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Dokumentenidentifikation DE69004619T2 10.03.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0398298
Titel Verfahren zur Transformierung überschüssiger Schlämme von Reinigungsverfahren ziviler und/oder industrieller wasserrückgewinung in inerten Substanzen und Anlage zum Realisieren dieses Verfahrens.
Anmelder S.VE.D.A. S.r.l. Società Veneta Depuratori e Affini, Silea, IT
Erfinder Cenacchi, Giovanni, I-40100 Bologna, IT;
Zambelli, Alessio, I-31100 Treviso, IT
Vertreter Sparing, K., Dipl.-Ing.; Röhl, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Henseler, D., Dipl.-Min. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69004619
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 16.05.1990
EP-Aktenzeichen 901092593
EP-Offenlegungsdatum 22.11.1990
EP date of grant 18.11.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.1994
IPC-Hauptklasse B09B 3/00
IPC-Nebenklasse C02F 11/00   C04B 18/02   C04B 32/00   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Umsetzung van Rückstandsschlamm aus Reinigungsprozessen für kommunale und/oder industrielle Abwässer in Inertsubstanzen und eine Anlage für die Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß Reinigungsprozesse für kommunale und/oder industrielle Abwässer aufeinanderfolgende Stufen mit sich bringen: biologische, physikalische und chemische, welche dazu dienen, die Wässer von Feststoffen oder halbfesten Substanzen zu trennen, die in ihnen enthalten sind, und um außerdem bis zu einem Maximum die noxischen und/oder toxischen Substanzen zu neutralisieren, die sich in dem resultierenden Wasser befinden.

Schlämme, welche nicht zersetzbare noxische oder toxische Substanzen enthalten, entstehen aus solchen Prozessen und diese repräsentieren ein ökologisches Problem, das nicht leicht zu lösen ist.

Die nächstliegende Lösung besteht darin, die Schlämme auf geeigneten Deponien abzusetzen, doch sind gleichzeitig diese nicht leicht zu finden. Diese Lösung löst das Problem nicht, indem die flüchtigen Substanzen in den Schlämmen tendenziell die atmosphärische Umwelt verunreinigen, während die flüssigen Substanzen in den Schlämmen wasserführende Schichten verunreinigen können, solange nicht die Deponien vollständig undurchlässig sind. Darüber hinaus ist diese Lösung deutlich temporär, da das Auffüllen einer Deponie dann das dringende Problem der Schlammklärung aufwirft.

Die Anwendung von Verbrennungsöfen zum Eliminieren der Schlämme bringt eine Mehrzahl von Problemen mit sich. Die extensive Anwendung von Luft nämlich in Relation zu dem Gewicht der behandelten Schlämme kann untolerierbare Pegel der atmosphärischen Verschmutzung durch die Verbrennungsgase hervorrufen.

Die durch die Verbrennung erzeugten Aschen enthalten die gefährlichste Form von anorganischen Substanzen für die Umwelt, wie beispielsweise chrom-, kadmium-, bleihaltige und andere ähnliche Substanzen. Es folgt daraus, daß sich dasselbe Problem für die Aschen wie für die Schlämme ergibt, aus denen sie stammen, wenn sie nicht inert gemacht werden.

Eine weitere Lösung umfaßt das Mischen der Schlämme mit Ton (im Verhältnis 1:4), um Ziegel oder Blähton zu erzielen, der dann den konventionellen Bearbeitungsstufen unterworfen wird, entsprechend der Ziegelherstellung.

In diesem Falle werden die oben erwähnten anorganischen Substanzen in den Ziegeln eingeschlossen, können jedoch nicht als inaktiv betrachtet werden, da die Ziegel nicht impermeabel sind. Mit anderen Worten repräsentieren diese Ziegel potentielle Verschmutzungsträger.

Ein Verfahren für die Umsetzung von Schlämmen in inerte Substanzen wurde kürzlich vorgeschlagen, wie illustriert in dem italienischen Patent Nr. 1.200.233 (Anmeldung Nr. 3518A/86 vom 20.10.1986) durch dieselben Anmelder. Dieses Verfahren besteht in seiner Substanz in aufeinanderfolgendem Trocknen der Schlämme, Verbrennen der getrockneten Schlämme, Mischen der verbrannten Schlämme mit feuchtem Ton, Pelletisieren des Gemisches aus verbrannten Schlämmen und Ton und schließlich Ausbacken der Pellets, die man auf diese Weise erhalten hat, bis zu ihrer Sinterisierung in einen glasartigen Zustand.

