DE4333922A1 - Verfahren zur Immobilisierung und Einlagerung von schadstoffhaltigen Abfällen - Google Patents
Verfahren zur Immobilisierung und Einlagerung von schadstoffhaltigen AbfällenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisierung
und Einlagerung von schadstoffhaltigen Abfällen,
insbesondere industriellen Schlämmen und Filterstäuben in
Deponiehohlräumen und eine Vorrichtung zur Durchführung
desselben.
Aus der japanischen Patentanmeldung 52-52 866 ist es
bekannt, einen Schlamm mit Asphalt bei 130 bis 160°C zu
kneten und anschließend in Blöcke zu formen. Die Blöcke
werden dann wiederum mit einer Asphaltschicht ummantelt.
Aufgrund der weitestgehend inerten Eigenschaften des
Asphaltes kommt es dabei zu einer Art mechanischen
Kapselung des Matrixmaterials.
Bei dem aus der japanischen Patentanmeldung 54-127 868
bekannten Behandlungsverfahren werden Aschen mit Zement
gemischt, und die dabei gebildeten nassen Pellets werden
dann wiederum mit Aschen von außen belegt. Ähnlich wird
auch in der GB-PS 14 12 821 vorgegangen, wo zunächst der
mit Schadstoffen belastete Abfall mit Zement gemischt wird,
anschließend wird die Mischung zu Formkörpern verarbeitet,
die dann wiederum von einer Zementhülle umgeben werden. In
beiden Verfahren muß das einzubindende Material also
zunächst mit einem Bindemittel gemischt und anschließend
ummantelt werden.
Andere Verfahren zielen darauf ab, die äußerst feinkörnigen
Abfallstoffe mit einer Teilchengröße von beispielsweise
unter 10 um zu agglomerieren, um sie alsdann im Schachtofen
einzusetzen. Das ist jedoch zumeist ohne einen erheblichen
Energieaufwand nicht möglich und setzt eine ausreichende
Festigkeit des Agglomerats voraus, löst aber nicht das
Schadstoffproblem, da die Schadstoffe, wie insbesondere
Zink und Blei, leicht flüchtig sind und daher beim
Agglomerieren, beispielsweise Sintern und beim Einschmelzen
verdampfen; sie finden sich dann angereichert erneut im
Staub der Abgasreinigung.
Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn die Stäube oder
Schlämme lediglich kaltpelletiert oder mit Hilfe eines
härtenden Zusatzes agglomeriert werden. Die Grünfestigkeit
solcher Pellets ist jedoch für die weitere Handhabung und
insbesondere für einen Einsatz im Schachtofen zumeist nicht
ausreichend, während die Verwendung härtender Zusatzstoffe
mit erheblichen Kosten verbunden ist. Hinzu kommt, daß die
Schadstoffe auf diese Weise nicht aus dem
Produktionskreislauf entfernt werden, sich vielmehr in
zunehmendem Maße im Staub oder Schlamm der Abgasreinigung
anreichern. Um das zu vermeiden, bietet es sich zwar an,
die Stäube und Schlämme zunächst zum Entfernen der
Schadstoffe zu laugen, die damit verbundenen Kosten sind
jedoch erheblich, zumal die bei der Laugung anfallende
Schadstofflösung ihrerseits aufbereitet werden muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt,
schadstoffhaltige Abfälle bei verhältnismäßig geringem
Energieaufwand in einer Weise einzubinden und somit eine
hochdichte und natursteinartige Masse zu gewinnen, die
geeignet ist, beim Einbringen in die Hohlräume eines
Deponiekörpers dessen Verfestigung und mechanische
Stabilisierung zu bewirken.
Dies wird dadurch erreicht, daß die industriellen Schlämme
und Filterstäube einem Mischvorgang
mit einem in feinkörnigem Zustand befindlichen hydraulischen Bindemittel bei einem für die hydraulische Bindung ausreichenden Sickerwasseranteil oder Sickerwasser-Wasser-Gemisch unterzogen werden;
gefolgt vom Erstellen eines Homogenisats
sowie
Einpressen des Homogenisats in mehrere in Deponiekörper befindliche Injektionsrohre.
mit einem in feinkörnigem Zustand befindlichen hydraulischen Bindemittel bei einem für die hydraulische Bindung ausreichenden Sickerwasseranteil oder Sickerwasser-Wasser-Gemisch unterzogen werden;
gefolgt vom Erstellen eines Homogenisats
sowie
Einpressen des Homogenisats in mehrere in Deponiekörper befindliche Injektionsrohre.
