DE69402182T2 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von rückständen aus abgasreinigungsanlagen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von gefährlichen Rückständen aus dem in einer Abgasreinigungsanlage zur Säuregasreinigung ausgeführten Prozeß, um durch Verwendung von Wasser, vorzugsweise Abwasser aus Naßentschwefelungsanlagen, deponiesichere Rückstände zu erhalten. Das Wasser wird einer Nachbehandlung in einer Abwasseraufbereitungsanlage unterworfen.
• Umweltauflagen, die dahin gehen, daß Verbrennungsrauch aus Industrieanlagen, z.B. Müllverbrennungsanlagen, von Säurebestandteilen gereinigt werden muß, bevor der Rauch in die Atmosphäre entlassen wird, sind mittlerweile so verbreitet, daß solchen Auflagen entsprechende Abgasreinigungsanlagen in vielen Ländern in weitem Gebrauch sind.
• Die am meisten im Stand der Technik verwendeten Anlagen beruhen auf der Verwendung von Calcium als Säureneutralisator, wobei Calcium in der Form eines nassen oder trockenen Reaktanden dem Abgas in der Anlage zugesetzt wird. Das Calcium reagiert mit dem Abgas, um Reaktionsprodukte in Form löslicher Salze zu bilden, etwa CaCl&sub2; und nichtlösliche Salze, etwa CaSO&sub3; und CaSO&sub4;, die daraufhin aus der Anlage als Rückstand in der Form von Schlamm oder Pulver entfernt werden. Gleichzeitig wird das entschwefelte Abgas in die Atmosphäre entlassen.
• Solche Abgasreinigungsanlagen können in drei Hauptkategorien eingeteilt werden, wie beschrieben z.B. in der US-A-4 197 278, nämlich
• - Naßprozeßanlagen, mit denen das Abgas in einer wäßrigen Suspension oder Lösung von Calcium naßgereinigt (scrubbed) wird und die einen harmlosen schlammartigen Rückstand, CaSO&sub4; 2H&sub2;O (Naßgips), und Abwasser erzeugen,
• - Trockenprozeßanlagen, bei denen das Abgas mit einem Trockenabsorptionsmittel (Calcium) behandelt wird und aus denen Reaktionsprodukte als gefährliches, HCI und HF enthaltendes, trockenes Pulver entnommen werden, und
• - Halbtrockenprozeßanlagen, bei denen der Reaktand in der Form einer wäßrigen Lösung zugeführt wird, Wasser jedoch während des Prozesses zum Verdampfen gebracht wird, um auch bei diesen Anlagen den Rückstand in der Form eines gefährlichen trockenen Pulvers zu entnehmen.
• Bislang sind Naßprozeßanlagen zur Abgasreinigung bevorzugt worden, weil in ihnen die effektivste Entschwefelung des behandelten Abgases mit begrenzter Verwendung von Calcium erzielt wird, auch im Falle eines hohen SOx-Gehalts. Die mit dem Naßverfahren verbundenen Nachteile sind die Bildung eines nassen Rückstandes, die Verwendung großer Mengen von Frischwasser für die gründliche Naßreinigung (scrubbing) in der Anlage selbst und die Bildung einer Menge Abwasser, die aus Umweltgründen nachbehandelt werden muß.
• Bei Trockenprozeß- und Halbtrockenprozeßanlagen ist die SOx-Entfernung aus dem Abgas weniger effektiv als bei Naßprozeßanlagen. Andererseits gibt es kein mit solchen Anlagen verbundenes Abwasserproblem, und der Rückstand, das trockene Pulver ist leichter zu handhaben, wohingegen es ein Nachteil ist, daß die in den Prozessen solcher Anlagen durch Ablagerung von Rückständen gebildeten löslichen Salze ausgewaschen werden, so daß sie nur auf besonders geeigneten Standorten deponiert werden können.