Das oben erwähnte Verfahren ermöglicht in der Praxis, Rückstandsschlämme von Reinigungsprozessen in eine granulierte, gesinterte Substanz umzusetzen, die als Pellets bekannt ist, welche anorganische, noxische Substanzen enthält.

Das Ziel dieser Erfindung ist die Verbesserung der Lösung des Problems, wie oben beschrieben, durch Entwickeln eines Verfahrens, das die Umsetzung von Rückstandsschlämmen aus rezyklisierten kommunalen und/oder industriellen Wasserreinigungsprozessen in absolut inerte Substanzen unter dem Gesichtspunkt der Freisetzung von Pollutenten ermöglicht.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine Anlage für die Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, welche eine einfache technische Lösung anwendet, funktionelle Sicherheit bietet und Zuverlässigkeit sowie Vielseitigkeit im Gebrauch.

Die oben genannten Ziele werden erreicht durch das vorliegende Verfahren für die Umsetzung von Rückstandsschlämmen aus kommunalen und/oder industriellen Rezyklatwasserreinigungsprozessen in vollständig inerte Substanzen, wie im Anspruch 1 definiert.

Die Merkmale der Erfindung werden verdeutlicht durch die folgende Beschreibung des Verfahrens für die Umsetzung von Rückstandsschlämmen von kommunalen und/oder industriellen Wasserrezyklatreinigungsprozessen in absolut inerte Substanzen unter besonderer Bezugnahme auf die beigefügte Tabelle, in der die einzige Darstellung ein Flußdiagramm der Stufen für die Realisierung des in Rede stehenden Verfahrens zeigt einschließlich einer Skizze des Schmelzofens.

Die Schlämme, herrührend von kommunalen und/oder industriellen Wasserrezyklatreinigungsprozessen nach zunächst erfolgter Filterung und Kompression, enthalten immer noch einen relativ hohen Prozentsatz an Wasser (etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der nassen Aufschlämmung); sie haben ferner einen relativ hohen Gehalt an organischen Substanzen (Kohlenstoff repräsentiert die 25 Gew.-%, bezogen auf die trockene Aufschlämmung) und einen variablen Gehalt an verunreinigenden Substanzen, wie beispielsweise Fe, Pb, Cr, Cd, Zn, Cu, Cl, S, F. Diese nassen Schlämme, deren charakteristische Zusammensetzung die oben beschriebene ist, werden in einen mehrstufigen Verdampfer 1 eingesetzt, wie durch Pfeil A angedeutet. Der Verdampfer 1 ist vom Autoklaventyp mit Thermokompression; innerhalb des Verdampfers 1 werden die Schlämme teilweise unter Vakuumbedingungen getrocknet und in einer sauerstofffreien Atmosphäre. Beim Verlassen des Verdampfers haben die Schlämme beispielsweise eine Restfeuchte, die zwischen 5 und 10 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Schlammes.

Die aus dem Verdampfer austretenden Gase werden über eine Leitung 2 einem Kondensor 3 zugeführt, der die kondensierbaren Substanzen crackt und sie von den nichtkondensierbaren Gasen abtrennt. Diese nichtkondensierbaren Gase werden über eine Leitung 4 einer Nachbrenneinrichtung 5 zugeführt (oder Schmelzofen 14, wie unten beschrieben), welche die Verbrennungsprodukte durch einen zugefügten Schlot austrägt, wie durch Pfeil B angedeutet.

Ein begrenzter Prozentsatz unkondensierbarer Gase liegt in der Kondensatflüssigkeit vor, die aus dem Kondensor 3 herausläuft, hauptsächlich in wässriger Form. Die Eliminierung dieser Gase aus der Flüssigphase gelingt durch Einspeisen dieser Flüssigkeit in einen Stripturm 6. Die Kondensatflüssigkeit wird zu dem Stripturm 6 über eine Leitung 7 transportiert. Eine weitere Leitung 8 ermöglicht, inkondensierbare Gase aus dem Stripturm 6 in den Nachbrenner 5 steigen zu lassen oder alternativ in den oben erwähnten Schmelzofen 14.

