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DE3815461C2 - Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden - Google Patents

Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden

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Publication number
DE3815461C2
DE3815461C2 DE19883815461 DE3815461A DE3815461C2 DE 3815461 C2 DE3815461 C2 DE 3815461C2 DE 19883815461 DE19883815461 DE 19883815461 DE 3815461 A DE3815461 A DE 3815461A DE 3815461 C2 DE3815461 C2 DE 3815461C2
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DE
Germany
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drum
fraction
discharged
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chunks
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DE19883815461
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Fred Dr Cappel
Dirk Dr Hankel
Heinrich Meiler
Friedrich Rosenstock
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Cappel Fred Dr 63303 Dreieich De Hankel Dirk
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Priority to DE8888201765T priority patent/DE3882885D1/de
Priority to US07/260,559 priority patent/US4969775A/en
Priority to JP63267030A priority patent/JPH01146567A/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/0481—Other specific industrial waste materials not provided for elsewhere in C04B18/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03D1/02—Froth-flotation processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02—Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden.
Die Dekontaminierung von Böden oder Halden, die durch Kohlenwasserstoffe, Öl oder Schwermetalle verunreinigt sind, ist sehr aufwendig. Deshalb wird auch vorgeschlagen, durch eine Aufbereitung diese Böden in einen nicht oder nur gering verunreinigten Teil und in einen Teil zu trennen, der den größten Teil der Verunreinigung in konzentrierter Form enthält. Die Dekontaminierung dieses Teiles ist dann wesentlich billiger und einfacher.
Aus J. E. Garnett, D. L. Mitchell, P. T. Faccini "Initial Testing of Pilot Quipment for Soil Decontamination", REP-3022, TIC-4500, DE-AC 04-76D P 03 533, U.S. Department of Energy, Oktober 17, 1980, ist es bekannt, durch Plutonium beladenes Öl verunreinigte Böden durch eine nasse Aufbereitung zu behandeln. Dabei werden die feinkörnigen Bodenbestandteile, mit denen das Plutonium assoziiert ist, von den gröberen Bestandteilen abgetrennt. Der Boden wird zunächst in einem Trommelwäscher behandelt, in dem trockene Aggregate aufgebrochen und Öl von Kies und grobem Sand abgewaschen werden. Die Wäsche erfolgt mit einer wäßrigen NaOH-Lösung mit pH 11. Zur besseren Agitation der Aufschlämmung ist die Trommel mit kleinen Schaufeln ausgerüstet. Die Trommel ist am Austrag mit einem Sieb versehen, das rund 50% als Überkorn +4 mm abstößt. Das Unterkorn wird auf ein Sieb bei 0,5 mm Korngröße abgesiebt und die Fraktion +0,5 mm abgestoßen. Die Fraktion -0,5 mm wird durch Hydrozyklonierung und Zentrifugierung in eine Fraktion +0,05 mm und eine Fraktion -0,05 mm getrennt. Die Fraktion -0,05 mm wird durch Ausflockung und Zentrifugierung in Feststoff und Waschflüssigkeit getrennt, die wieder in den Trommelwäscher und die Siebung geleitet wird. Dieses Verfahren führt jedoch nicht zu einer befriedigenden Dekontaminierung des Bodens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verunreinigte Böden oder Halden in möglichst wirtschaftlicher Weise so aufzubereiten, daß ein möglichst großer Teil in wiederverwendbarer Form oder gefahrloser Deponierbarkeit anfällt, und die Verunreinigungen in einen möglichst kleinen Rest angesammelt werden.
Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden, wobei diese durch Agitation in wäßriger Aufschlämmung in einer Trommel unter Zusatz von losen Brocken nach Art von Mahlkörpern mit einer Netto-Energieaufnahme von 4 bis 16 kWh/t Durchsatz behandelt werden, wobei die Drehzahl 50 bis 90% der kritischen Drehzahl von
beträgt, wobei D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, die aus der Trommel ausgetragene wäßrige Aufschlämmung durch Siebung in eine gröbere und eine feinere Fraktion getrennt wird, die gröbere Fraktion als gereinigte Fraktion abgeführt wird, die feinere Fraktion klassiert wird, wodurch eine grobe Fraktion anfällt, die als dekontaminierter Boden abgeführt wird, sowie eine Suspension, aus der nach Entwässerung der Feststoff als Schadstoffkonzentrat abgeführt wird.
