AT5356U1 - Verfahren zur immobilisierung von verbrennungsrückständen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Immobilisierung fester, flüssiger und/oder pastöser Rückstände aus der Verbrennung sowie aus der der Verbrennung nachfolgenden Abgasreinigung, insbesondere aus Anlagen zur thermischen Behandlung von Abfällen. Erfindungsgemäß sind folgende Schritte vorgesehen: a) getrennte Erfassung der Rückstände aus unterschiedlichen Prozessschritten; b) nasschemische Behandlung der nicht direkt deponierbaren oder nicht direkt zur Herstellung von Deponiegut geeigneten Rückstände, wobei in einem geschlossenen Reaktor ein basischer pH-Wert eingestellt wird;c) mechanische Entwässerung des Reaktionsproduktes aus der nasschemischen Behandlung; d) Rückführung des in Punkt c) entstehenden Filtrates in die nasschemische Behandlung gemäß Punkt b) sowie Ergänzung der rückgeführten Filtratmenge gemäß Wasserbilanz mit Abwasser oder Dünnschlamm; e) Herstellung von Deponiegut nach vorgegebener Rezeptur unter Zugabe von direkt deponierbaren oder zur Herstellung von Deponiegut geeigneten Rückständen aus der Verbrennung und/oder von Rückständen und Abfällen aus externen Behandlungs- und Produktionsanlagen; sowie f) Einbau und Lagerung des in Punkt e) hergestellten Deponieguts, vorzugsweise auf obertägigen Deponien oder zur bergbautechnischen Verfüllung unterirdischer Hohlräume.
Description
<Desc/Clms Page number 1> Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisierung fester, flüssiger und/oder pastöser Rückstände aus der Verbrennung sowie aus der der Verbren- nung nachfolgenden Abgasreinigung, insbesondere aus Anlagen zur thermischen Behandlung von Abfällen. Gemäss der Entwicklung seit 1988 in der Abfallwirtschaft werden zwar in zuneh- mendem Masse Verfahren zur Behandlung von Abfällen, insbesondere thermische Verfahren wie Pyrolyse oder Verbrennung, eingesetzt, die langfristig umweltver- trägliche Ablagerung der dabei entstehenden Rückstände ist jedoch ein weitge- hend ungelöstes Problem. Bisher wurde grosses Augenmerk auf die Abgasreini- gung gelegt und in weiterer Folge auch auf die Reinigung von Abwasser vor des- sen Ableitung. Die Behandlung der pastösen und festen Rückstände aus der Verbrennung sowie der Abgas- und Abwasserreinigung fand bisher wenig Beachtung, da in der Regel noch ausreichende und kostengünstige Deponie- kapazitäten mit grosszügigen Genehmigungen aus vergangenen Zeiten (ohne entsprechend strenge Umweltauflagen, insbesondere Anforderungen an die Stoffeigenschaften der abzulagernden Abfälle) vorhanden sind. Durch die zunehmend strengeren gesetzlichen Anforderungen an die Ablagerung von Rück- ständen sind jedoch grundlegende Änderungen in nächster Zukunft zwingend erforderlich. Dies betrifft beispielsweise in Österreich das Verbot der obertägigen Ablagerung gefährlicher Abfälle gemäss µ 17 Abs.1Abfallwirtschaftsgesetz (BGBI. I 2000/90). Weiters sind gemäss Deponieverordnung in Österreich für neue Deponien seit 1. 1.1997 sowie für bereits vor diesem Zeitpunkt bestehende Deponien ab 1. 1.2004 strenge Anforderungen an die Ablagerung von Abfällen zu beachten (Ausnahmen sind in begrenztem Umfang durch den jeweiligen Landeshauptmann für einzelne Deponien bis längstens 31. 12.2008 möglich). Die Ablagerung von Rückständen wird daher, wie das Beispiel Österreich zeigt, durch strenge gesetzliche Anforderungen zunehmend eingeschränkt (siehe bei- spielsweise Anforderungen an die Ablagerung auf Massenabfall- sowie Reststoff- deponien mit Beschränkung von Gesamtschadstoffgehalten sowie der Eluierbar- keit). Weiters ist bei einzelnen Rückständen auf das Reaktionsverhalten bei Ein- wirkung von Wasser mit unterschiedlichen pH-Werten im Hinblick auf die Freiset- zung von gasförmigen Verbindungen zu achten. Dies betrifft insbesondere die Freisetzung von Wasserstoff aus metallischem Aluminium im alkalischen Milieu. Daher sind in der bisherigen Praxis der Abfallwirtschaft verschiedene Abfälle und Rückstände als gefährlich einzustufen und sind daher künftig von einer obertägi- <Desc/Clms Page number 2> gen Ablagerung ausgeschlossen und müssen auf Grund ihrer Beschaffenheit einer weiteren Behandlung oder einer untertägigen