DE3320466C3

DE3320466C3 -

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Publication number: DE3320466C3
Application number: DE19833320466
Authority: DE
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1993-05-27
Also published as: DE3320466C2; JPS605221A; JPH0344810B2; DE3320466A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rauchgas, das bei der Verbrennung von Abfallstoffen entsteht und sowohl Feststoffe als auch Schadgase und Schwermetalle in Gasform enthält.

In der Rauchgasreinigung werden die festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffe aus dem Rauchgas abgeschieden mit dem Ziel, die Umweltbeeinträchtigung auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Prinzipiell erfolgt die Abtrennung von Schadstäuben aus den Gassen durch mechanische und elektrische Verfahren sowie bei der Naßentstäubung durch Absorption, Adsorption oder Chemieresorption, Grundverfahren der Schadgasabscheidung sind die Absorption, die Adsorption, die Kondensation sowie chemische Reaktionsprozesse. Bei der Naßwäsche fallen Schlämme, Salze und Abwässer an. Eine solche Rauchgasreinigung ist in der DE-OS 27 10 627 beschrieben.

In Rauchgasreinigungsanlagen werden häufig mehrere Grundverfahren zu einem Gesamtverfahren kombiniert. Eines der gebräuchlichsten Müllverbrennungsverfahren sieht rauchgasseitig die Abgasreinigung von Stäuben durch Elektro- oder Gewebefilter und auch die Teilentfernung der Schadgase HCl, SO₂, HF in der Abluft durch saure oder alkalische Behandlungsmethoden vor oder hinter der Filteranlage vor (Abfallwirtschaft an der TU Berlin, Bd. 7, S. 1-41). Gasförmig vorliegende Schwermetalle, z. B. Hg, oder organische Schadstoffe, z. B. chlorierte Dioxine, lassen sich verläßlich bisher nur durch Naßverfahren nach den Filtern entfernen.

Ein außerordentlicher Nachteil der üblichen Verfahren ist die Tatsache, daß je verbrannte Tonne Müll ca. 30 kg stark halogenhaltige Flugstäube anfallen, in denen Schwermetallstoffe teilweise leicht mobilisierbar vorliegen. Eine Verwertung der Stäube aus der Rauchgasentstäubung findet deshalb in zunehmendem Maße nicht mehr statt, man glaubt vielmehr, die Flugstäube nur noch unter besonderen Vorschriftsmaßregeln auf Deponien ablagern zu können. Die sichere Entfernung der Schwermetallschadstoffe aus dem Ökosystem ist vor allem unter Langzeitaspekten dennoch nicht garantiert. Eine vorrangige Problematik in bezug auf die Schadstoffe Hg, Cd, Pb, Sb, Sn, Zn, u. a. in den Flugaschen bzw. im Schadgas von Müllverbrennungsanlagen bleibt bestehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu bieten, bei dem bei der Rauchgasreinigung gleichzeitig mit einer guten Abreinigung von HCl, SO₂, NO_x sowohl die gasförmigen Schwermetallschadstoffe als vor allem auch die in den Flugstäuben löslich vorliegenden Schwermetallschadstoffe in möglichst kompakter Form aus dem Rauchgasreinigungsprozeß entfernt werden können, wobei diese Rückstände einer Wiederverwertung zuführbar sein sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 beschrieben.

Aus der JP 58-45783 ist ein Verfahren bekannt bei welchem Schwermetalle mit Wasser aus Stäuben gelöst und durch Alkali in ihre Hydroxide umgewandelt werden.

Des weiteren ist aus der JP 56-1 55 620 ein Verfahren bekannt, bei welchem Chlorwasserstoff aus einem Abgas mit Hilfe alkalischer Absorptionsmittel entfernt wird. Dabei werden die im Abgas vorhandenen Schwermetalle und Schwermetallverbindungen in ihre Hydroxide umgewandelt.