Der Ausdruck "Böden" wird für alle Materialien verwendet, die sich durch das Verfahren aufbereiten lassen, z. B. auch für Halden. Die Böden werden, je nach Beschaffenheit, vor dem Einsatz in die Trommel durch eine Schrott- und Stein- Abscheidung geleitet. Die maximale Korngröße für das Einsatzmaterial beträgt etwa 200 mm. Die Netto-Energieaufnahme der Trommel ist die auf den Trommelmantel übertragene Energie, d. h. die Energieaufnahme der Trommel in gefülltem Zustand minus der Energieaufnahme im Leerzustand. Die Netto- Energieaufnahme ist auf den Durchsatz an trockenem Boden bezogen. Der optimale Wert für die Energieaufnahme in dem erfindungsgemäßen Bereich richtet sich nach der Art des Bodens und der Verunreinigungen. Er wird empirisch ermittelt. Vorzugsweise liegt die untere Grenze der Energieaufnahme über 6 kWh/t Durchsatz, da dann im allgemeinen bessere Ergebnisse erzielt werden. "D" ist der Durchmesser der Trommel in Metern. Die Behandlung des Bodens in der Trommel erfolgt derart, daß ein starker Abrieb der Oberflächen der Körner erfolgt. Bei der dazu erforderlichen Energieaufnahme erfolgt zwangsläufig auch eine gewisse Kornzerkleinerung. Der Siebschnitt richtet sich ebenfalls nach der Art des Bodens und der Verunreinigungen und wird empirisch ermittelt. Das wäßrige Medium in der Trommel besteht im allgemeinen aus Wasser, vorzugsweise aus rückgeführtem Wasser aus nachfolgenden Stufen des Verfahrens. Die Siebung erfolgt zweckmäßigerweise auf einem Schwingsieb unter Besprühen mit rückgeführtem Wasser und/oder Frischwasser. Das Schwingsieb kann vom groben Korn durch vorherige Absiebung, z. B. durch einen am Austrag der Trommel angeordneten Siebkorb, entlastet werden. Aus der feineren Fraktion können vor der Entschlämmung ferromagnetische Bestandteile durch Magnetscheidung entfernt werden. Zur Entschlämmung der abgesiebten, feineren Fraktion sind Hydrozyklone besonders geeignet, wobei deren Unterlauf nochmals gewaschen wird, ehe er als gereinigter Boden abgeführt wird. Dies kann z. B. in einem Spiralklassierer unter Besprühen mit Frischwasser erfolgen. Die Entwässerung des Überlaufes der Hydrozyklone, in dem der Schlamm enthalten ist, kann mittels Eindickern, Zentrifugen oder Filtern erfolgen. Die bei den Entwässerungen anfallenden Wässer werden in die Trommel und eventuell in die Siebung zurückgeleitet. Ein Teil der Wässer wird in eine Abwasserreinigung geleitet. Wenn die Verunreinigungen des Bodens nur oder überwiegend aus Schwermetallen bestehen, kann auf diese Weise ohne weitere Behandlung der Schlammsuspension vor der Entwässerung ein gereinigter Boden und ein Schadstoffkonzentrat erzeugt werden. Bei der Siebung fallen etwa 5 bis 15% als sauberer Boden an. Bei der Entschlämmung fällt ein Schlamm kleiner etwa 0,063 mm an. Die Menge beträgt etwa 5 bis 15%. Durch den Grad der Entschlämmung kann der Reinigungseffekt beeinflußt werden.
Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden, wobei diese durch Agitation in wäßriger Aufschlämmung in einer ersten Trommel unter Zusatz von losen Brocken nach Art von Mahlkörpern mit einer Netto-Energieaufnahme von 1 bis 6 kWh/t Durchsatz behandelt werden, wobei die Drehzahl 50 bis 90% der kritischen Drehzahl von
beträgt, wobei D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, die aus der Trommel ausgetragene wäßrige Aufschlämmung durch Siebung in eine gröbere und eine feinere Fraktion getrennt wird, die gröbere Fraktion als gereinigte Fraktion abgeführt wird, aus der feineren Fraktion Schlamm als Suspension abgetrennt wird, dieser entwässert und als Schadstoffkonzentrat abgeführt wird, der entschlämmte Rest der feineren Fraktion in einer zweiten Trommel unter Zusatz von losen Brocken nach Art von Mahlkörpern mit einer Netto-Energieaufnahme von 4 bis 16 kWh/t Durchsatz behandelt wird, wobei die Drehzahl von 50 bis 90% der kritischen Drehzahl von
beträgt, von der aus der zweiten Trommel ausgetragenen zweiten wäßrigen Aufschlämmung Schlamm abgetrennt, entwässert und als zweites Schadstoffkonzentrat abgeführt wird und der entschlämmte zweite Rest der feineren Fraktion nach einer Entwässerung als gereinigter Boden abgeführt wird. Die Erläuterungen zu der vorstehenden Arbeitsweise treffen, - mit Ausnahme der Angaben zu der Netto-Energieaufnahme für die erste Trommel und die Menge des bei der Entschlämmung anfallenden Schlammes - auch bei dieser Arbeitsweise zu. Vorzugsweise beträgt die Netto-Energieaufnahme in der ersten Trommel 1 bis 4 kWh/t.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als Drehzahl der Trommel 60 bis 80% der kritischen Drehzahl verwendet werden. Diese Drehzahl gibt besonders gute Reinigungseffekte durch die Behandlung in der Trommel.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Siebung bei 1 bis 2 mm erfolgt. In vielen Fällen ergibt dieser Siebschnitt eine gute Trennung in gereinigtem Boden und Schadstoffkonzentrat.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der entschlämmte Rest der feineren Fraktion in einer Flotation behandelt wird, das Schaumprodukt als Schadstoffkonzentrat abgeführt wird und der Unterlauf nach der Entwässerung als gereinigter Boden abgeführt wird. Bei der Arbeitsweise mit zwei hintereinandergeschalteten Trommeln erfolgt die Flotation des entschlämmten Restes der feineren Fraktion aus der ersten Trommel nach dessen Behandlung in der zweiten Trommel in der aus der zweiten Trommel ausgetragenen zweiten wäßrigen Aufschlämmung. Das Schaum-Produkt der Flotation wird nach einer Entwässerung als Schadstoffkonzentrat abgeführt, der Unterlauf der Flotation wird entschlämmt, der abgetrennte Schlamm des Unterlaufes wird nach einer Entwässerung als Schadstoffkonzentrat abgeführt und der entschlämmte Rest des Unterlaufes als gereinigter Boden abgeführt. Die Entschlämmung des Unterlaufes der Flotation erfolgt zweckmäßigerweise wieder in einem Spiralklassierer mit nachgeschaltetem Hydrozyklon. Der im Hydrozyklon abgeschiedene Schlamm wird in den Eindicker geleitet. Diese Arbeitsweise wird insbesondere bei Böden angewendet, die Kohlenwasserstoffe und/oder Öl enthalten, wobei Schwermetalle ebenfalls im Schadstoffkonzentrat erfaßt werden. Als Flotationsmittel können Sammler wie Ölsäuren, Ölsäurederivate, Dieselöl, Amine und andere verwendet werden. Trotz des Zusatzes von Öl wird ein gereinigter Boden erzielt, der frei von Öl ist oder nur sehr geringe Mengen noch enthält. Unterlauf und Überlauf der Flotation werden zweckmäßigerweise zunächst in Eindickern entwässert und deren Unterläufe dann separat in Zentrifugen und Filtern entwässert.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als Brocken Stahlkugeln verwendet werden und die Trommel mit Stahlkugeln bis zu maximal 40 Vol.