Als hydraulische Bindemittel, also solche Stoffe, die eine
hydraulische Bindung aufgrund des vorliegenden
Wassergehalts eingehen, kommen an sich bekannte Bindemittel
in Frage. Diese Bindemittel werden je nach den zu
behandelnden Stoffen gewählt. Wird die Mischung aus den zu
behandelnden Stoffen und dem hydraulischen Bindemittel
einer Homogenisierung unterworfen, so wird dies dadurch
erreicht, daß die zu behandelnden Stoffe feinst verteilt,
zugleich aber von den hydraulischen Bindemitteln allseitig
umkapselt und damit eingebunden sind.
Aus der so erhaltenen Mischung entsteht durch weitere
Hydratation innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit ein
hartes Gefüge.
Vor der Verfestigung kann die gewonnene Masse in mehrere in
einem Deponiekörper befindliche Rohre eingepreßt, worin
aufgrund des Erhärtens ein verfestigter Formkörper
entsteht. Der besondere Vorteil dieser Verfahrensweise ist
darin zu sehen, daß das zur Verfestigung der Masse
benötigte Material gleichzeitig als Transportmittel dient,
wodurch als weiterer wesentlicher Vorteil eine verbesserte
Ausnutzung des für Mischen zur Verfügung stehenden Raumes
dadurch erzielt wird, daß eine Aufteilung der bisher als
einheitlicher Vorgang gesehenen Verfestigung in zwei
voneinander unabhängige Teilvorgänge stattfindet, von denen
der eine lediglich der vorbereitenden Aufbereitung der
Materialien, der andere der endgültigen Verfestigung dient.
Durch die geschilderte Umkapselung und feste Einbindung der
Schadstoffe sind diese vollständig unschädlich gemacht und
können bei der Verwendung zur Verfüllung von
Deponiehohlräumen als ökologisch vollständig unbedenklich
angesehen werden. Somit wird durch die Erfindung nicht nur
eine Unschädlichmachung der Schadstoffe erreicht, sondern
auch eine Verwendung dieser Schadstoffe innerhalb der
Bautechnik ermöglicht.
So läßt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren
- - eine bessere Ausnutzung von vorhandenem Deponievolumen durch Verfüllen konventionell nicht nutzbaren Hohlraumes (ca. 10-20% des Gesamtporenvolumens),
- - eine nachträgliche Nutzung von Deponieraum in Altdeponien,
- - eine Stabilisierung des Deponiekörpers durch hydraulisch abbindendes Injektionsmittel sowie
- - eine Verminderung der bautechnisch unerwünschten Absenkungen des Deponiekörpers (Schonung der Oberflächen abdichtung)
erreichen.
Die erfindungsgemäße Einbindung entspricht ferner dem
Multibarrierenprinzip für Monodeponien.
Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beanspruchte Vorrichtung zeigt den hervorstechenden
Vorteil, eine Reinigung der Pumpen-Schlauchleitung zu
gewährleisten, ohne daß dabei ein Kontakt zwischen dem zu
behandelnden Stoff und der Reinigungsflüssigkeit entsteht.
Da dabei eine Durchspülung der Schlauchleitung entbehrlich
ist, wird die Menge an kontaminierter Reinigungsflüssigkeit
nicht nur reduziert, sondern sogar entfallen.
Es hat sich gezeigt, daß durch den Einsatz des
erfindungsgemäßen Verfahrens wasserunlöslich
eingeschlossene schädliche Stoffe, sich unter
Bodenbedingungen nicht mehr aus diesem geschaffenen Verband
herauslösen lassen.
