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Dokumentenidentifikation DE69200418T2 19.01.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0497749
Titel Verfahren zur sukzessiven Verringerung der Konzentration des Quecksilbers in kontrollierten Abfalldeponien.
Anmelder Boliden Contech AB, Stockholm, SE
Erfinder Ludvigsson, Björn Martin, S-932 34 Örviken, SE;
Hartzell, Nils Göran N:son, S-430 84 Styrsö, SE
Vertreter Weber, D., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Seiffert, K., Dipl.-Phys.; Lieke, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69200418
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 27.01.1992
EP-Aktenzeichen 928500156
EP-Offenlegungsdatum 05.08.1992
EP date of grant 21.09.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.01.1995
IPC-Hauptklasse B09B 3/00
IPC-Nebenklasse B09B 5/00   A62D 3/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur sukzessiven Verringerung der Quecksilberkonzentration einer vollständig oder teilweise abgedichteten Halde oder Deponie zum kontrollierten Deponieren von mit Quecksilber verunreinigten Materialien, während gleichzeitig unkontrollierte Emission von Quecksilber an die Atmosphäre von der Halde verhindert wird.

Die mit der Handhabung von umweltschädlichen Abfällen verbundenen Probleme sind bekannt. Mit Quecksilber verunreinigte Materialien nehmen eine hohe Stellung auf der Liste umweltschädlicher Abfallmaterialien infolge der hohen Toxizität von Quecksilber und wegen seiner Fähigkeit, sich selbst bei niedrigen Temperaturen in Dampfform umzuwandeln, ein. Wegen der hohen Toxizität von Quecksilber wird den Problemen, die aus dieser speziellen Eigenschaft von Quecksilber resultieren, größere Aufmerksamkeit geschenkt. Dies geschieht nicht zuletzt deswegen, da Quecksilber in einer großen Anzahl von Produkten vorhanden ist und in einer großen Anzahl von Herstellungsverfahren verwendet wird.

Bisher wurde quecksilberhaltiger Abfall entweder durch Verbrennung, sogenannten thermischen Abbau, zerstört oder in kontrollierten Deponien abgelagert. Keine dieser Methoden wird jedoch das Problem der Quecksilberemission an die Atmosphäre vollständig ausschalten. In der Mehrzahl der Fälle hinterläßt thermischer Abbau Rückstandsprodukte, die unterschiedliche Mengen an Quecksilber enthalten und zusätzlich behandelt werden müssen, wie beispielsweise in einer kontrollierten Deponie abgelagert werden müssen. Folglich kann die Verbrennung von mit Quecksilber verunreinigtem Abfall primär als eine erste Hand habungsstufe angesehen werden, in welcher das Volumen des betreffenden Abfalles auf eine Größe verringert wird, die leichter für kontrollierte Deponiezwecke gehandhabt werden kann.

Kontrolliertes Deponieren kann in drei Kategorien eingeteilt werden: Enddeponie, Verfahrensdeponie und Deponie für die Gewinnung wertvoller Materialien. Alle kontrollierten Deponierkategorien sind jedoch mit Problemen belastet, die die Betriebszuverlässigkeit, die Abdichtung der Deponie gegen Emission an die Atmosphäre und Ausbesserung betreffen. Nach heutigen Techniken werden mit Quecksilber verunreinigte Abfalldeponien mit Hilfe mehrerer Abdichtungsschichten wechselweise unterschiedlicher Materialien abgedichtet, wie beispielsweise mit einer Kombination von Beton, Füllstoff, Sand, Geotuch, Geomembranen unterschiedlicher Typen gegenüber dem Grund und mit einer Kombination von Makadam, Sand, Geotuch und hochelastischen Geomembranen gegenüber der Atmosphäre. Das Verfahren ist sowohl kompliziert als auch teuer. Auch ist es nicht in der Lage, die Gefahr von Quecksilberdiffusion durch die Abdichtungsschichten auszuschließen, und dieses Problem kann durch mechanische Zerstörung der Abdichtungsschichten, durch Leckage oder durch Temperatureinflüsse verschärft werden. Eine Quecksilberdeponie stellt auch eine "Quecksilberbombe" dar, die zu irgendeiner Zeit einmal ausgelöst werden kann. Folglich muß die permanente Deponie von mit Quecksilber verunreinigtem Abfall so weit wie möglich vermieden werden. Auch ist es derzeit nicht möglich, den deponierten Abfall mit dem Ziel einer Rückgewinnung wertvoller Materialien, die er enthalten kann, aufzuarbeiten.

Der mit Quecksilber verunreinigte Abfall enthält große Mengen anderer Abfallmaterialien. Beispielsweise besteht ein großer Teil des Abfalls aus Abbruchmaterial, das aus abgebauten Chloralkalianlagen entfernt wurde, d. h. der Schutt oder Abraum enthält sowohl Beton als auch Backsteine und Eisenschrott. Der Abfall wird auch Bergwerksabfall, industriellen Abfall, Rückstände, die aus Hausmüllverbrennungsanlagen entnommen wurden, und auch Rückstände aus der Zerstörung fluoreszierender Rohre, Niederenergielampen, Batterien usw. einschließen.