-%, bezogen auf den Ruhezustand der Trommel, gefüllt wird. Bis zu diesem Füllungsgrad der Trommel im Ruhezustand werden gute Ergebnisse erzielt. Der untere Füllungsgrad sollte, je nach zu verarbeitendem Material, nicht unter 5 Vol.-% liegen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in der Trommel 55 bis 65% der Stahlkugeln mit einem Durchmesser von etwa 20 bis 30 mm und 45 bis 35% Stahlkugeln mit einem Durchmesser von größer als 30 bis 100 mm verwendet werden. Mit diesen Größenverhältnissen werden sehr gute Ergebnisse erzielt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als Brocken arteigenes und/oder nicht-arteigenes natürliches und/oder künstliches stückiges Material verwendet wird und die Trommel mit bis zu maximal 60 Vol.-%, bezogen auf den Ruhezustand der Trommel, mit stückigem Material gefüllt wird. Insbesondere wird arteigenes, grobes Material verwendet, das vor dem Einsatz des Bodens in die Trommel abgesiebt wird. Der untere Füllungsgrad der Trommel mit diesem Material sollte nicht unter 5 Vol.-% liegen. Da das stückige Material leichter ist als Stahlkugeln, muß der Trübestand in der Trommel niedriger gehalten werden als bei der Arbeitsweise mit Stahlkugeln, um die notwendige Energie durch das stückige Material zu übertragen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß stückiges Material mit einer Stückgröße von 60 bis 200 mm verwendet wird. Diese Stückgröße ergibt gute Ergebnisse.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Trommel an der Austragsseite mit einem Rost und Austragsschaufeln zur Regelung des Trübestandes in der Trommel ausgerüstet wird. Dadurch kann der Trübestand in der Trommel in einfacher Weise niedrig gehalten werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als Brocken Stahlkugeln und stückiges Material verwendet werden. Dadurch kann arteigenes Material als Brocken verwendet werden, und durch die Stahlkugeln wird eine größere Energiemenge übertragen.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Zugabe der Brocken in die Trommel so gesteuert wird, daß die Energieaufnahme der Trommel konstant bleibt. Dadurch können in einfacher Weise konstante Reinigungsergebnisse erzielt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der gereinigte Boden in einer zweiten Behandlungsstufe nochmals behandelt wird. Dadurch kann die Reinigungswirkung noch verstärkt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Netto-Energieaufnahme der Trommel in der zweiten Behandlungsstufe höher eingestellt wird als in der ersten Behandlungsstufe. Die Netto-Energieaufnahme in der ersten Behandlungsstufe wird so gewählt, daß in der zweiten Behandlungsstufe eine höhere Netto-Energieaufnahme im angegebenen Bereich erfolgen kann. Dadurch wird eine sehr gute Reinigung erzielt, wobei die höhere Energieaufnahme nur für einen kleineren Teil des Materials erforderlich ist.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Siebung der aus der Trommel ausgetragenen wäßrigen Aufschlämmung in eine gröbere Fraktion mit größerer Korngröße, eine gröbere Fraktion mit kleinerer Korngröße und die feinere Fraktion erfolgt. Die Absiebung erfolgt vorzugsweise bei etwa 1 mm und bei etwa 6 mm. Manche Böden enthalten holzartige Bestandteile, die große Anteile von ölartigen Rückständen enthalten. Diese Bestandteile können in der gröberen Fraktion mit kleinerer Korngröße abgetrennt werden und separat aufgearbeitet werden, z. B. durch Zugabe in die zweite Trommel.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in der Trommel Aufgabenmaterial mit 5 bis 40 Gew.