Der bei der erfindungsgemäßen Behandlung der Mischung aus
schadstoffhaltigen Abfall und hydraulischen Bindemittel
verwendete Sickerwasseranteil ist derart zu wählen, daß er
für die hydraulische Bindung ausreicht. Je nach dem
Wasserinhalt der zu behandelnden Stoffe ist der
erfindungsgemäß zu behandelnden Mischung eine geeignete
Wassermenge zuzugeben. Bei Klärschlämmen mit sehr hohen
Wasseranteil ist der Zuschlag gering oder entfällt er
sogar, bei weniger wasserhaltigen Abfällen ist jedoch in
steigendem Maß eine Sickerwasserzugabe erforderlich.
Steht eine genügende Menge an Sickerwasser nicht zur
Verfügung, so ist dieses mit Wasser zu ergänzen, um einen
für die hydraulische Bindung ausreichenden Wasseranteil zu
erhalten.
Für das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, wenn in der Mischung das
Gewichtsverhältnis von Sickerwasser zu den Feststoffen in
Abhängigkeit von den zu behandelnden Stoffen und dem
hydraulischen Bindemittel zwischen 1 : 0,5 bis 1 : 100 gewählt
wird.
Für ein günstiges Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens
hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, wenn das
Gewichtverhältnis des hydraulischen Bindemittels zu den zu
behandelnden Stoffen 1 : 1 bis 1 : 20 beträgt.
Für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens und
insbesondere für eine gute Einbindung der
schadstoffhaltigen Abfälle in dem hydraulischen Bindemittel
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Mischvorgang,
während einer Dauer von 0,5 bis 10 10 Minuten erfolgt.
Zweckmäßig ist, den zu behandelnden stichfesten oder
fließfähigen Schlamm zu Beginn des Mischvorgangs dem
Sickerwasser oder Sickerwasser-Wasser-Gemisch zuzugeben und
dem erhaltenen Homogenisat anschließend Bindemittel
beizumengen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das
Sickerwasser oder Sickerwasser-Wasser-Gemisch mit den zu
behandelnden Stäuben in Form eines Homogenisats zu bringen
und dem so erhaltenen Homogenisat, das Bindemittel
zuzugeben.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens (Fig. 1) besteht aus einem für die Staub- bzw.
Schlammvermörtelung geeigneten Mischer 1 mit einer
Verdrängerpumpe 2 am Mischeraustrag.
Die Pumpe 2 ist über eine Schlauchleitung 3 mit einem im
Deponiekörper befindlichen und mit Packersystem 4
ausgerüsteten Injektionsrohr 5 verbunden. Am Pumpenausgang
bzw. Anfang der Schlauchleitung befindet sich zusätzlich
eine Molchschleuse 6, der entsprechende Molchfänger 7 am
Schlauchleitungsende.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
erläutert, das sich auf eine erfindungsgemäße
Immobilisierung von schwermetallenthaltenden Schlämmen
bezieht.
Ein schwermetallhaltiger Industrieschlamm wird
beispielsweise mit einem hydraulischen Bindemittel,
versetzt, zweckmäßig in einem Verhältnis von 1 : 0,3.
Dabei wird für einen ausreichenden Wasseranteil gesorgt,
der sowohl die hydraulische Abbindung des Bindemittels als
auch dessen Verpumpbarkeit gewährleistet. Als
Zugabeflüssigkeit wird Sickerwasser oder, bei nicht
ausreichender Menge, ein Gemisch aus Sickerwasser und
Wasser verwendet.
Um eine sichere Einbindung der Schwermetalle im später
abbindenden Gemisch zu gewährleisten, muß eine ausreichende
Homogenisierung im Mischer erfolgen. Nach einer Zeit von
ca. 0,5-5 Minuten ist der Mischvorgang beendet und das so
erhaltene Gemisch, das Injektionsmittel, wird in den
Deponiekörper, das Injektionsmedium, über Injektionsrohre
injiziert.
So kann beispielsweise das Gemisch durch ein Bohrrohr
selbst verpreßt werden, wobei nach Abteufen dieses
Bohrrohres auf die gewünschte Tiefe dieses stufenweise
gezogen wird. Möglich ist auch das Einführen eines
Ventilrohres, in das durch Rammen, Dreh- oder Schlagbohren,
Rütteln oder Spülen hergestellte Bohrloch. Das Ventilrohr
ist im Bereich des zu injizierenden Bodens als
Manschettenrohr ausgeführt. Der Ringraum zwischen
Bohrlochwand und Verrohrung kann mit einer erhärtenden
Sperrflüssigkeit verfüllt sein. Nach dem Abbinden bildet
diese Mischung eine Hülle um das Rohr. Bei der Injektion
wird dann an den perforierten Stellen des Manschettenrohres
die Hülle durch das Injektionsmittel örtlich aufgebrochen.