Deponierung zugeführt wer- den. Diese Methoden sind kostenmässig aufwendig und teilweise auch ökologisch unbefriedigend. Aufgabe der Erfindung ist es, die angeführten Nachteile in der Deponierung von unzureichend behandelten Rückständen zu vermeiden und ein Verfahren zur Immobilisierung fester, flüssiger und/oder pastöser Rückstände aus der Verbren- nung sowie aus der der Verbrennung nachfolgenden Abgasreinigung zu entwi- ckeln, das die Ziele und Grundsätze einer zukunftsorientierten Abfallwirtschaft mit betriebswirtschaftlich vertretbaren Kosten erfüllt. Erfindungsgemäss ist ein derartiges Verfahren durch folgende Schritte gegeben: a) getrennte Erfassung der Rückstände aus unterschiedlichen Prozessschrit- ten ; b) nasschemische Behandlung der nicht direkt deponierbaren oder nicht direkt zur Herstellung von Deponiegut geeigneten Rückstände, wobei in einem geschlossenen Reaktor ein basischer pH-Wert eingestellt wird ; c) mechanische Entwässerung des Reaktionsproduktes aus der nasschemi- schen Behandlung; d) Rückführung des in Punkt c) entstehenden Filtrates in die nasschemische Behandlung gemäss Punkt b) sowie Ergänzung der rückgeführten Filtrat- menge gemäss Wasserbilanz mit Abwasser oder Dünnschlamm; e) Herstellung von Deponiegut nach vorgegebener Rezeptur unter Zugabe von direkt deponierbaren oder zur Herstellung von Deponiegut geeigne- ten Rückständen aus der Verbrennung und/oder von Rückständen und Abfällen aus externen Behandlungs- und Produktionsanlagen; sowie f) Einbau und Lagerung des in Punkt e) hergestellten Deponieguts, vorzugs- weise auf obertägigen Deponien oder zur bergbautechnischen Verfüllung unterirdischer Hohlräume. Durch die nasschemische Behandlung bei basischen pH-Werten erfolgt teilweise eine Eluierung schädlicher Stoffe aus den Rückständen und eine gezielte Verän- derung der hydraulischen und mineralogischen Eigenschaften ; weiters wird die Gasbildung aus metallischen Rückständen (z. B. Aluminium) gefördert, sodass das Reaktionsprodukt aus der nasschemischen Behandlung nach dessen Entwässe- rung den weiteren Immobilisierungsschritten unterworfen werden kann. Dies <Desc/Clms Page number 3> wird insbesondere dadurch erreicht, dass der pH-Wert im Bereich von 8 bis 13, vorzugsweise im Bereich von 11,5 bis 12,5 eingestellt wird, um einen Abbau des Gasbildungspotentiales aus der Reaktion metallischer Verbindungen sicherzu- stellen. Erfindungsgemäss kann die nasschemische Behandlung unter Zugabe von Lauge, vorzugsweise in Form alkalischer Rückstände oder Abfälle erfolgen, wobei zur Verbesserung der chemischen Umsetzung in Punkt b) ergänzend elektrochemi- sche Verfahren eingesetzt werden können. Schliesslich ist eine unbefristete Lagerung des nach entsprechender Rezeptur aus unterschiedlichen Abfällen und Rückständen sowie ggf. mineralischen Hilfsstoffen hergestellten Deponieguts auch auf obertägigen Deponien möglich. Das erfindungsgemässe Verfahren erfüllt auch die Leitlinien zur Abfallwirtschaft, herausgegeben vom Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familie im Jahre 1988, wonach eine zukunftsorientierte Abfallwirtschaft eine umfassende Behandlung von Abfällen beinhaltet, sodass letztlich nur noch "erdkrustenähnli- che" Rückstände abgelagert werden. Unter "erdkrustenähnlich" sind folgende Eigenschaften zu verstehen: unlöslich, bzw. dauerhaft schwerlöslich reaktionsträge mit Luft, Wasser und anderen Abfallstoffen kein die Umwelt über die Medien Luft (gasförmig, staubförmig), Was- ser und Boden beeinträchtigendes Emissionsverhalten. Einfach formuliert ist eine Deponie dann umweltverträglich, wenn ihre Emissio- nen ohne weitere Behandlung in die Umwelt (Wasser, Boden, Luft) über Jahrtau- sende keine negativen ökologischen Auswirkungen hat. Eine umweltverträgliche Entsorgung fester, flüssiger und/oder pastöser Rück- stände aus der Verbrennung sowie aus der der Verbrennung nachfolgenden Abgasreinigung umfasst somit: Inertisierung Immobilisierung Deponierung Die bei der nasschemischen Behandlung gemäss Punkt b) entstehenden Gase, wie Wasserstoffgas, Ammoniak, Methan, Phosphin etc. können abgefackelt, gespei- chert oder einer Verwertung, vorzugsweise zur energetischen Nutzung im <Desc/Clms