Die Flüssigkeit von dem Stripturm 6 wird über eine Leitung 9 einer Serie von Reinigungstanks 10 zugeführt, die dazu dienen, den Reinigungsprozeß zu beenden und unverschmutztes Wasser am Austritt C bereitzustellen.

Die aus dem Verdampfer 1 stammenden, teilweise getrockneten Schlämme werden, wie durch D angedeutet, in eine Einrichtung 11 eingesetzt, in welcher sie innig mit einer oder mehreren inerten Substanzen vermischt werden, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: feuchtem Grubenton, freiem Quarz, quarzbasierten Inertstoffen, wie Silikaten oder Aluminatsilikaten, vermahlenem Glas, tonhaltigen Substanzen (wie beispielsweise tonhaltige Mineralien und Sande); in diesem Schritt werden auch schmelzpunkterniedrigende und stabilisierende Substanzen zugesetzt von dem Typ, wie er in der Glasindustrie Verwendung findet, wie Na&sub2;Co&sub3; und CaCo&sub3;; die Einspeisung der vorerwähnten Substanzen wird durch den Pfeil E angedeutet.

Die so erhaltene feuchte Mischung wird, wie durch F angedeutet, einer Einrichtung 12 zugeführt, die in der Lage ist, das Gemisch in Granulatform, als Pellets bekannt, zu bringen. Es ist zu unterstreichen, daß die teilweise Feuchte des Gemisches aus Schlämmen und inerten Substanzen die Pelletbildung vereinfacht. Diese Pellets werden, wie durch G angedeutet, in einen Vorheizer 13 transportiert, beispielsweise einen Drehrohrofen mit indirekter Beheizung, welcher die Trocknung des Materials vervollständigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt innerhalb des Vorheizers 13 auch eine teilweise Kalzinierung der Pellets, während welcher ein großer Teil der organischen vorhandenen Substanzen ausgetrieben wird. Gemäß einer der besonderen Charakteristiken der Erfindung wird dieser Kalzinationsschritt, wie auch das Vorheizen der Pellets, bei etwa 600ºC (und bis zu 900ºC) in einer reduzierenden Atmosphäre ausgeführt, beispielsweise in Gegenwart von CO und mit einem kleinen Anteil an Luft.

Das vorgeheizte und kalzinierte Material (bei einer Temperatur von etwa 600ºC) wird, wie durch H angedeutet, einem Schmelzofen 14 zugeführt. Wie unten deutlicher erläutert, repräsentiert das aufgeschmolzene Material I, das aus dem Ofen 14 ausgetragen wird, nach entsprechender Kühlung das Endprodukt des Schlammumsetzprozesses. Die heißen Rauchgase (bei einer Temperatur von etwa 1600ºC), die aus dem Schmelzofen austreten, werden über eine Leitung 15 dem Drehrohrofen 13 im Gegenstrom zugeführt relativ zu den Pellets, um die vorerwähnte Kalzinierung derselben in reduzierender Atmosphäre durchzuführen. Nach Durchlauf des Vorheizers 13 sind diese Rauchgase immer noch bei einer relativ hohen Temperatur (etwa 900ºC) und es ist deshalb möglich, diese Wärme zu nutzen, indem sie in die Anlage rezyklisiert wird.

