DD141271A5

DD141271A5 - Verfahren zur behandlung von giftigen und gefaehrlichen abfaellen

Info

Publication number: DD141271A5
Application number: DD78208530A
Authority: DD
Inventors: Christopher L Chappell
Original assignee: Stablex Ag
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1980-04-23
Also published as: FI783169A; CH640419A5; FI63925C; IN149857B; GB2016438A; ZA785868B; AU513483B2; PL210380A1; DK151871B; FR2408372A1; AU4068978A; BR7806878A; IE782038L; LU80395A1; SE7810844L; AR216348A1; JPS6234440B2; DK463978A; FI63925B; SU849993A3

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von gefahr« liehen und giftigen Abfällen, die in der Industrie und im Handel anfallen,

Di© vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Behandlung von flüssigen Abfällen, die wesentliche Mengen von organischen Substanzen enthalten·

Charakteristik der bekannten technischen Lösun£en

Die GB-PS 1 485 625 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von flüssigen gefährlichen Abfällen, die in einer wäßrigen Aufschlämmung enthalten sind, indem man Kalzium enthaltenden Zement, vorzugsweise Portland^Zementpulver und ein Pulver, das aus Aluminiumsilikat und/oder einem Alumino-Silikat, Vorzugs-* weise Plugasche, besteht, zum in Wasser gelöstem oder diaper« giertem Metall zugibt, dabei eine fließfähige Aufschlämmung, die den Abfall enthält, bildet und die Aufschlämmung in eine geeteinsartige Masse, d_eh, eine Art "synthetischen Stein" aushärten läßt«

Derartige Abfälle, die mit dem bekannten Verfahren behandelt werden können, fallen in zwei Hauptkategorien.

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1» Abfälle, die organische Substanzen wie z.B. Phenol enthalten, die mit Wasser mischbar sind· Mit diesen Abfällen wird unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens die synthetische gesteinsartige Masse sehr gut gebildet, jedoch sind die organischen Substanzen leichter auslaugbar als erwünscht·

2· Abfälle, die organische Substanzen wie ζ·Β· halogenisierte Olefine enthalten, die nicht leicht mit Wasser mischbar sind· Diese Substanzen sind weder vollständig in der Aufschlämmung noch in der synthetischen Masse enthalten.

Obwohl nachstehend erklärt wird, daß das, was einen "wesentlichen Anteil" bedeutet, unter Berücksichtigung der Auslaugeigenschaften der gebildeten gesteinsartigen Masse betrachtet werden muß, kann typischerweise ein Anteil von über 2 Gewichtsprozent als wesentlich angesehen werden·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Behandlung von giftigen und gefährlichen Abfällen, mit dem praktisch alle giftigen Substanzen in eine unlösliche Form überführt werden·

des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Aufschlämmung und der anschließend gebildeten Gesteinsmasse Mittel einzuarbeiten, durch welche die aus organischen Substanzen bestehenden Abfälle derart festgehalten oder eingeschlossen werden, daß irgendein Auslaugen des Abfalls nur in einer annehm bar geringen Geschwindigkeit in die Umgebung stattfindet«

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Fähigkeit der Aufschlämmung und der anschließend gebildeten synthetischen Gesteinsmasse, Abfälle einzuschließen, die aus organischen Substanzen bestehen oder wesentliche Mengen an organischen Substanzen enthalten, durch die Einarbeitung einer wesentli« chen Menge von Kohlenstoff, d,h« speziell gepulvertem oder granuliertem "aktiven" Kohlenstoff, verbessert werden» Was eine "wesentliche" Menge darstellt, hängt von dem Gehalt an organischen Stoffen im Abfall ab» Typisch werden jedoch wenigstens 0,5 $ und vorzugsweise etwa 1,0 % oder mehr Kohlenstoff eingearbeitet« Die 0,5 % und jede im folgenden genannte Prozentmenge bezieht sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben«.

Das er findlingsgemäße Verfahren wird insbesondere angewandt für die Beseitigung von giftigen und gefährlichen Abfällen, die mehr als 2% organische Verunreinigungen enthaltene

Erfin&ungsgemäß wird der aktive Kohlenstoff dem Zement/Silikat -»Gemisch zugegebene

Die Mischung kann erfindungogemäß eine Plugasche mit hohem Kohlenstoffgehalt sein_e

Der aktive Kohlenstoff kann erfindungsgemäß auch von Anthrazit abgeleitet sein*

Die Annehmbarkeit des Verfahrens der Abtrennung von giftigen und gefährlichen Abfällen für die Umgebung wird durch Her« stellung eines ausgelaugten Produktes unter den nachstehend angegebenen Versuchsbedingungen vorausgesagt, /die das Mahlen der gesteinsartigen Masse zu einem Pulver und sein Digerieren oder Auslaugen mit destilliertem Wasser beinhaltet» Nach