Page number 4> Bereich der Verbrennungsanlage oder in einer externen Anlage, zugeführt wer- den. Vorteilhafter Weise kann die in Punkt d) rückgeführte Menge des Filtrates in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt in der nasschemischen Behandlung und dem Wassergehalt im mechanisch entwässerten Reaktionsprodukt 3:1 bis 20:1 bezo- gen auf die der nasschemischen Behandlung zugeführte Abfallmenge betragen. Dabei wird auf der Basis einer geschlossenen Wasserbilanz gearbeitet und ergän- zend erforderliches Prozesswasser vorteilhaft aus der Verbrennungsanlage (z. B. Dünnschlamm aus der Abwasserbehandlung) zugeführt In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Zwi- schenbehandlung des rückzuführenden Filtrates, beispielsweise zur chemischen Fällung von gelösten Schwermetallen, erfolgt. Insbesondere kann die Zwischen- behandlung des rückzuführenden Filtrates unter Einsatz von organosulfidischen Verbindungen, beispielsweise TMT 15, erfolgen. Schliesslich kann das mechanisch entwässerte Reaktionsprodukt unter Zugabe von mineralischen bzw. anorganischen Hilfsstoffen sowie anderer geeigneter Rückstände und Abfälle zu ablagerungsfähigem Deponiegut verarbeitet werden. Dabei kann das Prinzip "diagenetische Inertisierung" (siehe AT. -B 389474) oder sonstige Verfahren, z. B. Verfestigung mit hydraulischen Bindemitteln, zur Anwendung kommen. Bei der Herstellung des Deponiegutes werden zum entwässerten Reaktionspro- dukt vorzugsweise trockene Materialien und nach Erfordernis auch Abwasser zur Einstellung der optimalen Feuchte für den kontrollierten Einbau und Verdichtung auf der Deponie (z. B. Erreichung der optimalen Procterdichte) eingesetzt. Bei- spielsweise können Kieswaschschlämme zugesetzt werden. Die erforderliche Wassermenge kann durch Nutzung der im Bereich der Einbaustelle der Deponie auftretenden gegebenenfalls verunreinigten Niederschlagswässer sowie im Zuge der Verdichtungsvorgänge allenfalls noch ausgepressten Sickerwässer gedeckt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand eines in der Abbildung beispielhaft dargestellten Flussdiagrams näher erläutert: . Zuerst erfolgt im Bereich 1 eine getrennte Erfassung einzelner prozessspe- zifischer Stoffströme bzw. Rückstände (z. B. verschiedene Flugaschen sowie bestimmte Fraktionen aus der Aufbereitung von Schlacke aus der Verbrennungsanlage , flüssige und pastöse Rückstände aus der Abwas- serreinigung, etc. ). <Desc/Clms Page number 5> . Im nächsten Schritt erfolgt die nasschemische Behandlung 2 von nicht direkt deponierbaren oder nicht direkt zur Herstellung von Deponiegut geeigneten Rückständen (z.B. von Asche ) unter Einstellung eines basi- schen pH-Wertes, allenfalls in Kombination oder in Ergänzung mit elektro- chemischer Behandlung. . Die bei der nasschemischen Behandlung 2 anfallenden Gase, insbesondere Wasserstoff, sowie gegebenenfalls weiterer Gase wie Ammoniak, Schwe- felwasserstoff, Methan und Phosphin werden bevorzugt der Verbrennungs- anlage im Bereich 1 zwecks energetischer Nutzung oder einem Gasspei- cher 3 zugeführt, bzw. in einer externen Anlage energetisch genutzt (z.B. Gasmotor) oder entsorgt (z.B. Gasfackel). . Abwässerkonzentrate bzw. Dünnschlamm aus der Abwasserreinigung, bei- spielsweise aus der nassen Abgasreinigung können der nasschemischen Behandlung 2 zugeführt werden. Dies ist im Hinblick auf die Gesamtwas- serbilanz und dem Ersatz für die über die Herstellung des Deponieguts 4 auf den Deponiekörper 5 ausgetragene Feuchte notwendig und im Ver- gleich zum Einsatz von frischem Wasser vorteilhaft. ., Die mechanische Entwässerung 6 der Suspension aus der nasschemischen Behandlung 2, erfolgt vorzugsweise mit Filterpressen oder anderen Ein- richtungen, vorteilhaft gemeinsam oder alternierend mit anderen Rück- ständen aus derselben Anlage. . Das in der mechanischen Entwässerung 6 anfallende Filtrat wird, - gegebe- nenfalls nach einer chemischer Zwischenbehandlung 7 durch Fällungsmit- tel, beispielsweise Organosulfide zur Fällung und Abscheidung von gelös- ten Schwermetallen - in die nasschemische Behandlung 2 rückgeleitet. Die rückgeführte Filtratmenge ergibt sich auf der Grundlage einer geschlosse- nen Wasserbilanz, wobei