• Der große Wasserverbrauch in Naßprozeßanlagen ist in der technischen Notwendigkeit begründet, daß die aus dem Abgas entfernten Salze zur endgültigen Abgabe in Flüsse oder Meerbereiche weggewaschen werden sollten. Jedoch ist die Salzkonzentration des erzeugten Abwassers selbst erheblich geringer als mit Rücksicht auf den Rezipienten, z.B. einen Meerbereich, erforderlich. Vor der Abgabe sollte das Abwasser einer Endbehandlung in einer Abwasseraufbereitungsanlage ausgesetzt werden, die hinter die Abgasreinigungsanlage angeschlossen ist. Neben anderem sollte der Säuregehalt des Wassers neutralisiert werden, z.B. durch Zusatz von Calcium während des Aufbereitungsprozesses.
• Daher stellt das Abwasser per se wegen seiner Salzuntersättigung und seines niedrigen pH vor der Aufbereitung in der Abwasseranlage eine Resource dar, die bislang nicht genutzt worden ist und für die Umwandlung von für Deponien gefährlichen Rückständen aus Abgasreinigungsanlagen in deponiesichere Rückstände nutzbar gemacht werden kann, wenn die löslichen Salze und die auswaschbaren Schwermetalle aus den gefährlichen Rückständen mit Hilfe des Abwassers ausgewaschen werden.
• Die DE-A-3 320 466 offenbart ein Verfahren zum Reinigen von Abgasen, bei dem zwei aufeinanderfolgende Schritte zur Reinigung des gleichen Abgasstroms verwendet werden. Diese Veröffentlichung aus dem Stand der Technik schlägt jedoch nicht die Reinigung eines Rückstands aus einem Prozeß unter Verwendung des Rückstandes aus einem anderen Prozeß vor.
• Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Verwendung des aus einer Naßprozeßabgasreinigungsanlage stammenden Abwassers bei der Behandlung gefährlicher Rückstände aus der Abgasreinigung, bevor dieses Abwasser weiter in einer Abwasseraufbereitungsanlage behandelt wird, anzugeben. Diese Aufgabe wird gelöst mit Hilfe eines Verfahrens, das durch den in Anspruch 1 beschriebenen Gegenstand charakterisiert ist, und mit Hilfe einer Vorrichtung des im Anspruch 5 beschriebenen Typs. Weitere Merkmale der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 4, 6 und 7.
• Somit bietet das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine weitere nützliche Verwendung der einer Naßentschwefelungsanlage zugeführten Wassermenge vor der endgültigen Abgabe dieser Wassermenge als Abwasser. Das Abwasser wird ferner zur Umwandlung der gefährlichen Rückstände in Form von Schlamm oder Trockenpulver durch Auswaschen von löslichen Salzen und Schwermetallen daraus verwendet, so daß nach dieser Behandlung Rückstände erzeugt werden, die mit gebundenen Salzen und Schwermetallen deponiesicher sind, wodurch die Deponierung in speziell aufgebauten Deponien ohne Umweltgefahren, z.B. in der Form gefährlicher Lecks oder Ausscheidungen ermöglicht wird.
• Somit führt ein solches Auswaschen von löslichen, gefährlichen, in den Rückständen vorliegenden Substanzen vor der Deponierung zu einer stark erhöhten Deponiesicherheit und stark verminderten Deponierungskosten und bringt keine erheblichen Zusatzkosten oder erheblichen zusätzlichen Verbrauch von Auswaschwasser, das in einer Abwasseraufbereitungsanlage nachbehandelt werden muß, mit sich.
• Die Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnungen beschrieben, die schematische und nicht einschränkende Darstellungen zweier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind, und in denen:
• Fig. 1 eine Vorrichtung zeigt, bei der die Mischung von Abwasser und Rückständen in einem separaten Behälter durchgeführt wird, und
• Fig. 2 eine Vorrichtung zeigt, bei der Abwasser und Rückstand in der Filterstufe der Vorrichtung gemischt werden.
• In beiden Figuren bezeichnet 1 eine Naßentschwefelungsanlage; 2 eine Abwasseraufbereitungsanlage; 4 eine Filterstufe, vorzugsweise eine Vakuumfilterfördereinrichtung; 10 eine Zuführleitung für Abgas zu der Entschwefelungsanlage 1; 14 eine Zuführleitung einer wäßrigen Absorptionsmittellösung für die Anlage 1; und 15 eine Abgabeleitung für entschwefeltes Abgas aus der Anlage 1.