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dem Auslaugen wird das ausgelaugte Produkt, d«h« das, was ausgelaugt ist, auf organische Verunreinigungen untersucht, wobei einer oder mehrere der Parameter Chemical Oxygen Demand (0·0·ϋ.) (Chemischer Sauerstoffbedarf), vierstündiger Permanganatwert (4hr P»V·) und Biochemical Oxygen Demand (B.O.D) (Biochemischer Sauerstoffbedarf) verwendet werden. Diese Parameter und Verfahren zu ihrer Festlegung sind bekannt· Beispielsweise sind sie in einer Publikation der britischen Regierung in "Analysis of Raw, Potable and Waste Waters", Her Majesty¹β Stationary Office, London 1972, beschrieben·

Typische annehmbare Werte für das ausgelaugte Produkt sind ein COD-Wert von 100 mg/1, ein BOD-Wert von 50 mg/1 oder ein 4 hr P«V«-Wert von 20 mg/1, obwohl diese Werte keine starren Grenzwerte darstellen. Wenn man die Annahme macht, daß ein nü. oder cnr wäßriger Abfall etwa ein Gramm wiegt, entsprechen diese Werte ppm-Werten» Ein Ausgelaugtes, das einen COD-Wert in großem Überschuß über 100 mg/1, einen BOD-Wert in großem Überschuß über 50 mg/1 oder einen P_#V»-Wert in großem Überschuß über 20 mg/1 aufweist, würde als Anzeichen dafür angesehen werden, daß die synthetische gesteinsartige Masse den organischen Abfall nicht ausreichend und erfolgreich eingeschlossen hat· Anders ausgedrückt sollte eine ausreichende Zugabe von aktivem Kohlenstoff erfolgen, um sicherzustellen, daß das Ausgelaugte annehmbare COD-, BOD- und 4hr P„V·-Werte aufweist· Es muß betont werden, daß das, was ein annehmbares Niveau ist, von den Umständen abhängt, z*B· der geologischen Umgebung«

Obwohl die Einarbeitungskapazität durch den Einschluß von Kohlenstoff in den flüssigen Abfall verstärkt werden kann, wird es bevorzugt, den Kohlenstoff mit den festen Bestand-

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teilen der Aufschlämmung, d»h· dem Aluminiumsilikat oder Aluminosilikat und dem Kalzium enthaltenden Zement zuzugeben.

Das Adjektiv "aktiv", wie es dem Kohlenstoff zugeordnet ist, wird in seinem normalen Sinn verwendet, indem es einen Kohlenstoff mit poröser Struktur und hoher Oberflächenfläche charakterisiert« Der Kohlenstoff kann als solcher aktiv sein oder aktiv gemacht werden* Eine Art von geeignetem aktiven Kohlenstoff wird von Anthrazit abgeleitete Jedoch können auch andere aktivierte Kohlenstoffe, ζ_βΒ» aus Holzkohlenstoff oder Knochenkohlenstoff effektiv sein. Der wirksamste Kohlen» stoff für einen besonderen Abfall kann experimentell beet irnmt werden*

Bei.einer Ausführungsform der Erfindung wird die sogenannte Plugasche mit "hohem Kohlenstoff" verwendet, die wie folgt hergestellt wird: a) während der .Anfangsperiode eines mit Kohle betriebenen Kraftwerks_s b) durch Kraftwerke mit niedrigem Wirkungsgrad der Verbrennung ihrer pulverisierten Kohl© oder durch mit Ölfeuerung betriebene Kraftwerke, wobei das Öl 90 - 95 % Kohlenstoff enthält« Solche Plugaschen mit "hohem Kohlenstoff", die als solche betrachtet werden können^ die mehr als 5% Kohlenstoff enthalten, haben eine geringe kommerzielle Verwendung und sind daher zu niedrigen Kosten verfügbar«, Normale Plugaschen enthalten im allgemeinen etwa 1 % Kohlenstoff,» Der Kohlenstoff in Flugasche ist in der aktiven Form, da die Bedingungen unter denen er erzeugt wird, d«h_e Dampf und hoher Druck_s aktivierende Bedingungen sind*

Ausführungabei srp ie I

nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren oxi einigen Ausführungsböispiölen näher erläutert*

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Bei den experimentellen Arbeiten verwendete Materialien

Flugasche ¹Y¹ - Dies ist eine normale Flugasche, die nur 1

Kohlenstoff enthält·

Flugasche ¹Z¹ - Dies ist eine "Hochkohlenstoff"-Flugasche,

die 5,5 % Kohlenstoff enthält.