Für diesen Zweck werden die aus dem Vorheizer 13 austretenden Rauchgase über eine Leitung 16 einer Einrichtung 17 zugeführt, welche die in den Rauchgasen selbst enthaltenen Salze abtrennt, wie NaCl und andere; in einem gasförmigen Zustand sind nämlich diese Salze korrosiv und müssen deshalb durch Verfestigung eliminiert werden. Die verfestigten Salze werden in den Schmelzofen 14 wieder eingesetzt, wie bei L angedeutet. Die aus dem Separator 17 austretenden Rauchgase werden über eine Leitung 18 einem Wärmetauscher 19 zugeführt, der im Gegenstrom mit Wasser M arbeitet, um Dampf N zu erzeugen. Am Auslaß des Wärmetauschers 19 werden die Rauchgase (bei einer Temperatur von etwa 250ºC) teilweise über eine Leitung 20 rückgeführt, angeschlossen an die Leitung 16, zum Herabsetzen der Temperatur von Rauchgasen, die aus dem Vorheizer austreten, unter den Schmelzpunkt der vorerwähnten Salze und teilweise zu dem Austragschlot transportiert, wie durch Pfeil O angedeutet, bevor sie nachbehandelt werden, beispielsweise Elektrofiltration, Waschen oder dergleichen. Beim Austritt aus dem Ofen 14 kann das geschmolzene Material sehr schnell abgekühlt werden, um glasartige Substanzen in Granulatform zu erhalten.

In anderen Fällen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das geschmolzene Material in entsprechenden Anlagen, wie jene, die man für Glas verwendet, geformt, um Platten für Fußbodenbeläge und/oder Pflasterungen und/oder für die Fassadenverkleidung und dergleichen zu gewinnen.

In diesem Falle sollte dem Aufschmelzschritt ein Formungsschritt folgen, in welchem das geschmolzene Material in Formen eingefüllt wird (beispielsweise kontinuierliche Formen, um Bahnen zu bilden), und ein thermischer Behandlungsschritt sollte folgen, bestehend im wesentlichen in einer kontrollierten Abkühlung der so geformten Elemente. Aus Tests, die von der Anmelderin ausgeführt worden sind, sind sowohl das Material, das man in Granulatform erhält (mittels einer rapiden Abkühlung, beispielsweise durch Behandlung der Schmelze durch Aufsprühen von Wasser), und jenes Material, das in Platten geformt wurde, entsprechend vorbestimmten geometrischen Formen, absolut und vollständig inert unter dem Gesichtspunkt der Freisetzung von verschmutzenden Medien, wie anorganischen Substanzen, welche Chrom, Kadmium, Blei oder andere Schwermetalle enthalten.

Das Siliziumdioxid, das in der Schmelze vorhanden ist, bindet nämlich die vorerwähnten Metalle unter Bildung von Silikaten. Diese Silikate bilden die amorphe glasartige Struktur, die beim Abkühlen erzeugt wird mit dem Ergebnis, daß das Endprodukt vollständig inert ist.

Um ein solches Ergebnis zu erzielen, ist es erforderlich, das Aufschmelzen der Pellets bei hohen Temperaturen durchzuführen und in einer reduzierenden Atmosphäre zu arbeiten, wobei die Schmelze sehr langsam gerührt wird. Dies erfolgt gemäß der Erfindung durch Arbeiten mit einem statischen Ofen 14, der nur schematisch in der beigefügten Zeichnung angedeutet ist. Der Ofen 14 umfaßt eine Wanne 141, die mit einem Austragkanal 142 versehen ist, und ein Dach 143, gebildet durch eine Rückstrahlkrone, versehen mit einem oder mehreren Brennern 144. Die Verbindung zwischen dem Kanal 142 und der Wanne 141 erhält man durch ein Wehr oder einen Überlauf 145, der den Pegel des Schmelzbades in der Wanne 141 steuert und der geschmolzenen Substanz ermöglicht, aus dem Ofen ausgebracht zu werden, ohne die hydraulischen Bedingungen des Bades zu verändern. Das Letztere wird nämlich in sanfter Bewegung gehalten mittels Konvektionsbewegungen infolge Vorhandenseins von mindestens einem Paar von Elektroden 146, die in das geschmolzene Bad eintauchen und demselben einen Teil der thermischen Energie zuführen, die erforderlich ist, um das Aufschmelzen durchzuführen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nämlich die thermische Energie, erforderlich für den Ofen 14, zum größten Teil durch das Verbrennen einer verbrennbaren Substanz geliefert (beispielsweise mittels der Brenner 144) mit einem verarmten Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft (beispielsweise nahe dem stöchiometrischen Verhältnis), um eine reduzierende Atmosphäre innerhalb des Ofens zu erzielen (beispielsweise sehr reich an CO) und für den verbleibenden Teil durch Elektrizität, indem man einem elektrischen Strom ermöglicht, durch das Bad mittels der Elektroden 146 zu fließen, um so Hitze durch den Joule'schen Effekt zu entwickeln.