- % einer Körnung kleiner 60 µm verwendet wird. Es wurde überraschend gefunden, daß dadurch der restliche Schadstoffgehalt der gereinigten Fraktion besonders niedrig gehalten werden kann. Der Feinanteil kann aus der gleichen kontaminierten Bodensubstanz bestehen und eventuell durch vorheriges Aufmahlen erzeugt werden, oder es können auch andere feinkörnige Stoffe wie z. B. Kalkstein, Sand, Mergel, Ton, Kohle, Abfallkohle, gebrauchte Aktivkohle und Flotationswaschberge zugesetzt werden. Wenn Stoffe wie Kohle, Abfallkohle oder gebrauchte Aktivkohle zugesetzt werden, beträgt der Zusatz vorzugsweise 5 bis 20%. Wenn andere Stoffe wie Kalkstein, Sand usw. zugesetzt werden, beträgt der Zusatz vorzugsweise 15 bis 30%. Wenn die Behandlung des Bodens in zwei hintereinandergeschalteten Trommeln erfolgt, kann der Feinanteil in die erste Trommel, in die zweite Trommel oder aufgeteilt in die erste und zweite Trommel aufgegeben werden. Vorzugsweise wird auf jeden Fall ein Teil des feinkörniges Materials in die zweite Trommel aufgegeben, da dort kein oder wenig feinkörniges Material vorhanden ist. Der in die zweite Trommel aufgegebene Feinanteil soll nicht aus kontaminiertem Stoff bestehen, da sonst eine schlechtere Reinigung eintritt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß zur Einstellung des Feinkorngehaltes kleiner 60 µm feinkörnige Mineralstoffe zugegeben werden, die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO enthalten, und die Menge und Zusammensetzung der zugegebenen feinkörnigen Stoffe so gewählt wird, daß aus dem Schadstoffkonzentrat bei einer thermischen Behandlung eine Schlackenphase gewünschter Zusammensetzung entsteht. Dadurch kann gleichzeitig neben der guten Reinigung eine für die Weiterverarbeitung des Schadstoffkonzentrates erforderliche günstige Schlackenzusammensetzung erzielt werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das Schadstoffkonzentrat in einem Drehrohrofen durch thermische Behandlung in eine teigige bis flüssige Schlackenphase überführt wird und die Zusammensetzung des aufgegebenen Schadstoffkonzentrates so gewählt wird, daß eine Schlackenphase erzeugt wird, deren die Grundmasse ausmachenden Hauptbestandteile im Bereich von 60 bis 72% SiO₂, 10 bis 30% Al₂O₃ und 5 bis 25% CaO + MgO liegen, und die Hauptbestandteile SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO zusammen mindestens 60% des trockenen und glühverlustfreien, dem Drehrohrofen aufgegebenen Schadstoffkonzentrates betragen, die ausgetragene Schlackenphase abgekühlt und das Abgas des Drehrohrofens einer Reinigung unterzogen wird. Eine Aufarbeitung von kontaminierten Mineralstoffen durch thermische Behandlung im Drehrohrofen unter diesen Bedingungen ist Gegenstand der Patentanmeldung P 37 18 669.8. Durch diese Arbeitsweise kann gleichzeitig eine gute Reinigung der gröberen Fraktion erzielt werden, die Menge des im Drehrohrofen zu verarbeitenden Materials wird wesentlich verringert, die im Schadstoffkonzentrat enthaltenen Schadstoffe werden, z. T. durch Verbrennung in unschädliche Stoffe umgewandelt, die verbleibenden Schadstoffe werden in der gebildeten Schlackenphase derart eingeschlossen und immobilisiert, daß die Schlacke entweder problemlos deponiert oder für verschiedene Zwecke, wie Geländeauffüllung, Straßen- und Dammbau, Bergversatz usw., verwendet werden kann.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der gereinigte Boden mit Mikroorganismen versetzt wird. Durch Zugabe von Mikroben und Bakterien können in dem gereinigten Boden noch vorhandene Spuren von organischen Schadstoffen, wie Kohlenwasserstoffen, abgebaut werden. Dies kann durch Zugabe der Mikroorganismen bzw. mit Mikroorganismen imprägnierte Substrate am Ende des letzten Spiralklassierers auf einem Entwässerungsfilter für den gereinigten Boden oder bei einer eventuellen Zwischenlagerung oder nach Rückkofferung des Bodens erfolgen. In diesem Zusammenhang können noch Nährstoffe für die Mikroorganismen dem ohnehin feuchten und gut durchlüfteten aufbereiteten Boden zugeführt werden, um sicherzustellen, daß ein Höchstmaß von Nachreinigungseffekt auch über längere Zeit erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine einstufige Behandlung in einer Trommel.
Fig. 2 zeigt eine zweistufige Behandlung in zwei hintereinandergeschalteten Trommeln.
