DE4411190C1 - Schadstoffbeseitigung aus feinkörnigen, feststoffhaltigen Zusammensetzungen mit Hilfe oberflächenaktiver Substanzen durch biologische Prozesse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung schadstoff­ haltiger, feinkörniger, feststoffhaltiger Zusammensetzungen.

Feinkörnige Feststoffe und Schlämme, beispielsweise Böden, las­ sen sich nach üblichen Methoden auf biologischem Wege nur mit hohem apparativem Aufwand reinigen. Die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen sowie die Entsorgung der Abbauprodukte ist durch den Feinkornanteil schwierig. Die Schadstoffe sind so an das Korn gebunden, daß mikrobiologische Reinigungsverfahren nicht einsetzbar sind. Gelegentlich wird eine Verbesserung durch Zugabe von Wasser und Erzeugung eines gut fließfähigen Schlammes herbeigeführt. Das Wasser muß im Anschluß an die Rei­ nigung durch energieaufwendige, mechanische Entwässerungsver­ fahren wie Filtration oder Zentrifugieren wieder entfernt wer­ den.

Aus der EP 0 507 073 ist eine Anlage zur biologischen Schad­ stoffbeseitigung von verunreinigten Abwässern bekannt. Das im Zusammenhang mit dieser Anlage beschriebene Verfahren wird je­ doch aufgrund des zusätzlichen Wasserbedarfs wirtschaftlich nicht eingesetzt. Das Wasser muß vor dem Wiedereinsatz des Bo­ dens durch aufwendige und teure Verfahrensmaßnahmen aus dem Boden wieder entfernt werden. Das Wasser ist darüber hinaus mit verbliebenen Nährstoffen, Nährsalzen und auch Schadstoffen kon­ taminiert und muß vor der Abgabe gereinigt werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaft­ liches Verfahren zur biologischen Reinigung von mit Schadstof­ fen belasteten feststoffhaltigen, feinkörnigen Zusammensetzun­ gen bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der feinkörnigen, feststoffhaltigen, mit Schadstoffen belasteten Zusammensetzung ein oder mehrere Silane zur Verbesserung der Fließfähigkeit beigemengt werden, worauf sich der Schadstoff­ abbau durch Mikroorganismen anschließt.

Durch Zugabe von Silanen kann der Stofftransport in den Fest­ stoffen oder Schlämmen erhöht werden.

Bei den Silanen handelt es sich um verzweigte oder unverzweigte Silicium-Wasserstoff-Verbindungen, die auch ringförmige Cyclo­ silane umfassen. Silane sind die Si-Homologen der Alkane, die binäre Verbindungen der allgemeinen Formel Si_nH_2n+2 darstellen. Im Gegensatz zu den Kohlenwasserstoffen sind die Silane sehr instabil. Die Silane hydrolysieren im leicht sauren pH von 6 und leicht basischen pH 8 Milieu, das bei schadstoffbelasteten Feststoffen in der Regel vorliegt oder durch geringe Zugabe von Säuren und Laugen leicht schadlos hergestellt werden kann. In diesen pH-Bereichen sind Mikroorganismen bevorzugt lebensfähig.

Die Silane sind ungiftige Stoffe und führen nicht zu einer Be­ einträchtigung der Umwelt. Dies ist wesentlich für die Weiter­ verwendung gereinigter Böden und Schlämme nach erfolgter Rei­ nigung. Silane gehen mit den Siliziumteilen im Feststoff (z. B. den Sand-, Ton- und Schluffanteilen von schadstoffbelasteten Böden) sehr feste Si-O-Si-Bindungen ein, und die Alkanreste schirmen dann z. B. ein Bodenpartikel gegen andere Feststoff­ teilchen ab. So ist die Bildung von Konglomeraten nicht mehr möglich. Zuvor in Zwickeln vorhandene Schadstoffe werden damit freigegeben. Das Fließverhalten der Schüttgüter wird ebenfalls verbessert. Auf diese Weise können für die schadstoffabbauenden Mikroorganismen die Arbeitsbedingungen verbessert werden.

Silane werden somit erfindungsgemäß bevorzugt bei der Reinigung von feinkörnigem Boden eingesetzt werden. Der Feinkorngehalt der Böden kann dabei bis zu 90 Gew. -% betragen. Der Feststoff­ gehalt liegt bei ca. 85 Gew.-%, der Feuchtigkeitsgehalt bei 20 Gew. -%, bevorzugt bei ca. 15 Gew. -%. Die Korngröße des Fein­ kornanteils im Feststoff ist 4000 µm, bevorzugt 3000 µm, insbesondere bevorzugt 2000 µm. Solche Böden sind biologisch nur zu behandeln, wenn der Wassergehalt auf ca. 50 Gew.-% er­ höht wird.