Gemäß der Erfindung macht die Wärmeenergie, die direkt über die Brenner 144 erzeugt wird, zwischen 60% bis zu 90% der gesamten, vom Ofen 14 verbrauchten Energie aus, während die Wärmeenergie, erzielt durch Elektrizität, zwischen 10% bis zu 30% der Gesamtenergie ausmacht. Ein bevorzugtes Verhältnis ist 70% direkte thermische Energie und 30% Elektroenergie. Dies ermöglicht, eine perfekte Temperatursteuerung zu erreichen.

Das Arbeiten in reduzierender Atmosphäre sowohl für das Aufschmelzen als auch für das Vorheizen (mit Kalzinierung) der Pellets unter Anwendung derselben Gase (die vom Ofen 14 rezirkuliert werden, wo sie durch die Brenner 144 erzeugt werden, zu dem Drehrohrofen 13) ermöglicht, leichter höhere Temperaturen zu erreichen und damit das Aufschmelzen und die Bildung von Silikaten zu erleichtern, welche die verschmutzenden Bestandteile einfangen, gebildet von metallischen Atomen von Pb, Cr, Fe, Cd, usw. und von F. Gleichzeitig ermöglicht die reduzierende Atmosphäre, ein verringertes Rauchgasvolumen zu erzeugen infolge des verringerten Luftvolumens, das für die Verbrennung erforderlich ist.

Dies führt zu einer Herabsetzung der Kosten für die Behandlung der austretenden Rauchgase und einer erheblichen Herabsetzung der Energiekosten der Anlage; es vermeidet nämlich die Notwendigkeit, eine große Menge an Luft aufzuheizen bis zu den hohen Betriebstemperaturen des Ofens 14.

Ein weiteres Hauptmerkmal des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Schritt der Erzeugung von Pellets aus dem Gemisch von Schlämmen und Inertstoffen, wie tonhaltigen und/oder quarzbasierten Substanzen. Dieser Schritt ist nämlich absolut erforderlich, um bereits lange vor dem Schmelzofen 14 eine gute Verteilung der noxischen Substanzen innerhalb der inerten Masse von Materialien zu erzielen, welche in dem Ofen selbst aufgeschmolzen werden, welche Verteilung nicht erzielt würde, wenn man direkt nach dem Mischen das Aufschmelzen durchführen würde. Unter Bezugnahme auf die chemische Zusammensetzung des Ausgangsrohschlammes oder des Rückstandsschlammes und des Endprodukts, das zu erzielen ist (Platten 5 oder granuliertes Material), ist es möglich, Substanzen einzusetzen, die hauptsächlich Silikate enthalten, Aluminatsilikate, freies Quarz oder vermahlenes Glas anstelle von Ton oder tonhaltigen Substanzen, wie bereits erwähnt; dies ermöglicht die Bildung von Blei-, Kupfer-, Chrom-, Kadmium- und Zinksilikaten usw. im Augenblick des Aufschmelzens der Pellets.

Das beschriebene Verfahren und die Anlage, die zu seiner Durchführung verwendet wird, ermöglicht definitiv die Umsetzung von Rückstandsschlämmen aus Rezyklat-Wasseraufbereitungsprozessen in vollständig inerte Substanzen. Das Vorhandensein dieser Substanzen bildet kein Problem von ökologischer Natur; darüber hinaus können sie mit Vorteil in kommunalen und/oder industriellen Sektoren angewandt werden, wo Inertmaterialien erforderlich sind, beispielsweise in Granulatform oder in Form von keramisierten Platten.

Die vorliegende Erfindung wird nun weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele.

