bis 4000C - und wobei in einem zweiter: Schritt die entstandenen gasförmigen Produkte völlig verbrannt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Rauchgase aus dem zweiten Schritt fur direkte Erhitzung des Bodens in dem ersten Schritt verwendet wird, und dass der Rest dazu verwendet wird, durch indirekten Wärmeaustausch die Verbrennungsluft vorzuerwärmen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgase aus dem zweiten Schritt für indirekte Erhitzung des Bodens in dem ersten Schritt verwendet werden und danach, um durch indirekten Wärmeaustausch die Verbrennungsluft vorzuerwärmen.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, in einem ersten Schritt die verunreinigenden Stoffe und/ oder ihre ungewünschten Umsetzungsprodukte in Gasform übergehen zu lassen und Mittel, die in dem ersten Schritt entstandenen gasförmigen Produkte vollig zu verbrennen, welche zu einer - gegebenenfalls mobilen -Einheit zusammengebaut sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, ausserdem gekennzeichnet durch Mittel, einen Teil der Rauchgase aus dem zweiten Schritt in direkten Warmeaustausch mit dem Boden in dem ersten Schritt zu bringen, und Mittel, den Rest der Rauchgase zur Vorerwärmung der Verbrennungsluft durch indirekten Wärmeaustausch zu verwenden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, ausserdem gekennzeichnet durch Mittel, die Rauchgase aus dem zweiten Schritt in indirekten Wärmeaustausch mit dem Boden in dem ersten Schritt zu bringen, und Mittel, diese Rauchgase danach zur Vorerwarmung der Verbrennungsluft durch indirekten Wärmeaustausch zu verwenden.