DE3725749A1 - Kompaktierung von industriestaeuben und deponie der kompaktate - Google Patents
Kompaktierung von industriestaeuben und deponie der kompaktateInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Verarbeitung von umweltschädlichen Industrieabfällen,
insbesondere von mineralischen Rückständen,
beispielsweise Filterstäuben aus der Rauchgasreinigung
kommunaler und industrieller Verbrennungsanlagen.
Die Müllentsorgung bereitet weltweit zunehmend
Probleme. Dem ständig wachsenden Entsorgungsbedürfnis
der privaten Haushalte und der Industrie stehen kaum
noch ausreichend verfügbare Deponien für die Zukunft
zur Verfügung. Die zu entsorgenden Abfälle werden
zudem zunehmend aggressiver und bedrohen die Umwelt.
Dies gilt insbesondere für die Auswirkungen auf den
Wasserhaushalt. Im Hinblick auf die ständig wachsenden
Müllberge bleibt als Ausweichlösung eigentlich nur
eine Volumenverringerung, indem der anfallende Müll in
Verbrennungsanlagen verarbeitet wird. Durch die
Müllverbrennung wird der anfallende Müllberg
volumensmäßig um ca. 80% seines ursprünglichen
Volumens reduziert. Die verbleibenden Rückstände wie
Rostaschen und Verbrennungsschlacken, vor allem aber
die Filterstäube aus der Rauchgasreinigung stellen
wegen ihrer hohen Kontaminierung, insbesondere mit
Schwermetallen und anderen toxischen Stoffen, die
Betreiber der Müllverbrennungsanlagen vor große
Entsorgung-, bzw. Deponieprobleme.
Moderne Entsorgungsverfahren müssen verschiedene
Voraussetzungen erfüllen. Gegenüber den
Ausgangsstoffen müssen die deponierten Stoffe
insbesondere eine geringe Wasserlöslichkeit bzw.
Auslaugbarkeit (Eluierbarkeit) aufweisen, um das
Grundwasser nicht zu gefährden. Der bekannte Stand der
Technik sieht hier bisher vor, Filterstäube naß
aufzubereiten. Dabei entstehen nachteilig wiederum
Schlammrückstände, die auf Sondermülldeponien
verbracht werden müssen. Bei allen bisher betriebenen
Entsorgungs- und Deponieverfahren entstehen
darüber hinaus verhältnismäßig hohe Kosten durch
entsprechend aufwendige Dichtungsmaßnahmen und
Kontrolleinrichtungen an den Deponien, die in der
Regel kaum wieder erwirtschaftet werden können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und
eine Deponiemöglichkeit vorzustellen, mittels derer die
genannten Nachteile vermieden und die Schwierigkeiten
ausgeräumt werden können. Insbesondere sollen
hochgiftige Industriestäube in ein unschädliches und
umweltverträgliches Produkt durch Kompaktierung
verwandelt werden. Das Kompaktierverfahren soll ferner
leicht und kostengünstig durchführbar sein und
Kompaktate erzeugen, die nicht auf Sondermülldeponien
gelagert werden müssen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt
erfindungsgemäß dadurch, daß die Stäube zusammen mit
Bindemitteln verpreßt werden. Das Kompaktieren von
mineralischen Rückständen aus der Rauchgasreinigung
von Müllverbrennungsanlagen wird erfindungsgemäß
insbesondere für Rostaschen aus
Müllverbrennungsanlagen, Verbrennungsschlacken aus
diesen Betrieben soweit sie nicht einer anderen
Verwertung zugeführt werden können, mineralischen
Rückständen aus der nassen, halbtrockenen und
trockenen Rauchgasreinigung industrieller und
kommunaler Müllverbrennungsanlagen eingesetzt, wobei
auch Kombinationen der genannten Stoffe verwertet
werden können. Die Eluierbarkeit der eingesetzten
Abfallstoffe wird erfindungsgemäß durch ihre
Verdichtung mittels mechanischer oder hydraulischer
Pressen herabgesetzt. Die stark toxischen und hoch
kontaminierten Rückstände, hier insbesondere die
mineralischen Rückstände der Rauchgasreinigungen,
werden durch die dargestellte Kompaktierungsmetode
nochmals volumenmäßig auf ca. 40-60% ihres
ursprünglichen Volumens verdichtet. Durch die
Kompaktierung werden diese derzeit nicht entsorgbaren
Abfallstoffe schwer- bzw. überhaupt nicht mehr
eluierbar (auslaugbar). Die Auswirkungen auf das
Grundwasser werden auf ein Minimum reduziert bzw.