Als Ergebnis beider Verfahren liegen die Schwermetalle in schwerlöslicher Form zusammen mit den übrigen festen Rückständen vor.

Die übrigen Patentansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach zum Schutze der Umwelt darauf geachtet, daß sowohl die gasförmigen Schadstoffe wie HCl, SO₂, NO_x, wie auch der Flugstaub sowie die gasförmig anfallenden Metalle, wie z. B. Hg, und die in den Flugstäuben auftretenden löslichen Schwermetallschadstoffe eliminiert werden, derart, daß nur immobile Anteile verbleiben, die mit der Verbrennungsschlacke so vereinigt werden können, daß eine Langzeitimmobilität und damit eine unbedenkliche Wiederverwendung bzw. Entsorgung gesichert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet zwar ebenfalls einen naßchemischen Rauchgasreinigungsprozeß, der aber so gestaltet ist, daß er mit einem Minimum an Wasserverbrauch auskommt und die Zweifachforderung - Reinigung der eigentlichen Gasphase einerseits, Löseangriff an den Flugaschen andererseits - erfüllt.

Das wesentlich Neue an der Erfindung besteht also darin, daß Verfahrensgrundlagen vorgegeben werden, die aus 1 Tonne Müll nicht wie bisher ca. 30 kg auf Deponien nur schwer zu entsorgende Flugascherückstände produzieren, sondern diese Menge auf ca. 1 kg, nämlich die eigentlichen Schwermetallschadstoffe, die dem Prozeß gezielt entzogen werden, reduzieren. Im Falle der Rückgewinnung von Quecksilber, Blei, Cadmium, z. B. aus den anfallenden Sulfiden, ist sogar eine völlig rückstandslose Beseitigung möglich. Wie mit der Salzfracht verfahren wird, ist standortabhängig. Normalerweise kann sie bedenkenlos in einem Vorfluter abgegeben werden, da sie von den Schwermetallen befreit ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mittels der Fig. 1 näher erläutert.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Der Müll 1 wird in die Verbrennungsanlage 2 gegeben und verbrannt. Hierbei entsteht Wärme mit Rauchgas und Schlacke 3. Ein Teil der Wärme wird aus dem Rauchgas in einer Wärmetauscheranlage 4 abgezogen und anderweitig verwendet. Die Rauchgase werden nach dieser Wärmegewinnung wahlweise einer trockenen Vorreinigung mittels eines Zyklons oder eines Elektrofilters 5 bei ca. 180°C unterzogen, wobei, wie schon bei der Wärmegewinnung, darauf zu achten ist, daß keine Taupunktunterschreitung für ein Gas, Wasserdampf oder dergleichen erfolgt.

An die Trockenreinigung 5 schließt sich für die durch die Filter oder das Zyklon hindurchgetretenen Gase und Dämpfe ein Kondensations/Waschprozeß 6 an, bei dem der Wasserdampf bei gleichzeitiger Abreinigung von HCl und Hg anfällt. Das verbleibende Restrauchgas mit den Schadgaskomponenten SO₂, NO_x wird anschließend einer alkalischen Wäsche 7 unterzogen und das Reingas dem Kamin 8 zugeführt.

Das Waschkondensat des Kondensationsprozesses 6 wird zum teilweisen Lösen der Schwermetalle aus der Flugasche 9 mit dieser Flugasche 9 in einem Lösereaktor 10 zusammengeführt. Hier kann ein mechanischer Vermischungsvorgang vorgesehen sein; das saure Waschkondensat (HCl-haltig) reagiert mit der alkalischen Flugasche, wobei ein End-pH von ca. 3 eingestellt wird.

Diesem Lösereaktor 10 schließt sich eine Fest-Flüssig- Trennung (z. B. Sedimentation oder Zentrifuge) an. Es resultiert ein fester Rückstand 11 und eine Lösung 12, die sich im wesentlichen aus dem Waschkondensat (vor allem HCl und Hg) und den aus der Flugasche 9 entfernten Schwermetallen zusammensetzt. Der feste Rückstand 11 wird in vorteilhafter Weise der Verbrennungsanlage 2 wieder zugeführt, damit eine Hochtemperatureinbindung in die Schlacke 3 stattfindet.