Flugasche ¹W¹ - Dies ist eine "Hochkohlenstoff"-Flugasche,

♦die 12 % Kohlenstoff enthält.

Abfall »A»

Abfall 'B*

Abfall

Abfall «D«

Bin organisch verunreinigtes Wasser, das 250 ppm Phenol, 1.000 ppm Gesamtalkohole und Spuren organischer Komponenten einschließlich Pyridin und Kohlehydrate enthält. Die chemische Analyse ergibt: pH - 7,5

Chemischer Sauerstoffbedarf (COD) 8.000 ppm

Permanganatwert (4hr P.V.) - 2.100 ppm Biochemischer Sauerstoffbedarf (BOD) 4*100 ppm .

Metallhydroxid-Filterkuchen, der Eisenhydroxid als Hauptverunreinigung und Spuren anderer Metalle wie Kupfer und nickel enthält. Der Abfall enthält keine organischen Verunreinigungen.

Phenolischer Kalkschlamm von einer chemischen Anlage, der 41 % Gesamttrockenfeststoffe bei 105⁰C und 1.100 ppm Phenol enthält.

Dies ist ein Abwasser-Rekonditionierspülwasser aus der Papierherstellung, das allgemei-

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AlDf all ' E '

Abfall «P^f

Abfall ¹G¹

Abfall »H«

Abfall ^{J^S

Abfall 'K*

ne organische Verunreinigungen von Spuren von chlorierten Lösungsmitteln einschließlich Trichlorethylen und Methylenchlorid enthält.

Dies ist ein Kalziumkarbonat-Abfall, der 90 % trockene Feststoffe und Spuren von Mangandioxid enthält.

Dies ist ein stark saurer Abfall, der 85 % Gewicht/Gewicht Schwefelsäure, 5 % Gewicht/ Gewicht Salpetersäure enthält und in einem Verfahren zum Extrahieren von Essenzen verwendet wird und lösliche organische Verunreinigungen und Spuren von organischen Lösungsmitteln enthält«

Hydratisierter Kalkabfall, der 30 % Kalziumhydroxid und 70 % Wasser enthält«

Ein neutraler (pH 8) wäßriger Abfall aus dem Metallfinishing, der etwa 1 % gesamttoxische Schwermetalle einschließlich Cadmium, Chrom, Kupfer, Blei, Zinn und Zink, aber keine organischen Verunreinigungen enthält.

Ein Graphitschlamm^ der leicht sauer ist (pH 4)·

Ein dicker Schlamm aus der Reifenfabrikation, der organische und anorganische Verbindungen und synthetischen Kautschuk enthält.

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Abfall Μ¹ - Ein pharmazeutisches Abfallprodukt, das

organische Substanzen, Zinkchlorid und Quecksilber enthält.

Gleichgewiohts-Auslaugetest

10 g eines gesteinsartigen Produktes, das durch Zugabe einer Mischung von Plugasche und Portland-Zement zu einem flüssigen gefährlichen Abfall hergestellt worden ist, wird zu einem feinen Pulver gemahlen. Danach wird das gemahlene Produkt mit 100 g destilliertem Wasser gemischt, durch das Kohlendioxid perlen gelassen wurde (pH 4,5) bei 20⁰C für eine Stunde in einem 250 ml Gefäß unter Verwendung eines Magnetrührers· Die Mischung wird durch ein Whatman Nr. 41 Filterpapier gefiltert und das Filtrat (das -Ausgelaugte) wird auf COD-*·, BOD- und 4hr P,V.-Werte und gewünschtenfalls auf chemische Bestandteile analysiert.

Aktivierter Kohlenstoff

Dieser wurde von Thomas Ness Limited, P«0· Box 16, Wingerworth, Chesterfield erhalten. Die zwei verwendeten Typen sind:

Gepulverter aktivierter Kohlenstoff CC100 (Powdered Activated Carbon CC100) und

Granulierter aktivierter Kohlenstoff CC818 (Granular Activated Carbon CC818).