BEISPIEL 1

1250 kg von Schlämmen, herrührend aus einer Reinigungsanlage einer Farbenfabrik, weisen die folgende Zusammensetzung auf: 10% Trockensubstanz, 90% Lösungsmittel, hauptsächlich Benzol. Die Schlämme werden in einen Vorbehandlungsofen eingesetzt und verbrannt bei etwa 1000ºC, wobei die Verbrennung gestartet wird mittels eines Brenners und dann eine Selbstverbrennung aufrechterhalten wird. Am Ende der Verbrennung erhält man 125 kg Trockensubstanz, hauptsächlich CaCo&sub3;. Diese Substanz wird gemischt mit 75 kg feuchter Inertstoffe, bestehend aus 70 kg SiO&sub2; und 5 kg Na&sub2;CO&sub3;; am Ende des Mischungsschrittes erhält man 200 kg Pellets von 10 mm Durchmesser. Diese Pellets werden einem Schmelzofen der Bauart zugeführt, wie sie für das Erschmelzen von Glas verwendet werden, mit einer Rückstrahlkrone, versehen mit einem Brenner, der in der Lage ist, 310.000 kcal/h zu erzeugen, und mit einer Wanne, versehen mit einem Paar von einander gegenüberstehenden eingetauchten Elektroden, die aus Molybdänkarbid bestehen. Dann wird das Aufschmelzen der 200 kg Pellets ausgeführt, wobei man bei 1600ºC arbeitet unter Zufuhr von 306.500 kcal mittels des Brenners und 131.200 kcal mittels der Elektroden, zwischen denen eine Spannung von 60 bis 90 V angelegt wird. Am Ende des Aufschmelzschrittes erhält man 610 kg Rauchgase bei 1700ºC und 145 kg erschmolzener Substanz. Die geschmolzene Substanz wird dann drastisch auf Umgebungstemperatur abgekühlt durch Behandlung derselben mit Hochdruckstrahlen von Kaltwasser. Dies bewirkt einen thermischen Schock des erschmolzenen Materials, das verfestigt und zerlegt wird unter Bildung von kleinen Körnern aus Feststoffmaterial mit Abmessungen bis zu wenigen mm.

BEISPIEL 2

Aus der Reinigungsanlage für das Abwasser einer Gerberei erhält man zwei Gruppen von Schlämmen von jeweils 1000 kg. Die Zusammensetzung der Schlämme ist 40% Trockensubstanz und 60% Wasser.

Jede Charge von 1000 kg Schlämmen wird zunächst innerhalb eines Autoklaven getrocknet, wobei man mit einem Druck von 0,2 atm arbeitet und im wesentlichen in Abwesenheit von Sauerstoff. 560 kg Wasser und 440 kg von immer noch teilweise feuchten (10%) Schlämmen werden erhalten. Dann werden die 440 kg getrockneter Schlämme gemischt mit 100,6 kg Inertstoffen, bestehend aus 92,6 kg SiO&sub2; und 8 kg Na&sub2;Co&sub3;, und das Gemisch wird in Pelletform von 15 mm Durchmesser gebracht. Am Ende dieses Arbeitsganges erhält man 540,6 kg Pellets. Die Pellets werden zunächst in einen Drehrohrofen eingesetzt, in welchem sie kalziniert und vorgeheizt werden auf etwa 900ºC, wobei ihr Gewicht auf 300,6 kg verringert wird: in dieser Stufe ist die Trockensubstanz der ursprünglichen Schlämme beinahe vollständig in CaSo&sub4; umgesetzt. Dann werden die 300,6 kg kalzinierter Pellets in einen Schmelzofen der Bauart wie in Beispiel 1 beschrieben eingesetzt und bei einer Temperatur von 1500ºC aufgeschmolzen unter Verbrauch von 45,7 Nm³ an Brennstoff (CH&sub4;) und 188 kW elektrischer Energie.

Wenn das Aufschmelzen vollendet ist, erhält man 180 kg erschmolzenes Material und 2000 kg Rauchgase. Die 180 kg geschmolzenes Material, die man aus der ersten Gruppe von 1000 kg von Gerbereischlämmen erhält, werden abgekühlt, wie im Beispiel 1 beschrieben. Die anderen 180 kg erschmolzenen Materials (aus der zweiten Gruppe von 1000 kg Gerbereischlämmen) werden in quadratische Formen abgegossen und sehr langsam innerhalb eines vorgeheizten Ofens abgekühlt, dessen Temperatur von 1400ºC auf 400ºC abgesenkt wird. Nach 5 bis 6 Stunden erhält man eine Mehrzahl von rechteckigen Fliesen von 20x20 cm.