Das Gemisch gelangt vom Pumpenausgang über einen
Verpreßschlauch und ein im Manschettenrohr in Längsrichtung
verschiebliches mit Packer versehenes Führungsrohr an die
Verpreßstelle. Die Injektion kann somit horizontweise
durchgeführt, und beliebig oft wiederholt werden.
Eine Reinigung des Verpreßschlauches durch reguläres Spülen
mit Wasser würde zu hohen Mengen kontaminierter Flüssigkeit
führen. Daher findet diese Reinigung des Verpreßschlauches
bis hin zur Injektionsstelle mit einem Molch statt.
Nach Beendigung der regulären Injektion wird am
Pumpenausgang über eine Molchschleuse ein Molch eingeführt.
Über die Verpumpung von Wasser wird der Molch kolbenartig
in Richtung der Injektionsstelle durch den Verpreßschlauch
bewegt. Dabei werden die im Schlauch befindlichen Reste des
Injektionsmittels verdrängt, bzw. in den Deponiekörper
verpreßt. Eine Vermischung mit dem Verpreßwasser wird durch
den Molch vermieden. Am Schlauchende befindet sich ein
Molchfänger, der das Mitverpressen des Molches in den
Deponiekörper verhindert.
Claims (11)
1. Verfahren zur Immobilisierung und Einlagerung von
schadstoffhaltigen Abfällen, insbesondere
industriellen Schlämmen und Filterstäuben mit
folgenden Schritten:
- a) Mischen der zu behandelnden Stoffe mit einem in feinkörnigem Zustand befindlichen hydraulischen Bindemittel bei einem für die hydraulische Bindung ausreichenden Sickerwasseranteil oder einem anteilmäßigen Sickerwasser-Wasser-Gemisch.
- b) Erstellen eines Homogenisats;
- c) Einpressen des Homogenisats in mehrere in Deponiekörper befindliche Injektionsrohre.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewichtsverhältnis des hydraulischen
Bindemittels zu dem zu behandelnden Stoffe 1 : 1 bis
1:20 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Mischung das Gewichtsverhältnis von
Sickerwasser zu den Feststoffen in Abhängigkeit von
dem zu behandelnden Stoffen und dem hydraulischen
Bindemittel 1 : 0,5 bis 1 : 100 beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet
daß das Mischen während einer Dauer von 0,5-10
Minuten durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zu behandelnde stichfeste oder fließfähige
Schlamm zu Beginn des Mischvorgangs dem Sickerwasser
oder Sickerwasser-Wasser-Gemisch zugegeben und dem
erhaltenen Homogenisat anschließend Bindemittel
beigemengt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sickerwasser oder Sickerwasser-Wasser-
Gemisch mit den zu behandelnden Stäuben in Form
eines Homogenisats gebracht und dem so erhaltenen
Homogenisat, das Bindemittel zugegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischung über einen Verpreßschlauch an die
aus Injektionsrohren bestehende Verpreßstelle
gelangt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verpreßmenge aufgrund des Deponiehohlraumes
ermittelt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 8,
bestehend aus einem Mischer (1) und einer zum
Verpressen geeigneten Pumpe (2) mit einer
Schlauchleitung (3), die an ein in Deponiekörper
befindliches und mit einem Packer (4) ausgestattetes
Injektionsrohr (5) angeschlossen ist, wobei an dem
der Pumpe (2) zugewandten Ende der Schlauchleitung
(3) eine Molchschleuse (6) und am entgegengesetzten
Ende der Schlauchleitung (3) ein Molchfänger (7)
angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung der Injektionsrohre (5) den
Abmessungen des Verpreßkörpers angepaßt ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Injektionsrohre (5) in ausreichendem Abstand
zur Basisabdichtung der Deponie angebracht sind.
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Also Published As
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