gänzlich ausgeschlossen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die die
Stäube vorteilhaft zu stapelfähigen Formsteinen
verpreßt, vorzugsweise nach dem Verfahren der
Kalksandsteinherstellung, wobei als Bindemittel
vorzugsweise Sand, Zement und Zusatzstoffe verwendet
werden. Hierbei sollen insbesondere herkömmliche
Bausteinpressen zum Einsatz kommen, mit
Kompaktatgrößen bis ca. 500×300×250 mm. Größere
Formate bleiben der maschinentechnischen Entwicklung
vorbehalten. Die Verdichtung der Kompaktate in den
Pressen erfolgt durch entsprechende mechanische
Pressverdichtung, durch zusätzlichen Einsatz von
Rüttelmethoden oder durch Evakuieren der Formkästen
während des Pressvorganges. Als Bindemittel für die
Erzeugung der Kompaktate aus den vorgenannten Stoffen
werden erfindungsgemäß Zemente und Sonderzemente
(gemäß DIN 1164) verwendet, ferner Kalk- und
kalkverwandte Bindemittel (gemäß DIN 1060), Gips- und
gipsverwandte Bindemittel (gemäß DIN 1168), sowie auch
außerhalb der in diesen Normen beschriebenen
Zusammensetzungen, darüber hinaus Rauchgasgipse und
puzzolanisch reagierende Mineralien und Stäube. Ferner
werden bei der Kompaktierung zur Herabsetzung der
Auslaugbarkeit der eingesetzten Ausgangsstoffe und zur
Beschleunigung der Abbindevorgänge quarzhaltige Sande
(Bausande), granulierte oder gebrochene
Verbrennungsschlacken, Rostaschen, Kombinationen von
den vorbeschriebenen Stoffen und Recycling-
Materialien verwendet. Verdichtung und Herabsetzung
der Eluierbarkeit werden durch Einsatz von
Zusatzstoffen verbessert. Die eingesetzten
Zusatzmittel müssen im Hinblick auf ihre Auswirkung
auf die Umwelt als auch im Hinblick auf die
Langzeitverträglichkeit bemessen werden. Als
Zusatzmittel werden erfindungsgemäß organische oder
synthetische Produkte verwendet, die als
Bindemittelzusätze bekannt sind.
Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung, werden
die Formsteine mit Nut und Feder hergestellt, womit
eine hohe Eigenstabilität beim Stapeln erzielt wird,
insbesondere wenn das Nut- und Federsystem allseitig
vorgesehen ist.
Mit großem Vorteil werden die Stäube mit einem
Gewichtsanteil bis zu 80%, vorzugsweise 67-63% in
die Mischung eingebracht und der Sandanteil beträgt
bis zu 32%, vorzugsweise 30-28%, der Zementanteil
bis zu 10%, vorzugsweise 7-9%. Hierbei handelt es
sich um einen Mischbereich, der nachweislich eine
optimale Produktqualität, d.h. hohe Festigkeit der
Formsteine bei sehr geringer Eluierbarkeit
gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden
als Zusatzstoffe vorzugsweise Bitumen oder Epoxydharze
verwendet, insbesondere in Form von Schmelzen,
Lösungen oder Emulsionen, Epoxydharzen als
lösungsmittelfreie oder -haltige heiß- oder
kalthärtende Zubereitungen, auch in dispergierter Form
mit allen technisch gebräuchlichen Härtungsmitteln wie
Polyaminen, Polyaminoamiden, Polyamiden, Piperazinen,
Derivaten des Hydrazins und Säureanhydriden sowie
undefinierten Mannichbasen, synthetischen Harzen und
modifizierten natürlichen Harzen, speziell Phenol- und
Furanharzen, Kondensationsprodukten von Ketonen und
Heterocyden sowie Kohlenwasserstoffharzen, sowohl in
Form von Schmelzen, Lösungen in organischen
Lösungsmitteln als auch in wasserdispergierter Form,
Additions- und Reaktionsprodukten von Polyolen und
Isocyanaten speziell Produkten der Reaktion von Wasser
mit Isocyanaten.