• In Fig. 1 wird das salzuntersättigte Abwasser aus dem Reinigungsprozeß in der Anlage 1 durch eine Leitung 5 zu einem Behälter 3 geführt. Ferner wird der Rückstand aus der Abgasreinigung durch eine Leitung 6 zu dem Behälter 3 geführt, um darin mit dem Abwasser eine Suspension oder einen Schlamm zu bilden. Der Rückstand kann ein pulvriges Produkt sein, das dem Behälter 3 aus einer Trocken- oder Halbtrockenprozeßanlage über eine Leitung 6 zugeführt wird. Die in dem Behälter 3 erzeugte schlammartige Mischung wird über eine Leitung 7 zu einer Filterstufe 4 befördert, in der das Wasser und die darin gelösten Salze sowie auswaschbaren Schwermetalle aus dem Rückstand aus der Abgasreinigung in der Form eines Filtrats abgetrennt werden, und zwar unter Auswaschen des erzeugten Filterkuchens, und über eine Leitung 8 einer Abwasseraufbereitungsanlage 2 zur weiteren Behandlung darin zugeführt werden, z.B. zum Zusatz einer Überdosis von Sulfid-Verbindungen zur Ausscheidung der zusätzlich zugeführten Schwermetalle. Das behandelte Abwasser wird durch einen Auslaß 12 entfernt. Der in der Filtration 4 ausgeschiedene und ausgewaschene Filterkuchen und die nun darin gebundenen Salze und Schwermetalle werden durch eine Leitung 9 zur im wesentlichen sicheren Deponierung entnommen.
• In dem Fall, daß die Abwassermenge aus der Naßentschwefelungsanlage 1 nicht ausreichend groß ist, oder in dem Fall, daß ihr Salzgehalt für die auszuführende Behandlung in der Filterstufe 4 nicht ausreichend niedrig ist, kann in dieser Stufe 4 durch eine Leitung 11 zusätzliches Frischwasser zugeführt werden.
• 13 bezeichnet die bislang für Abwasser aus der Naßentschwefelungsanlage 1 verwendete Leitung direkt zu der Abwasseraufbereitungsanlage 2. Diese Leitung 13 wird in Fällen verwendet, in denen es erwünscht ist, die erfindungsgemäße Auswaschvorrichtung abzukoppeln.
• Die in Fig. 2 gezeigte Anlage unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß der Mischbehälter 3 und seine Leitung 7 zu der Filterstufe weggelassen sind, so daß der Rückstand aus der Abgasreinigung durch die Leitung 6 direkt zu dem Förderfilter (conveyor filter) in der Stufe 4 gebracht wird; und dadurch, daß das Mischen mit über die Leitung 5 zugeführtem Abwasser und optional mit zusätzlichem aus der Leitung 11 zugeführten Frischwasser durchgeführt wird. Die übrigen Funktionen der Vorrichtung nach Fig. 2 entsprechen den in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Funktionen.
• Das Auswaschen mit Hilfe der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn der Rückstand aus einem Halbtrockenprozeß zur Abgasreinigung behandelt werden soll, weil diese Vorrichtung einerseits eine bessere Wasserwirtschaftlichkeit und andererseits eine besondere Verwendung der Säureeigenschaften des Abwassers aus der Naßentschwefelungsanlage zum Auswaschen löslicher Schwermetalle und Binden restlicher Schwermetalle in dem ausgewaschenen Filterkuchen durch pH-Neutralisierung des letzteren zuläßt.
• Eine solche Fixierung von Schwermetallen ist besonders wichtig, wenn bei einer Halbtrockenentschwefelungsanlage Abgas mit einem hohen Gehalt von HCI, HF und Schwermetallverbindungen behandelt wird, da bei einem solchen Abgasreinigungsprozeß ein großer Calciumüberschuß verwendet wird, um dadurch einen alkalischen (basischen) Rückstand zu erzeugen, aus dem Schwermetalle und lösliche Salze in dem erfindungsgemäßen Prozeß vor der Deponierung des Rückstands ausgewaschen werden.