Fig. 1:
Der kontaminierte Boden (1) wird auf dem Sieb (2) von Steinen und Schrott befreit. Die Steine (3) werden als dekontaminierter Boden (4) abgeführt. Der restliche kontaminierte Boden wird von der Bandwaage (5) in die Trommel (6) chargiert. Die Trommel (5) ist an der Austragsseite mit Austragsschaufeln (7) und einem Siebkorb (8) ausgerüstet. Grobes Korn wird durch den Siebkorb (8) geleitet und über (9) als dekontaminierter Boden (4) abgeführt. Die ausgetragene Aufschlämmung fällt durch den Siebkorb (8) und wird über (10) auf das Schwingsieb (11) geleitet. Dort wird sie mit Frischwasser (12) und Rücklaufwasser (13) besprüht. Die gröbere Fraktion wird über (14) als dekontaminierter Boden (4) abgeführt. Die feinere Fraktion wird über (15) in den Magnetscheider (16) geleitet, wo Eisenschrott abgetrennt und über (17) abgeführt werden. Von der Pumpe (18) wird die feinere Fraktion über (19) in den ersten Hydrozyklon (20) geleitet. Der Überlauf wird über (21), Pumpe (22) und (23) in den zweiten Hydrozyklon (24) geleitet. Die Unterläufe aus beiden Hydrozyklonen werden über (25) in den Spiralklassierer (26) geleitet und mit Frischwasser (12a) besprüht. Die grobe Fraktion wird aus dem Spiralklassierer (26) über (27) als dekontaminierter Boden (4) abgeführt. Die Suspension wird über (28) zusammen mit dem Überlauf aus dem zweiten Hydrozyklon (24) über (29) in die Flotation (30) geleitet. Das Schaumprodukt wird über (31) in den Eindicker (32) geleitet. Der Unterlauf wird über (33) in den Eindicker (34) geleitet. Die Überläufe der Eindicker (32) und (34) werden über (35) und (36) in die Rückführleitung (36) geleitet. Der Unterlauf aus dem Eindicker (34) wird in die Zentrifuge (37) geleitet, aus welcher der Feststoff über (38) als Schadstoffkonzentrat (39) abgeführt und die Flüssigkeit über (40) in die Rückführleitung (36) geleitet wird. Aus dem Eindicker (32) wird der Unterlauf in die hyperbare Filtration (41) geleitet, aus welcher der Feststoff über (42) als Schadstoffkonzentrat (39) abgeführt und die Flüssigkeit über (43) in die Rückführleitung (36) geleitet wird. Aus der Rückführleitung (36) wird ein Teil in die Abwasserreinigung (44) geleitet, ein Teil in die Trommel (6) und ein Teil über (13) auf das Schwingsieb (11). Der Rückstand aus der Abwasserreinigung (44) wird über (45) als Schadstoffkonzentrat (39) abgeführt.
Fig. 2:
Kontaminierter Boden (1) und Wasser (2) werden in die Trommel (3) chargiert. Die aus der Trommel ausgetragene Aufschlämmung wird über (4) auf das Doppelsieb (5) geleitet und dort mit Wasser (6) besprüht. Die gröbere Fraktion (7) mit einer Korngröße über 6 mm wird als dekontaminierter Boden abgeführt. Die gröbere Fraktion (8) mit einer Korngröße unter 6 mm und über 1 mm wird separat aufgearbeitet. Die feinere Fraktion mit einer Korngröße unter 1 mm wird über (9), Pumpe (10) und (11) auf den Spiralklassierer (12) aufgegeben und dort mit Wasser (13) besprüht. Die den Schlamm enthaltende Suspension wird über (14), Pumpe (15) und (16) in den Hydrozyklon (17) geleitet. Der Unterlauf des Hydrozyklons wird über (18) in die zweite Trommel (19) geleitet. Der aus dem Spiralklassierer ausgetragene entschlämmte Rest wird über (20) ebenfalls in die zweite Trommel (19) geleitet. Die den Schlamm enthaltende Suspension wird aus dem Hydrozyklon (17) über (21) in den Eindicker (22) geleitet. Über (23) wird Wasser in die zweite Trommel (19) aufgegeben. Die aus der zweiten Trommel (19) ausgetragene Aufschlämmung wird über (24) in die Flotation (25) geleitet und dort unter Zusatz von Flotationsreagenzien und Detergenzien flotiert. Das Schaumprodukt wird über (26) in den Eindicker (22) geleitet. Der Unterlauf aus der Flotation (25) wird über (27) in den Spiralklassierer (28) geleitet und dort mit Wasser (29) besprüht. Die den Schlamm enthaltende Suspension wird über (29), Pumpe (30) und (31) in den Hydrozyklon (32) geleitet. Der Unterlauf wird über (33) als dekontaminierter Boden abgeführt. Der vom Spiralklassierer (28) ausgetragene entschlämmte Rest wird über (34) als gereinigter Boden abgeführt. Die den Schlamm enthaltende Suspension wird aus dem Hydrozyklon (32) über (35) in den Eindicker (22) geleitet. Aus dem Eindicker (22) wird über (36) das entwässerte Schadstoffkonzentrat abgezogen. Über (37) wird das im Eindicker abgetrennte Wasser zur Abwasserreinigung geleitet.
Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiele 1 bis 4
Es wurden drei verschiedene, mit Öl kontaminierte Böden nach dem Verfahrensschema gemäß Fig. 1, jedoch ohne Magnetscheidung, behandelt. Die Trommel war mit Stahlkugeln zu 35% im Ruhezustand gefüllt. Bei der Flotation wurde Dieselöl zugesetzt. Die Böden in den Versuchen 1 und 2 stammten aus derselben Lage, hatte jedoch leichte Unterschiede im C-Gehalt. Die Angaben sind Gew.-%. Im Versuch 1 betrug die Netto-Energieaufnahme der Trommel 4 kwh/t und in allen anderen Versuchen 8 kwh/t.
Die Siebanalysen der dekontaminierten Böden waren wie folgt:
Die gereinigten Böden enthalten immer noch einen hohen Anteil der Kornfraktion kleiner 0,063 mm.
Ausführungsbeispiel 5
Es wurde ein mit Öl kontaminierter Boden nach dem Verfahrensschema gemäß Fig. 2 behandelt. Die erste Trommel war mit Steinbrocken aus dem Boden zu 35% im Ruhezustand gefüllt. Die Netto-Energieaufnahme der Trommel betrug 2,5 kWh/t. Die zweite Trommel war mit Stahlkugeln zu 35% im Ruhezustand gefüllt. Die Netto-Energieaufnahme der zweiten Trommel betrug 5 kWh/t. Bei der Flotation wurde emulgiertes Dieselöl als Sammler zugesetzt.
Die abgesiebte gröbere Fraktion mit einer Korngröße unter 6 mm und über 1 mm wurde in die zweite Trommel eingesetzt.
In der nachstehenden Tabelle ist der Gehalt der einzelnen Fraktionen an Schadstoffen angegeben, die in Petroläther löslich sind (PAL).
Der Rohboden enthielt 25% mit einer Korngröße unter 0,06 mm.
Bei einer Zugabe von 5% Kalkstein zu der entschlämmten Fraktion bei der Aufgabe in die 2. Trommel betrug PAL-% im gereinigten Boden (33) 0,017.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß ein großer Teil der Verunreinigungen in einem kleinen Teil der Böden stark angereichert werden kann und die dekontaminierten Böden wieder verwendet werden können. Dadurch wird die Dekontaminierung des gesamten Bodens wesentlich wirtschaftlicher und ein großer Teil kann wieder verwendet werden. Der Feinstkornanteil unter 0,063 mm in den kontaminierten Böden kann beliebig hoch sein und auch hohe Tongehalte ergeben keine Schwierigkeit bei der Entwässerung.

Claims (18)

1. Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden, wobei diese durch Agitation in wäßriger Aufschlämmung in einer Trommel unter Zusatz von losen Brocken nach Art von Mahlkörpern mit einer Netto-Energieaufnahme von 4 bis 16 kWh/t Durchsatz behandelt werden, wobei die Drehzahl 50 bis 90% der kritischen Drehzahl von beträgt, wobei D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, die aus der Trommel ausgetragene wäßrige Aufschlämmung durch Siebung in eine gröbere und eine feinere Fraktion getrennt wird, die gröbere Fraktion als gereinigte Fraktion abgeführt wird, die feinere Fraktion klassiert wird, wodurch eine grobe Fraktion anfällt, die als dekontaminierter Boden abgeführt wird, sowie eine Suspension, aus der nach Entwässerung der Feststoff als Schadstoffkonzentrat abgeführt wird.
2. Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Böden, wobei diese durch Agitation in wäßriger Aufschlämmung in einer ersten Trommel unter Zusatz von losen Brocken nach Art von Mahlkörpern mit einer Netto-Energieaufnahme von 1 bis 6 kWh/t Durchsatz behandelt wird, wobei die Drehzahl 50 bis 90% der kritischen Drehzahl von beträgt, wobei D der Durchmesser der Trommel in Metern ist, die aus der Trommel ausgetragene wäßrige Aufschlämmung durch Siebung in eine gröbere und eine feinere Fraktion getrennt wird, die gröbere Fraktion als gereinigte Fraktion abgeführt wird, aus der feineren Fraktion Schlamm als Suspension abgetrennt wird, dieser entwässert und als Schadstoffkonzentrat abgeführt wird, der entschlämmte Rest der feineren Fraktion in einer zweiten Trommel unter Zusatz von losen Brocken nach Art von Mahlkörpern mit einer Netto- Energieaufnahme von 4 bis 16 kWh/t Durchsatz behandelt wird, wobei die Drehzahl von
50 bis 90% der kritischen Drehzahl von beträgt, von der aus der zweiten Trommel ausgetragenen zweiten wäßrigen Aufschlämmung Schlamm abgetrennt, entwässert und als zweites Schadstoffkonzentrat abgeführt wird und der entschlämmte zweite Rest der feineren Fraktion nach einer Entwässerung als gereinigter Boden abgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahl der Trommel 60 bis 80% der kritischen Drehzahl verwendet werden. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebung bei 1 bis 2 mm erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der entschlämmte Rest der feineren Fraktion in einer Flotation behandelt wird, das Schaumprodukt als Schadstoffkonzentrat abgeführt wird und der Unterlauf nach der Entwässerung als gereinigter Boden abgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Brocken Stahlkugeln verwendet werden und die Trommel mit Stahlkugeln bis zu maximal 40 Vol.-%, bezogen auf den Ruhezustand der Trommel, gefüllt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trommel 55 bis 65% der Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 20 bis 30 mm und 45 bis 35% Stahlkugeln mit einem Durchmesser von größer als 30 bis 100 mm verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Brocken arteigenes und/oder nicht-arteigenes natürliches und/oder künstliches stückiges Material verwendet wird und die Trommel mit bis zu maximal 60 Vol.-%, bezogen auf den Ruhezustand der Trommel, mit stückigem Material gefüllt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß stückiges Material mit einer Stückgröße von 60 bis 200 mm verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel an der Austragsseite mit einem Rost und Austragsschaufeln zur Regelung des Trübestandes in der Trommel ausgerüstet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Brocken Stahlkugeln und stückiges Material verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Brocken in die Trommel so gesteuert wird, daß die Energieaufnahme der Trommel konstant bleibt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Boden in einer zweiten Behandlungsstufe nochmals behandelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Netto- Energieaufnahme der Trommel in der zweiten Behandlungsstufe höher eingestellt wird als in der ersten Behandlungsstufe.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebung der aus der Trommel ausgetragenen wäßrigen Aufschlämmung in eine gröbere Fraktion mit größerer Korngröße, eine gröbere Fraktion mit kleinerer Korngröße und die feinere Fraktion erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trommel Aufgabenmaterial mit 5 bis 40 Gew.-% einer Körnung kleiner 60 µm verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Feinkorngehaltes kleiner 60 µm feinkörnige Mineralstoffe zugegeben werden, die mindestens eine Verbindung aus der Gruppe SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO enthalten.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Schadstoff­ konzentrat in einem Drehrohrofen durch thermische Behandlung in eine teigige bis flüssige Schlackenphase überführt wird und die Zusammensetzung des aufgege­ benen Schadstoffkonzentrates so gewählt wird, daß eine Schlackenphase erzeugt wird, deren die Grundmasse ausmachenden Hauptbestandteile im Bereich von 60 bis 72% SiO₂, 10 bis 30% Al₂O₃ und 5 bis 25% CaO + MgO liegen, und die Hauptbestandteile SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO zusammen mindestens 60% des trockenen und glühverlustfreien, dem Drehrohrofen aufgegebenen Schadstoffkonzentrates betragen, die ausgetragene Schlackenphase abgekühlt und das Abgas des Drehrohrofens einer Reinigung unterzogen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der gereinigte Boden mit Mikroorganismen versetzt wird.
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