Die eingesetzten Zusatzstoffe wirken auf die das
Bindemittel enthaltenden und zu pressenden
Ausgangsmischungen durch Veränderung der
Grenzflächenspannung benetzungs- und fließfördernd. Es
verändert sich die Viskosität und die
Strukturviskosität des wässerig/mineralischen
Gemisches zur Erzielung einer einwandfreien
Verpreßbarkeit und anschließenden Bindung. Durch
Einsatz von Melaminharzen, Digninsulfonaten,
Naphtalinsulfonsäure und Formaldehydkondensaten wird
es möglich, sehr geringe Wassermengen zu verwenden mit
der Folge, daß die Formkörper äußerst dicht, d. h.
besonders poren- und kapillararm werden. Die so
behandelten Kompaktate werden auf diese Weise kaum
bzw. überhaupt nicht mehr von Wasser durchdrungen.
Eine Hydrophobierung der beteiligten Ausgangsstoffe
kann sowohl bereits vor dem Einsatz im
Kompaktierungsverfahren als auch während des
Verfahrens erfolgen, beispielsweise auch durch
Verwendung hydrolisierbarer, siliziumorganischer
Verbindungen, Oligomeren sowie Siloxanpolymeren,
ferner durch Verwendung von Metallseifen oder
oligomeren und polymeren Fluorkohlenwasserstoffen.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung werden die erzeugten Formsteine einer
Deponie zugeführt und regelmäßig neben- und
übereinander gestapelt, unter Bildung von begehbaren
Kontrollgängen und Schächten im Innern der Deponie.
Durch die erfindungsgemäße Stapeldeponiemethode wird
sichergestellt, daß seitlich anströmende Grundwässer
und auftreffende Niederschlagswässer wirksam um den
Deponiekörper bzw. unterhalb von diesem vorbeigeführt
werden. Eine Durchdringung der Deponie erfolgt nicht.
Die Errichtung (Einstapelung) des Deponiekörpers
erfolgt mit druckfesten Kompaktaten. Bei der
erfindungsgemäß dargestellten Deponiemethode können
sowohl horizontale als auch vertikale Kontrollgänge
und -schächte eingestapelt werden, so daß die Deponie
auf Dauer von innen her kontrollierbar ist. Aufwendige
Kontrollbrunnen zur Beobachtung des Grundwassers
außerhalb des Deponiekörpers sind damit nicht mehr
erforderlich. Nach Erreichen der endgültigen
Deponiehöhe wird die Oberfläche der Deponie wie
vorbeschrieben abgedichtet. Der so allseitig
abgedichtete Deponiekörper wird mit kulturfähigem
Boden angedeckt und entsprechend den jeweiligen
Standortgegebenheiten eingegrünt.
Vorteilhaft werden die Deponieformsteine je nach
Herkunft der eingesetzten Abfallstoffe gekennzeichnet.