• Das Auswaschen entfernt die löslichen Salze, die die auswaschbaren Schwermetalle mit sich tragen, während eine pH-Verringerung des Filterkuchens die Schwermetalle bindet, die nicht ausgewaschen worden sind.
• Der Kontakt zwischen dem alkalischen Rückstand aus dem Halbtrockenprozeß und dem Abwasser aus einem Naßprozeß wird somit bewirken, daß die löslichen Salze und auswaschbaren Schwermetalle sich aus dem "halbtrockenen" Rückstand in das Abwasser bewegen, das zu der Abwasseranlage befördert wird, und daher der Calciumüberschuß des "halbtrockenen" Zustands verwendet wird, um das Abwasser vor seiner Aufbereitung in der Abwasseranlage zu neutralisieren, wodurch die Notwendigkeit des Zusatzes einer Base während der Behandlung in der Abwasseranlage selbst zur Neutralisierung des sauren Abwassers aus der Naßentschwefelungsanlage vermindert oder beseitigt wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Reinigung von Rückständen aus Trocken- oder Halbtrockenprozessen zur Reinigung von Abgas durch Auswaschen von löslichen Salzen und auswaschbaren Schwermetallen aus den Rückständen mit Hilfe

- der Verwendung salzhaltigen, jedoch salzuntersättigten Abwassers aus einer Naßprozeßabgasreinigungsanlage (1) als Auswaschwasser,

- des Suspendierens des Rückstands in dem Auswaschwasser,

- des Filterns der Suspension in einer Filterstufe (4), während lösliche Salze und auswaschbare Schwermetalle aus dem erzeugten Filterkuchen ausgewaschen werden,

- des Zugebens des Filtrats und der darin gelösten Salze und Schwermetalle zu einer Abwasseraufbereitungsanlage (2) zur weiteren Behandlung des Filtrats darin, und

des Entfernens des ausgeschiedenen ausgewaschenen Rückstand-Filterkuchens und der darin enthaltenen gebundenen Salzrückstände und gebundenen Schwermetalle in der Form eines deponiesicheren Rückstands zu einem Deponiestandort dafür.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtration auf einem Förderfilter zusätzliches Frischwasser zum Ausführen des Prozesses zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Binden von Schwermetallen im ausgewaschenen Filterkuchen durch eine pH-Verminderung des Rückstandes durchgeführt wird, wenn er mit salzhaltigem Abwasser aus einer Naßprozeßabgasreinigungsanlage (1) ausgewaschen wird, wobei auch die Säurebaseeigenschaften des Abwasser neutralisiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand aus der Abgasreinigung in Trocken- und Halbtrockenprozeßanlagen und salzhaltiges Abwasser aus einer Naßprozeßabgasreinigungsanlage (1) direkt einem Förderfilter in der Filterstufe (4) zugeführt werden.

5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen eine Naßprozeßabgasreinigungsanlage (1) und die mit ihr verbundene Abwasseraufbereitungsanlage (2) eine Einrichtung zur Behandlung des salzhaltigen Rückstands aus der Abgasreinigungsanlage zwischengeschaltet wird, wobei die Einrichtung die Form eines Behälters (3) zur Suspension eines zugeführten Rückstands aus einem Trocken- oder Halbtrockenprozeß zur Reinigung von Abgas in dem Abwasser aus der Naßprozeßanlage (1) aufweist; und daß hinter den Behälter (3) eine Filterstufe (4) gekoppelt wird, z.B. in der Form eines Förderfilters, und zwar zur Filtrierung der Suspension und mit einem Einlaß und einem Ausganglauslaß (9) für das Filtrat und den ausgewaschenen Filterkuchen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Abgasreinigungsanlage (1) und die Abwasseranlage (2) nur eine Filterstufe (4), z.B. in der Form eines Förderfilters mit separaten, direkten Einlässen (5, 6) für Rückstand und Abwasser zwischengeschaltet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstufe (4) ferner mit einem Einlaß (11) für Frischwasser versehen ist.