BEISPIEL 3

Proben werden genommen sowohl von dem Produkt des Beispiels 1 als auch von den Produkten (Granulat und Fliesen) des Beispiels 2. Experimentelle spektrographische Prüfungen werden bei den Beispielen 5 durchgeführt, und die folgenden Konzentrationen von Schwermetallen wurden gefunden: Cu 9,8 mg/kg; CrIII 806 mg/kg; CrVI 0,00 mg/kg; Pb 1565 mg/kg; Cd 0,09 mg/kg; Zn 25,09 mg/kg.

Zusätzlich wurden Labortests von Zuordnungen unter Verwendung des EPA-Verfahrens (Behörde für den Umweltschutz) an diesen Proben durchgeführt. Diese Tests ergeben das Vorhandensein der folgenden Konzentrationen von Schwermetallen: Cu 0,02 mg/l; Cr III 0,00 mg/l; Cr VI 0,00 mg/l; Cd 0,00 mg/l; Pb 0,02 mg/l; Zn 0,08 mg/l.

Diese Konzentrationen sind alle mit Sicherheit innerhalb der Grenzwerte, die durch die italienische Gesetzgebung für den Schutz gegen Verschmutzung vorgeschrieben sind. Zusätzlich liefert die Summe der Berichte bezüglich der effektiven Konzentration und zulässigen Konzentration der einzelnen Metalle, auf die Bezug genommen werden muß, wenn unterschiedliche Metalle vorhanden sind, einen Wert gleich 0,3, der deutlich niedriger ist als 10-fach unter dem zugelassenen Wert, der gesetzlich vorgeschrieben ist.


Anspruch[de]

1. Verfahren für die Umsetzung von Rückstandsschlämmen aus kommunalen und/oder industriellen Abwasserreinigungsprozessen in vollständig inerte Substanzen, umfassend die Schritte:

- Verdicken der Schlämme in einen mindestens teilweise getrockneten Zustand,

- Mischen der mindestens teilweise getrockneten Schlämme mit Inertsubstanzen, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: Ton, feuchtem Grubenton, tonhaltigen Mineralien, tonhaltigen Sanden, freiem Quarz, vermahlenem Glas, Silikate und/oder Aluminatsilikate enthaltenden Quarz basierten Substanzen,

- Bringen des Gemisches aus mindestens teilweise getrockneten Schlämmen und Inertsubstanzen in Granulatform,

- Vorheizen des Gemisches in Granulatform,

- Aufschmelzen des Gemisches in Granulatform bei einer Temperatur von mindestens 1500ºC, bis das Gemisch vollständig in Flüssigzustand überführt ist, welcher Aufschmelzarbeitsgang in einer reduzierenden Atmosphäre ausgeführt wird, und