Beispiel I

1*200 g Abfall «A« werden mit 800 g Abfall »B« gemischt, um eine gleichförmige flüssige Dispersion zu bilden, die organische Verunreinigungen enthält. Zu dieser Dispersion werden als trockene Ingredienzien aktivierter Kohlenstoff (Zg, ent-

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weder gepulvert oder als Granulat) und 550 g Flugasche (entweder ¹Y¹ oder ¹Z¹) + 110 g gewöhnlicher Portland-Zement gegeben und die Mischung gerührt, bis si© eine homogene, jedoch fließfähige Aufschlämmung ist» Die Aufschlämmung bindet in einen harten, synthetischen Stein innerhalb drei Tagen ab und wurde nach zehn Tagen gemäß dem Gleichgewiehts«Au8laugetest ausgelaugt.

Bei Verwendung von Plugasche ¹Y¹ und X = 0 hatte das Ausgelaugte die folgenden analytischen Wertender Prozentsatz von Kohlenstoff im System beträgt 0,20 %)t

COD	«9	300 ppm
Phenol	L	9 ppm
4hr.P.V.	-	75 ppm
BOD		150 ppm

Bei Verwendung von flugasche ¹Z' und X - O (der Prozentsatz von Kohlenstoff im System beträgt 1,1 %)%

COD - 100 ppm

Phenol - 1,5 ppm

4 hr P«V* - 25 ppm

BOD - 48 ppm

Bei Verwendung von Flugasche ^{Y' und Σ = 20 g (der Prozentsatz von Kohlenstoff im System ist O_?95 %)s

COD ~ 80 ppm

Phenol - 2 ppm

4hr*PeV_e - 20 ppm

BOD w 44 ppm

«10-

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In diesem Pall wurde die Flugasche mit dem aktivierten Kohlenstoff gemischt und die Flugasche, der aktivierte Kohlenstoff und der Zement wurden zur selben Zeit zugegeben·

Beispiel II

1.000 g Abfall ¹C¹ wurden mit 220 g Flugasche (entweder ¹Y¹ oder ¹Z*) und 110 g gewöhnlichem Portland-Zement und Xg aktiviertem Kohlenstoff gemischt. Wenn X a 0 war und die Flugasche ¹Y* verwendet wurde, d»h. wenn der Kohlenstoffgehalt 0,16 % betrug, enthielt das Ausgelaugte 30 ppm Phenol, und bei Verwendung von Flugasche ¹Z*, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt 0,90 % war, enthielt das Ausgelaugte 6 ppm Phenole

Wenn Flugasche ¹Y¹ verwendet wurde und X= 10 g war, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt 0,91 % war, enthielt das Ausgelaugte 4 ppm Phenol. In diesem Fall wurde die Flugasche mit dem aktivierten Kohlenstoff gemischt und sie wurden zusammen zugegeben.

Beispiel III

1*000 g Abfall «D¹ wurden mit 1.000 g Abfall ¹E* gemischt, um eine homogene Zusammensetzung zu bilden. Dazu wurden 500 g Flugasche, entweder ¹Y¹ oder 'Z¹, + 166 g gewöhnlicher Portland-Zement und Xg aktivierter Kohlenstoff gegeben.

Wenn X » 0 betrug und die Flugasche vom Typ ¹Y¹ ist, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt 0,18 % betrug, hatte das Ausgelaugte einen COD-Wert von 260 ppm und einen 4hr P.V.-Wert von 95 ppm.

Wenn X=O war und die Flugasche vom Typ ¹Z¹ ist, d.h. wenn

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der Kohlenstoffgehalt 1,0 ^ war, hatte das Ausgelaugte einen COD-Wert von 100 ppm und einen 4hr P«V«-Wert von 15 ppnu

Bei Verwendung der Flugasche ¹Y¹ und von X = 10, d«h· wenn der Kohlenstoffgehalt 0,56 % betrug, ergab sich ein COD-Wert von 90 ppm und ein 4hr P»V·-Wert von 10 ppm beim Ausgelaugten« In diesem Fall wurde die Flugasche und der aktivierte Kohlenstoff vorgemischt vor der Zugabe mit dem gewöhnlichen Portland-Zement und der Mischung von ^fD' und

Wenn der aktivierte Kohlenstoff entweder vor der Flugasche oder vor dem Zement zugegeben worden ist, hatte das Ausgelaugte einen COD-Wert von 180 ppm und einen 4hr_eP«V·-Wert von 65 ppm.