ergänzend erforderliches Wasser vorteilhaft aus dem Bereich 1 der Verbrennungsanlage zugeführt wird (beispielsweise Dünnschlamm aus der Abwasserreinigung). . Die entwässerten Rückstände aus der mechanischen Entwässerung 6 wer- den zusammen mit direkt deponierbaren Rückständen der Verbrennungs- anlage 1, mit mineralischen Hilfsstoffen und/oder anderen festen, pastö- sen oder flüssigen Rückständen aus externen Anlagen z. B. gemäss dem Prinzip "diagenetische Inertisierung" (AT-B 389474) zu einer deponierba- ren Masse bzw. Deponiegut verarbeitet (siehe Herstellung Deponiegut 4). . Schliesslich erfolgt die unbefristete Lagerung des nach entsprechender Rezeptur hergestellten Deponieguts gemäss den gesetzlichen Vorgaben, vorzugsweise auf obertägigen Deponien 5 oder zur bergbautechnischen Verfüllung unterirdischer Hohlräume. Die geringfügig auftretenden Sicker- <Desc/Clms Page number 6> wässer (aus dem Bereich der Einbaustelle 8 sowie allfälliges ausgepresstes Wasser aus dem Deponiegut) können bei Bedarf in der Herstellung des Deponiegutes 4 eingesetzt werden.
Claims (9)
- ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Immobilisierung fester, flüssiger und/oder pastöser Rückstände aus der Verbrennung sowie aus der der Verbrennung nachfolgenden Abgas- reinigung, insbesondere aus Anlagen zur thermischen Behandlung von Abfäl- len, gekennzeichnet durch: a) getrennte Erfassung der Rückstände aus unterschiedlichen Prozessschrit- ten; b) nasschemische Behandlung der nicht direkt deponierbaren oder nicht direkt zur Herstellung von Deponiegut geeigneten Rückstände, wobei in einem geschlossenen Reaktor ein basischer pH-Wert eingestellt wird ; c) mechanische Entwässerung des Reaktionsproduktes aus der nasschemi- schen Behandlung; d) Rückführung des in Punkt c) entstehenden Filtrates in die nasschemische Behandlung gemäss Punkt b) sowie Ergänzung der rückgeführten Filtrat- menge gemäss Wasserbilanz mit Abwasser oder Dünnschlamm;e) Herstellung von Deponiegut nach vorgegebener Rezeptur unter Zugabe von direkt deponierbaren oder zur Herstellung von Deponiegut geeigne- ten Rückständen aus der Verbrennung und/oder von Rückständen und Abfällen aus externen Behandlungs- und Produktionsanlagen; sowie f) Einbau und Lagerung des in Punkt e) hergestellten Deponieguts, vorzugs- weise auf obertägigen Deponien oder zur bergbautechnischen Verfüllung unterirdischer Hohlräume.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nassche- mische Behandlung unter Zugabe von Lauge, vorzugsweise in Form alkali- scher Rückstände oder Abfälle erfolgt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ver- besserung der chemischen Umsetzung in Punkt b) ergänzend elektrochemi- sche Verfahren eingesetzt werden. <Desc/Clms Page number 8>
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert im Bereich von 8 bis 13, vorzugsweise im Bereich von 11,5 bis 12,5 eingestellt wird, um einen Abbau des Gasbildungspotentiales aus der Reaktion metallischer Verbindungen sicherzustellen.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmenge erfasst und einer Verwertung, vorzugsweise zur energetischen Nutzung im Bereich der Verbrennungsanlage oder in einer externen Anlage, zugeführt wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Punkt d) rückgeführte Menge des Filtrates in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt in der nasschemischen Behandlung und dem Wassergehalt im mechanisch entwässerten Reaktionsprodukt 3:1 bis 20:1 bezogen auf die der nasschemischen Behandlung zugeführte Abfallmenge beträgt.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenbehandlung des rückzuführenden Filtrates, beispielsweise zur chemischen Fällung von gelösten Schwermetallen, erfolgt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen- behandlung des rückzuführenden Filtrates unter Einsatz von organosulfidi- schen Verbindungen erfolgt.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Verarbeitung des mechanisch entwässerten Reaktionspro- duktes unter Zugabe von mineralischen bzw. anorganischen Hilfsstoffen sowie anderer geeigneter Rückstände und Abfälle zu ablagerungsfähigem Deponie- gut erfolgt.
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