Die saure Lösung 12 wird einer Schwermetallfällung 13, vorzugsweise einer Sulfidfällung, unterzogen. Nach erneuter Fest-Flüssig-Trennung resultieren in kompakter Form 14, die Schwermetalle, die für ein eventuelles Recycling 16 zur Verfügung stehen, sowie eine immer noch saure Lösung 15, die mit der alkalischen Wäsche 7 zwecks Neutralisation (Neutralisationsanlage 17) vereinigt wird.

Der bei der Neutralisation 17 gebildete Klärschlamm 18 wird vorzugsweise ebenfalls wieder der Verbrennungsanlage 2 zugeführt und dort durch Hochtemperatur in die Schlacke 3 eingebunden. Diese Schlacke 3 steht der Wiederverwendung 21, z. B. für den Straßenbau, zur Verfügung.

Die bei der Neutralisation 17 vom Klärschlamm 18 befreite (geklärte) Lösung 19 wird in einen Vorfluter 20 zur Entsorgung der löslichen Chlorid- bzw. Sulfatfracht, die jedoch von Schwermetallschadstoffen gereinigt ist, abgegeben.

Im folgenden sind Ergebnisse aufgeführt:

1. Zum Kondensationsprozeß

An einer großtechnischen Verbrennungsanlage wurden 1,12 m³ Abgas nach dem Elektrofilter abgesaugt und daraus bei Raumtemperatur 140 cm³ H₂O kondensiert. Die auskondensierte HCl-Menge betrug 1004 mg/m³ Abgas, das sind 95% des gesamt vorhandenen HCl. Mit dem H₂O und HCl kondensierten auch 98µg Hg/m³ Abgas, das sind 78% des gesamt vorhandenen Hg.

2. Zum Elutionsverhalten von Flugaschen im Lösereaktor 10

Verhältnis Lösungsmittel H₂O/Flugasche 100 : 1 Temperatur 20°C

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Rauchgas, das bei der Verbrennung von Abfallstoffen entsteht und sowohl Feststoffe als auch Schadgase und Schwermetalle in Gasform enthält, bei dem

a) die hauptsächlichen Feststoffanteile in einer Trennanlage entfernt werden
b) das die Trennanlage verlassende Rauchgas einer Kondensations/Waschanlage zugeführt wird, in der der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf, das HCl und die Schwermetalle in Dampfform abgeschieden werden,
c) das verbleibende Restrauchgas mit den Schadstoffkomponenten SO₂ und NO_x anschließend einer alkalischen Wäsche (7) unterzogen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) das saure Waschkondensat des Kondensationsprozesses (6) zum Herauslösen der Schwermetalle aus der Flugasche (9) mit der Flugasche (9) zusammengeführt wird, dann
e) dieses Gemisch einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen wird, worauf
f) die daraus resultierende saure Lösung (12) einer Schwermetallfällung unterzogen wird, und dann
g) die Schwermetalle nach einer erneuten Fest-Flüssig-Trennung in kompakter Form zur Verfügung stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Schwermetalle (14) einem Recycling (16) zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Rückstände (II) aus der ersten Fest-Flüssig- Trennung und/oder die bei der Neutralisation (17) der alkalischen Wäsche (7) entstehenden Rückstände (18) in den Verbrennungsraum (2) zurückgeführt und durch einen Hochtemperaturprozeß dort in die Schlacke (3) eingebunden werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Fällung der Schwermetalle verbleibende saure Lösung mit alkalischer Waschflüssigkeit neutralisiert wird und anschließend die geklärte Lösung (Salzfracht) (19) nach Abtrennung vom Klärschlamm (18) einem Vorfluter (20) zugeführt wird.