Zur Trennung unterschiedlicher, chemisch nicht
verträglicher Deponiestoffe werden die jeweiligen
Abfallstoffe gesondert eingestapelt. Zwischen den
einzelnen Deponiestapeln werden wasserundurchlässige
Isolierschichten eingebracht. Die Kennzeichnung
erfolgt zweckmäßigerweise bereits im
Kompaktierungswerk, beispielsweise durch Einfärben des
jeweiligen Kompaktates oder Einpressen von Kennziffern
und Kennsignaturen oder dergleichen. Bei der
erfindungsgemäß dargestellten Methode werden so
errichtete Deponien wieder aufnehmbar. Dieses kann
erforderlich werden, wenn sich herausstellt, daß die
Deponie zukünftig an dem einmal gewählten Standort aus
Umweltgründen entfernt bzw. versetzt werden muß oder
für den Fall, daß die in dem Deponiekörper enthaltenen
Stoffe durch zukünftige technische Entwicklungen im
Recycling zu wertvollen Rohstoffen werden. Durch das
gesonderte Einstapeln einzelner Abfallstoffe auf ein
und dergleichen Deponie wird die gemeinsame
Einbringung von bisher unverträglichen Abfällen
unproblematisch.
Durch die dargestellte Massen- und Mengenreduzierung
der Abfälle wird der bisherige Deponiebedarf um ein
vielfaches reduziert. Es können gleichzeitig mehrere
Entsorgungsbetriebe- und Anlagen, die jetzt einzeln
auf volkswirtschaftlich aufwendige Monodeponien
entsorgt werden müssen, in eine gemeinsame Deponie
entsorgt werden.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft wird die Deponie
in Hochlage errichtet. Derartige Deponien können
an beliebigen Standorten angelegt werden. Eine
Grundwasserberührung ist in jedem Fall ausgeschlossen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Erläuterung des in der Zeichnung schematisch
dargestellten Verfahrensablaufes.
Die in verschiedenen industriellen Feuerungsanlagen
anfallenden Stäube, Aschen und Schlacken (1) werden
beispielsweise in geschlossenen Silofahrzeugen einer
zentralen Kompaktierungsanlage zugeführt, bestehend im
wesentlichen aus einer Mischanlage (M) und einer
Presse (P). Sie werden in abgeschlossene
Stahlhochsilos eingeblasen und von dort beispielsweise
über Schnecken und Waagen der Mischanlage (M)
zugeführt. Die Mischanlage (M) wird gleichzeitig mit
Sand (2), Zement (3) und Zuschlagstoffen (4)
beaufschlagt. Der Mischvorgang erfolgt zentral in
hermetisch abgeschlossenen Maschinen, so daß
umweltschädigende Staubaustritte unterbunden sind.
Aus der Mischanlage (M) erfolgt der Austrag des
feuchten Gemisches (5) direkt auf die Kompaktierungs-,
d.h. Kalksandsteinpressen (P). Hier wird die Mischung
(5) verdichtet und erhält als Kompaktat (6) ihre
endgültige Form. Die Kompaktate (6) werden abgestapelt
und einer Zwischenlagerung (L) unterzogen, wobei nach
entsprechender Abbindezeit, d. h. erfolgter Aushärtung
die so erzeugten Formsteine (7) auf Lastfahrzeuge per
Kran mit Steingreifer verladen und auf die Enddeponie
(D) abgefahren werden.
Die jeweiligen Rezepturen (2, 3, 4) richten sich nach
dem chemischen Aufbau der Ausgangsstoffe (1) und nach
den Erfordernissen des Endproduktes (7) aus
abfallrechtlicher Sicht.
Die erfindungsgemäßen Stapeldeponien (D) können sowohl
in Tieflage als auch in Hochlage angelegt werden. Für
Deponien in Tieflage eignen sich insbesondere bereits
abgebaute Kiesgruben, Tongruben, Steinbrüche und
dergleichen. Deponien in Hochlage können an beliebigen
Standorten angelegt werden. Der Untergrund der in Frage
kommenden Deponieflächen wird bodenmechanisch bis zur
erforderlichen Standfestigkeit verdichtet. Hierauf
wird eine kapillarbrechende Schicht
(wasserdurchlässige Dränschicht) aufgebracht und
ebenfalls standfest verdichtet. Auf den so
hergerichteten Unterbau wird eine Betonsohle in
wasserundurchlässigem Beton hergestellt, dessen
Wasseraufsaugvermögen durch Einsatz eines
hydrophobierenden Dichtungsmittels aufgehoben ist. Als
zusätzliche Dichtungsmöglichkeiten der
Deponieaufstandsfläche werden erforderlichenfalls
Abdichtungen aus Dachpappe, Bitumenbahnen,
Kunststoffdichtungen, Asphaltmastix, zementgebundene
Dichtungsschlämme, Kunststoffbeschichtungen,
beispielsweise aus Epoxydharz, Polyurethan, Polyester,
PMMA sowie deren Kombinationen mit Bitumen und Teer,
bituminöse Spachtelmassen und wasserabweisende und
wasserundurchlässige Estriche als zusätzlicher
mechanischer Schutz aufgebracht.