620 g Abfall «H^f wurden mit 300 g Abfall «G» gemischt, zu dem 100 g Abfall ¹F* hinzugegeben waren, 220 g Flugasche (entweder ¹Y¹ oder ¹W*)* 110 g gewöhnlicher Portland-Zement und Xg aktivierter Kohlenstoff wurden hineingemischt« Inner halb drei Tagen v/urde eine harte synthetische Gesteinsmasse erhalten» Die harte synthetische gesteinsartige Masse wurde dem Gleichgewichtsauslaugetest nach zehn Tagen unterworfen»

Die 4hr_eP«V«-Werte des Ausgelaugten wurden bestimmt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden;

Flugasche	X =	Kohlenstoffgehalt
		des Systems
«Y^	O	0j16 %
¹W¹	O	2,0 %
♦Υ*	20	1.5 %

525 mg/1

5 mg/1

19,5 mg/1

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Beispiel V

500 g Abfall »J« wurden mit 50 g Abfall ¹G¹ and 300 g Abfall *E^f gemischt. Zu dieser Mischung wurden 250 g Flugasche ¹Y¹ und 50 g gewöhnlicher Portland-Zement und Xg aktivierter Kohlenstoff gegeben· Eine synthetische gesteinsartige Masse wurde nach vier Tagen erhalten uhd dem Gleichgewichts-Auslaugetest nach zehn Tagen unterzogen und die 4hr.P·V.-Werte des Ausgelaugten bestimmt. Es wurde gefunden, daß bei einem Wert Z = O, d.h· wenn der Kohlenstoffgehalt des Systems 0,21 % war, der 4 hr P.V.-Wert 56 mg/1 und bei einem Wert von X s 10, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt des Systems 1,1% betrug, der 4hr P.V.-Wert 36 mg/1 betrug.

Beispiel VI

500 g Abfall *K« wurden mit 110 g Plagasche (¹Y* oder ¹Z*) und 55 g gewähnlichem Portland-Zement gemischt. Dieses ergab ein hartes synthetisches Gestein innerhalb von drei Tagen, das dann dem Gleichgewichts-Auslaugetest für zehn Tage unterworfen wurde. Wenn die Plugasche ¹Y¹ verwendet wurde, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt des Systems 0,16 % betrug, war der 4hr. P,7.-Wert des Ausgelaugten 38 mg/1, wenn die Flugasche ¹Z¹ verwendet wird, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt des Systems 2,0 % betrug, war der 4hr P.V.-Wert des Ausgelaugten 18 mg/1.

Beispiel VII

1000 g Abfall «1« wurden mit 800 g Abfall »E» und Xg aktiviertem Kohlenstoff gemischt. 400 g Flugasche ¹Y¹ und 250 g gewöhnlicher Portland-Zement wurden zugegeben. Eine feste synthetische gesteinsartige Masse wurde nach 3 Tagen erhalten und diese Masse wurde dem Gleichgewichts-Auslaugetest nach zehn Tagen unterworfen. Wenn. X = 0 war, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt des Systems 0,16 % betrug, wurde ein 4hr P .V·-Wert von 85 mg/1 für das Ausgelaugte gefunden und wenn X ss 100 war, d.h. wenn der Kohlenstoffgehalt des Systems 4,2$ betrug, war der 4hr.P»V.-Wert des Ausgelaugten 6 mg/1. Weniger als 0,1 ppm Zink und weniger als 0,05 ppm Quecksilber wurden im Ausgelaugten gefunden.

Claims

-β- 208 530

Erfindungsanspruch, .

1. Verfahre*n zur Behandlung von flüssigen, giftigen und gefährlichen Abfällen, die einen wesentlichen Anteil einer organischen Verunreinigung enthalten können, gekennzeichnet durch die Stufen der Zugabe von Kalzium enthaltendem Zement und eines Aluminiumsilikä-fcs und/oder eines Aluminosilikats unter Bildung einer fließfähigen Aufschlämmung zum flüssigen Abfallprodukt und anschließendes Aushärten der Aufschlämmung in eine gesteinsartige Masse und durch die Stufe der Zugabe einer Menge aktiven Kohlenstoffs zu der Aufschlämmung, die ausreicht, das Auslaugen des Abfalls aus der gesteinsartigen Masse auf ein annehmbares Niveau zu reduzieren,

2» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch_f daß die Aufschlämmung mehr als 0,5 % Kohlenstoff enthält,

3* Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufschlämmung etwa 1 % oder mehr aktiven Kohlenstoff enthält.

4· Verfahren nach Punkten 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß der Abfall mehr als 2 % organische Verunreinigung enthalte
5. Verfahren nach Punkten 1-4? gekennzeichnet dadurch, daß der aktive Kohlenstoff mit dem Zement/Silikat-Gemisch zu« gegeben wird·

β«, Verfahren nach Punkt 5* gekennzeichnet dadurch, daß die Mischung eine Plugasche "hoch an Kohlenstoff", wie in der Beschreibung definiert_s ist»

7«. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß der . aktive Kohlenstoff von Anthrazit abgeleitet ist*