Der Zusatz von Silanen für die Erhöhung der Fließfähigkeit von Feststoffen ist deutlich geringer als die alternativ mögliche Wasserzugabe. Geht man davon aus, daß bei einem typischen feinkörnigen Boden mit einem üblichen Wassergehalt von ca. 15 Gew. -% noch eine Wasserzugabe von mind. 20 Gew. -%, bezogen auf die Trockenmasse, zur Einstellung guter Umgebungsverhältnisse für die Mikroorganismen erforderlich ist, so ist bei Zugabe von Silanen nur eine Zugabe von max. 1 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,2 Gew. % erforderlich.

Nach Abschluß des biologischen Reinigungsprozesses ist es im Gegensatz zur Wasserzugabe beim Einsatz von Silanen nicht erfor­ derlich, diese wieder zu entfernen. Die Silane werden nach Abbau der Schadstoffe durch die eingesetzten Mikroorganismen abgebaut. Sind die geeigneten Mikroorganismen nicht im Feststoff enthalten, werden sie von außen zugemischt. Durch Abbau der Alkanreste der Silane bzw. ihrer Hydrolyseprodukte im Feststoffgemisch durch die Mikroorganismen wird die Wirkung der Silane bzw. ihrer Hydrolyseprodukte wieder aufgehoben. Im Feststoff verbleibt nur ein Si-O-Si-Rest, der überall in natürlicher Form vorkommt. Der Feststoff ist damit uneingeschränkt wieder verwendbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur Reinigung von mit Kohlenwasserstoffen verunreinigten Feststoffen wie Bö­ den angewandt. Insbesondere können Schadstoffe wie Mineralöl­ kohlenwasserstoffe und polycyclische aromatische Kohlenwasser­ stoffe, aber auch andere schädliche organische Stoffe nach Zug­ abe der oberflächenaktiven Substanzen durch die zugesetzten Mikroorganismen abgebaut werden.

Ausführungsbeispiel

Ein feinkörniger schadstoffbelasteter Boden wird beispielsweise in einer Wanne mit Silan vermischt. Der Boden wird dabei fließ­ fähig. Gleichzeitig werden die Schadstoffe über das Silan in die Wasserphase überführt. Das geschieht über die Tensidwirkung der Hydrolyseprodukte des Silans und durch die verbesserte Verteilung des Wassers im Boden durch die Wirkung des Silans und seiner Hydrolyseprodukte. Mit dem Silan werden gleichzeitig Nährstoffe für die Mikroorganismen eingebracht. Die Mobilität der Mikroorganismen wird erhöht.

Das so erhaltene fließfähige Produkt wird mit Luft durchströmt, die über das vorhandene Wasser-Silan-Gemisch gleichmäßig ver­ teilt und darin gespeichert wird. So werden günstige Lebensver­ hältnisse für die Mikroorganismen hergestellt und ein beschleu­ nigter Abbau wird herbeigeführt.

Durch die eingebrachte Luft in Verbindung mit der Fließfähig­ keit des Produktes wird dieses zusätzlich vermischt. Dadurch wird ebenfalls ein gleichmäßiger und beschleunigter Schadstoff­ abbau ermöglicht.

Nach Abbau der Schadstoffe greifen die Mikroorganismen das Silan bzw. die Hydrolyseprodukte des Silans an. Anschließend kann der Boden aus der Wanne entfernt und als Auffüllmateri­ al ohne Einsatz zusätzlicher Prozesse verwendet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur biologischen Behandlung einer schadstoff­ haltigen, feinkörnige Feststoffe enthaltenden Zusammen­ setzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammensetzung ein oder mehrere Silane zur Ver­ besserung der Fließfähigkeit der feinkörnigen Zusammen­ setzung beigemengt werden, worauf sich ein Schadstoffabbau durch Mikroorganismen anschließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Boden behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung mit einem Feinkorngehalt bis zu etwa 95 Gew.-%, bevorzugt bis zu 90 Gew.-%, behandelt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung mit einer Korngröße des Feinkorn­ anteils von 4000 µm, bevorzugt 3000 µm, insbesondere bevorzugt 2000 µm, behandelt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung mit einem Feuchtigkeitsgehalt 20 Gew.-%, bevorzugt 15 Gew.-%, behandelt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß biologisch abbaubare Silane verwendet werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Silane in einer Menge 1 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,2 Gew.-%, zugegeben werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstoffe, insbesondere Mineralölkohlenwas­ serstoffe und/oder polycyclische aromatische Kohlenwasser­ stoffe als Schadstoffe enthaltende Zusammensetzungen be­ handelt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Silanen versetzte Zusammensetzung während des Abbaues der Schadstoffe durch die Mikroorganismen von Luft durchströmt wird, und/oder daß der Zusammensetzung Nährstoffe für die Mikroorganismen beigemengt werden und/oder die Zusammensetzung auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß optimale Lebensbedingungen für die Mi­ kroorganismen entstehen.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß speziell zum Abbau der Schadstoffe adaptierte Mikroor­ ganismen eingesetzt werden.