Die aufgehenden Wände und Deponieoberflächen werden
durch bituminöse Deckanstriche, Spachtelmassen oder
Spritzbeton aus Bitumenemulsionen/Zementgemischen,
Bitumenbahnen, Dachpappen, Kunststoffdichtungsbahnen,
Kunststoffbeschichtungen, zementgebundene
Dichtungsschlämme, Spritzbeton, dem Einsatz von
Dränageschichten (Betonfiltersteine), Dränmatten und
-platten sowie durch natürliche Filtermaterialien
abgedichtet.
Die Bodenplatte wird mit entsprechenden
Entwässerungssystemen zur Abführung von anfallenden
Oberflächenwässern (hier insbesondere
Niederschlagswasser) versehen, beispielsweise
begehbaren und befahrbaren Rinnensystemen. Die
Entwässerung wird zu einem Sammelschacht orientiert.
In diesem wird das anfallende Deponiesickerwasser
gesammelt und ständig überwacht. Je nach Art der
anfallenden Sickerwässer werden diese entweder
schadlos entsorgt oder dem Kompaktierungsprozeß wieder
zugeführt, so daß nachteilige Auswirkungen auf das
Grundwasser wirksam auf Dauer ausgeschlossen werden.
Die mit Nut- und Federsystem ausgestatteten Kompaktate
(6) bzw. Deponiesteine (7) werden im Verbundsystem
lagen- bzw. schichtweise auf der Deponie (D) derart
eingestapelt, daß keine durchgehenden vertikalen Fugen
entstehen. Durch diese Stapelmethode wird zum einen
die Standfestigkeit der Deponie (D) gewährleistet, zum
anderen ist sichergestellt, daß Niederschlagswässer
die Deponie (D) nicht durchsickern. Die jeweiligen
Seitendichtungen des Deponiekörpers werden mit der
wachsenden Deponie wie vorbeschrieben hergestellt. Der
so abgedichtete Deponiekörper wird mit
Filtermaterialien, wie Sanden und Kiesen, Abraumsanden
aus Steinbrüchen, grundwasserunschädlichen Schlacken
oder dergleichen verfüllt. Die Filterschichten werden
nach Einbringung standfest verdichtet.
Filterstäube aus der trockenen Rauchgasreinigung einer
Schlammverbrennungsanlage mit teilweise erhöhten Zink-
und Bleigehalten neben geringeren Anteilen an Cadmium
und anderen Schwermetallen wurden mit einem
Gewichtsanteil von 63% mit 9% Zement PZ45F und 28%
gewaschenem Sand gemischt. Die spezifischen
Oberflächen (nach Blaine) der eingesetzten Stäube
betrugen in etwa 0,96 m2/g, die Werte für den Zement
lagen bei 0,39 m2/g. Mit Bezug auf die Zementzugaben
wurden 2,5 Gew.% Zusatzstoffe hinzugemischt und die
Mischung in einer Kalksandsteinpresse zu Kompaktaten
verpreßt. Die Kompaktate wurden in einer Abbindehalle
zwischengelagert. Die fertigen Deponiesteine wurden
als ganze Steine in entmineralisiertem Wasser (in
Anlehnung an DIN 38414-S 4) eluiert. Die Formsteine
hatten Abmessungen normaler Kalksandsteine von 24×
17,4×10,8 cm mit einem Volumen von 4,2 dm3, einer
Oberfläche von 19,7 dm2 und einem Gewicht von 8 kg.