- Abkühlen des geschmolzenen Gemisches, bis die Verfestigung eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das aufgeschmolzene Material sehr schnell abgekühlt wird durch Besprühen mit Kaltwasserstrahlen, so daß das geschmolzene Material verfestigt und gleichzeitig in Körner aus verglastem Material zerlegt wird, in welche die metallischen Silikate, erzeugt während des Aufschmelzen infolge der chemischen Reaktion von Quarz mit den in den Schlämmen vorhandenen Metallen, eingekapselt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das aufgeschmolzene Material in Formen abgegossen und dann sehr langsam abgekühlt wird, um keramisierte Produkte vorgegebener geometrischer Form zu erzielen, in welchen die metallischen Silikate, erzeugt während des Aufschmelzarbeitsganges infolge der chemischen Reaktion von Quarz mit den in den Schlämmen vorhandenen Metallen, eingekapselt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem aus dem Gemisch von mindestens teilweise getrockneten Schlämmen und Inertsubstanzen Pellets gebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die getrockneten Schlämme noch einen vorbestimmten Gehalt an Feuchtigkeit aufweisen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Vorheizen ausgeführt wird durch Inkontaktbringen des Gemisches im Gegenstrom mit Heißgasen und Arbeiten in einer reduzierenden Atmosphäre.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vorheizens mindestens eine teilweise Kalzination des Gemisches erfolgt infolge des Austreibens eines Teiles der organischen Substanzen, wobei das Vorheizen bei einer Temperatur von etwa 600 bis 900ºC ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verwendung von Rauchgasen mit sich bringt, erzeugt durch das Aufschmelzen für die Realisierung des Vorheizens, die nachfolgende Abtrennung durch Verfestigung von Salzen, die in den aus der Vorheizeinrichtung stammenden Rauchgasen vorhanden sind, den Wärmeaustausch der Rauchgase, die von den Salzen gereinigt worden sind unter Anwendung von Wasser zum Erzeugen von Wasserdampf und schließlich den Transport eines Teils der Rauchgase zur Freisetzung und des Restes zur Mischung mit den aus dem Vorheizelement stammenden Rauchgasen zwecks Herabsetzung der Temperatur der letzteren bis unter den Schmelzpunkt der oben erwähnten Salze.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Schlämme in einen zumindest teilweise getrockneten Zustand verdickt werden durch Behandeln der Schlämme im wesentlichen bei Abwesenheit von Sauerstoff und unter Vakuumbedingung mittels eines mehrstufigen Verdampfers unter Anwendung von Thermokompression.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Schlämme auf einen mindestens teilweise getrockneten Zustand durch eine Autoverbrennung derselben eingedickt werden.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Aufschmelzschritt ausgeführt wird unter Verwendung eines Wannenofens der Bauart, wie sie für das Erschmelzen von Glas angewandt wird und Zuführen der notwendigen thermischen Energie teilweise mittels Verbrennung eines Brennstoffs mit Luft in einer reduzierten Menge, um Rauchgase zu erzeugen mit reduzierenden Eigenschaften und teilweise mittels elektrischen Stroms.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die elektrische Energie von 10% bis zu 40 % der Gesamtenergie repräsentiert, die von dem Wannenofen verbraucht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die elektrische Energie dem Ofen mittels mindestens eines Paares von entgegengesetzten Elektroden zugeführt wird, die in das in dem Ofen enthaltene flüssige Bad eingeführt sind, wobei das flüssige Bad einer sanften Bewegung unterworfen wird infolge der Konvektionsbewegungen, erzeugt durch die Hitze, welche durch die Elektroden erzeugt wird.

14. Anlage für die Umsetzung von Rückstandsschlämmen aus kommunalen und/oder industriellen Abwasseraufbereitungsprozessen in vollständig inerte Substanzen, umfassend einen mehrstufigen Verdampfer mit Autoklaven (1), innerhalb welchem die Schlämme teilweise unter Thermokompression getrocknet werden (A), eine Einrichtung (11) für das Mischen der teilweise getrockneten Schlämme (D) mit tonigen Substanzen (E) oder Substanzen, die hauptsächlich Silikate, Aluminatsilikate, freien Quarz oder vermahlenes Glas enthalten, eine Einrichtung (12) zum Realisieren der Reduzierung des feuchten Gemisches (F) aus Schlämmen und den genannten Substanzen in Granulat (G), einen Vorheizer (13), der in der Lage ist, das Trocknen der vorerwähnten Granulate (G) zu vervollständigen, einen Schmelzofen (14), innerhalb welchem die vorgeheizten Granulate (H) vollständig aufgeschmolzen werden, und Mittel zum Verfestigenlassen der aufgeschmolzenen Granulate durch Abkühlung.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (17) umfaßt, die in der Lage ist, durch Verfestigung die Salze abzutrennen, die in den Rauchgasen enthalten sind, welche aus dem Vorheizer (13) stammen, einen Wärmetauscher (19) mit Leistung durch die von Salzen gereinigten Rauchgase versorgt, eine Leitung (20), die den Auslaß des Wärmetauschers (19) mit einem Schlot verbindet und mit dem Einlaß der genannten Einrichtung (17) zum Mischen der aus dem Wärmetauscher kommenden Rauchgase mit den von dem Vorheizer kommenden Rauchgasen zwecks Herabsetzung der Temperatur des Gemisches unter den Schmelzpunkt der oben erwähnten Salze.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorheizer (13) von einer Bauart mit Drehrohr ist und im Gegenstrom beheizt wird durch die heißen Rauchgase, die aus dem Schmelzofen (14) kommen.







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