Es wurde nun gemäß der vorliegenden Erfindung überraschenderweise gefunden, daß die oben erwähnten Probleme leicht ausgeschaltet werden können und daß der Abfall auch in einer späteren Stufe zum Zwecke einer Gewinnung wertvoller Substanzen, die in dem Abfall enthalten sind, mit Hilfe der erfinderischen Methode zum gesteuerten Deponieren von mit Quecksilber verunreinigtem Material aufgearbeitet werden kann. Die erfinderische Methode ist durch die in den folgenden Ansprüchen aufgeführten Stufen gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf den Stufen, in denen man eine kontrollierte Menge von Zufuhrluft so in die Deponie führt, daß man aus der Deponie ihren Quecksilberdampfgehalt ausspült, und den gesamten Ausspülluftstrom, der aus der Deponie austritt, durch ein Filter führt, welches in der Lage ist, den Queckislberdampf wirksam aus dem verunreinigten Luftstrom zu entfernen.

Spülen oder Belüften der Deponie kann mit Hilfe eines Ventilators erleichtert werden, obwohl es oftmals ausreicht, die Durchlüftung mit natürlichen Durchlüftungseinrichtungen zu bewirken, wie beispielsweise unter Verwendung eines Kamins.

Das Spülen der Deponie kann weiterhin mit Hilfe wenigstens einer Luftzufuhrleitung erleichtert werden, die von der umgebenden Atmosphäre bis zum Inneren der Deponie führt.

Die Deponie wird vorzugsweise gegen die Atmosphäre mit Hilfe mehrerer im wesentlichen gasundurchlässiger Membranen abgedichtet, und die spülende Durchlüftung der Deponie wird durch eine Rohrleitung bewirkt, die wenigstens auf der obersten Membran befestigt ist.

Ein Filter, der vorteilhaft verwendet werden kann, um ausgespültes Quecksilber aus der Abluft zu entfernen, ist ein Selenfilter der in der US-A-3 786 619 beschriebenen Art, wobei dieser Filter ein Reinigungsmaterial enthält, dessen aktive Komponente Selen, Selensulfid oder andere Selenverbindungen oder deren Gemisch enthält. Die aktiven Komponenten können einem inerten Träger von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, eines Keramikmaterials oder von Gemischen hiervon einverleibt werden.

Es ist auch möglich, einen Kohlenstoffilter zu verwenden, wie beispielsweise einen Filter der in der DE-B-2 150 592 beschriebenen Art. Dieser Filter enthält Aktivkohle, die mit Schwefel oder Schwefelverbindungen durch Behandlung der Kohle mit SO&sub2; oder H&sub2;S oder durch aufeinanderfolgende Behandlung mit H&sub2; und SO&sub2; oder SO&sub2; und H&sub2;S unter Bildung von festem Schwefel oder festen Schwefelverbindungen imprägniert wurde.

Um die Verringerung des Quecksilbergehaltes der Deponie in kontinuierlich kontrollierter Weise zu ermöglichen, wird der Filter zweckmäßig so angeordnet, daß er die Überwachung seiner Quecksilberaufnahme ermöglicht. Dies ergibt die Möglichkeit, den Filter erforderlichenfalls auszutauschen, und auch die Möglichkeit, das die Deponie kontrollierende Verfahren gegebenenfalls abzubrechen, wenn im wesentlichen das gesamte früher in der Deponie enthaltene Quecksilber daraus ausgespült und von dem Filter aufgenommen wurde. Dies ermöglicht eine Behandlung der Deponie zum Zwecke einer Gewinnung ihres wertvollen Materialgehaltes, ohne eine weitere Quecksilberemission an die Atmosphäre zu riskieren.

Es ist besonders bevorzugt, die Luft, die aus der Deponie austrat, nach der Reinigung in dem Filter als Deponiezufuhrluft zu verwenden. Dies ergibt zwei Voreile. Erstens kann der Energieinhalt der Abluft durch Rückführung entweder der gesamten Abluft oder eines Teils derselben in einem Energierückgewinnungskreis gewonnen werden, und wenn der Rückführkreis vollständig geschlossen ist, verhindert dies jede Form von Emission an die Atmosphäre, wie beispielsweise im Falle, daß der Filter gesättigt wird, oder im Falle einer Unterbrechung.

Die Entfernung von Quecksilber aus der Deponie kann beschleunigt werden, indem man der Deponie derart Wärme zuführt, daß eine höhere Temperatur als Umgebungstemperatur wenigstens während eines Teils der Deponiekontrollperiode gehalten wird.

Die Erfindung wird nun weiter im einzelnen unter Bezugnahme auf deren als Beispiel angegebene Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher

Fig. 1 eine schematische Erläuterung einer kontrollierten Deponie ist, in welcher das erfinderische Verfahren angewendet wird, und

Fig. 2 teilweise im Schnitt den in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Selenfilter erläutert.