Die Eluatanalyse für das reguläre Eluat wies folgende
Werte auf: pH-Wert < 10,9; Leitfähigkeit ca 1600 µS/cm;
CSB 8 mg/l, Kohlenwasserstoffe 0,1, A 0X (Cl) 0,005,
Barium 0,15, Blei 0,22, Bor 0,075, Cadmium < 0,002,
Chrom (gesamt) 0,009, Eisen (gelöst) 0,004, Kupfer
< 0,002, Mangan < 0,01, Quecksilber < 0,0005, Fluorid
< 0,005, Ammoniak < 0,005, Chlorid 680, Cyanide (gesamt)
< 0,005, Nitrat 2,6, Nitrit 0,18, Phosphat 3,5, Sulfat
34; Gesamthärte dH 40. Es wurden Kompaktatdichten im
Mittel von 1,6-1,7 kg/dm3 erzielt. Die
Durchlässigkeitsbeiwerte nach DARCY (k-Werte gemäß DIN
18130) lagen im Bereich zwischen 10-7 und 10-8 m/s.
Die Druckfestigkeit nach einer Abbindezeit von ca. 28
Tagen betrug zwischen 12-15,7 N/mm2.
Es wurden Steinformate ohne Griffloch gepreßt mit
Abmessungen von 24×17,5×11,3 cm. Als Bindemittel
wurde ein Zement PZ 45 F-HS eingesetzt. Es erfolgte
eine Verpressung unter Hochdruck, d. h. bei ca. 140
bis 160 bar, um im Kompaktat die Wasserdurchdringung
ganz zu verhindern. Auf diese Weise wurden Dichten von
2,07-2,2 kg/dm3 erzielt. Die Druckfestigkeit betrug
nach 44 Stunden Abbindezeit bereits 18,8 N/mm2, wobei
nach ca. 28 Tagen Festigkeiten zwischen 22 bis 25
N/mm2 erreicht wurden. Die Durchlässigkeitsbeiwerte
betrugen 10-8 bis 10-10 m/s. Das bedeutet, daß diese
Kompaktate Durchlässigkeitswerte erreichen, die unter
den Werten von Tonabdichtungen liegen, wie sie
üblicherweise zur Abdichtung konventioneller
Bauschuttdeponien eingesetzt werden. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren wird aus Sondermüll
deponierfähiger Bauschutt, wobei die innere Oberfläche
und die Wasserdurchlässigkeit als Maße für die
Eluierbarkeit soweit verringert werden, daß das
Kompaktat in jeden Fall auf Bauschuttdeponien
abgelagert werden kann.
Claims (8)
1. Verfahren zur Verarbeitung von umweltschädlichen
Industrieabfällen, insbesondere von mineralischen
Rückständen, beispielsweise Filterstäuben aus der
Rauchgasreinigung kommunaler und industrieller
Verbrennungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stäube zusammen mit Bindemitteln verpreßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäube zu stapelfähigen Formsteinen verpreßt
werden, vorzugsweise nach dem Verfahren der
Kalksandsteinherstellung, wobei als Bindemittel
vorzugsweise Sand, Zement und Zusatzstoffe verwendet
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formsteine mit Nut und
Feder hergestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube mit einem
Gewichtsanteil bis zu 80%, vorzugsweise 67-63% in
die Mischung eingebracht werden und der Sandanteil bis
zu 32%, vorzugsweise 30-28%, der Zementanteil bis zu
10%, vorzugsweise 7-9% beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoffe
vorzugsweise Bitumen oder Epoxydharze verwendet
werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten
Formsteine einer Deponie zugeführt und regelmäßig
neben- und übereinander gestapelt werden, unter
Bildung von begehbaren Kontrollgängen und Schächten im
Innern der Deponie.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Formsteine je nach Herkunft der eingesetzten
Abfallstoffe gekennzeichnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deponie in Hochlage
errichtet wird.
Priority Applications (1)
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DE19873725749 DE3725749A1 (de) | 1987-08-04 | 1987-08-04 | Kompaktierung von industriestaeuben und deponie der kompaktate |
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ID=6332985
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