Fig. 1 zeigt eine kontrollierte Halde oder Abfalldeponieanlage 10, die einen Raum 11 für mit Quecksilber verunreinigte Abfallmaterialien einschließt. Der Raum 11 ist gegen den Grund 12 mit Hilfe mehrerer undurchlässiger und bodenabdichtender Schichten abgedichtet, die durch das allgemeine Bezugszeichen 13 identifiziert sind. Diese Schichten umfassen Beton, Füllstoffe, Sand, Drainagematten, Geotücher und Geomembranen. Zur Atmosphäre ist der Inhalt des Raumes 11 zunächst mit mehreren Schichten 14 egalisiert, die Makadam und Sand umfassen, und ist dann mit mehreren Abdichtschichten 15a, b abgedichtet, die aus nichtgewebten Stoffen und Gummimembranen bestehen. In der äußersten Schicht 15b ist ein Rohr 17 befestigt, mit welchem eine Leitung 18 in der Form eines Schlauches oder einer Rohrleitung verbunden ist, die in Verbindung mit einer zylindrischen Filteranlage 19 steht, welche ihrerseits über eine weitere Leitung 20 mit einer Ventilatoreinrichtung 21 in Verbindung steht, und eine dritte Leitung 22 verbindet die Ventilatoreinrichtung 21 mit der Atmosphäre. Zufuhrluft zur Durchlüftung der Deponie wird durch einen Zufuhrluftleitung 16 eingeführt, die in Verbindung mit dem Raum 11 in der Deponie 10 steht. Alternativ kann, wie oben aufgezeigt wurde, die Leitung 22 mit der Zufuhrluftleitung 16 verbunden werden, statt in Verbindung mit der Atmosphäre zu stehen, und so einen geschlossenen Kreislauf erzeugen, in welchem Zufuhrluft in das System zurückgeführt werden kann.

Fig. 2 ist eine detailliertere Darstellung des zylindrischen Filters 19. Im Querschnitt gesehen hat der Filter 19 eine ringförmige Außenwand 23. In dem Filter 19 ist ein zylindrischer Raum 24 vorgesehen, der durch eine gasdurchlässige Trennwand 25 begrenzt ist, und außerhalb dieser Wand ist ein zweiter Raum 26 vorgesehen, der nach außen durch eine zweite Trennwand 27 begrenzt ist. Außerhalb der Trennwand 27 ist ein dritter Raum 28 vorgesehen, der nach außen durch eine dritte Trennwand 29 begrenzt ist. Die Außenwand 23 und die Trennwand 29 begrenzen dazwischen einen vierten Raum 30. Der Filter 19 enthält auch ein Verbindungsstück 31 für die Zufuhr von Gas (Luft) aus einer Außenleitung (Bezugszeichen 18 in Fig. 1) und ein weiteres Verbindungsstück 32 für das Austreten von Abgas (Luft), wobei dieses weitere Verbindungsstück mit der Leitung 20 in der Darstellung von Fig. 1 verbunden ist. Der Innenraum 24 ist leer, während der außerhalb dieses Raumes durch die Trennwände 25, 27 begrenzte Raum 26 mit Material gefüllt ist, welches so funktioniert, daß es in dem zu behandelnden Gas suspendierte Teilchen aufnimmt. Der von den Trennwänden 27, 29 begrenzte Raum 28 ist mit einem mit Selen überzogenen Substratmaterial zur Aufnahme von Quecksilber gefüllt, während der Raum 30, der außerhalb des Raumes 28 liegt, leer ist. So geht das zu reinigende Gas durch den Raum 26 für eine Teilchenextraktion und dann durch den Raum 28 für eine Quecksilberextraktion, bevor es durch den Raum 30 und zu dem Verbindungsstück 32 und weiter in dem System in der durch den horizontalen Pfeil, der in Fig. 2 nach rechts weist, angezeigten Richtung geht. Quecksilber wird von der Selenschicht auf dem Trägermaterial in dem Raum 28 unter Bildung eines Quecksilberselenids gemäß der Formel

Hg + Se-T HgSe

aufgenommen. Quecksilberselenid ist eine sehr beständige Verbindung von extrem niedriger Löslichkeit und niedrigem Dampfdruck bei den herrschenden Temperaturen. Der hohe Dampfdruck von Quecksilber bei niedrigen Temperaturen wird bei der Ausführung des erfinderischen Verfahrens beim kontrollierten Deponieren von mit Quecksilber verunreinigtem Abfall ausgenutzt. Wenn dem Raum 11 durch die Leitung 16 keine Luft zugeführt würde, würde der aus dem Quecksilbergehalt der in dem Raum 11 deponierten Materialien stammende Quecksilberdampf gleichmäßig durch den gesamten Raum 11, wenn bei den fraglichen Temperatur Sättigung erreicht ist, infolge des Quecksilber-Gleichgewichtsdampfdruckes über dem Quersilber in den deponierten Materialien diffundieren. Durch Ziehen von Zufuhrluft in den Raum 11 durch die Leitung 16 gemäß der Erfindung, um so den Raum zu durchlüften, wird die im oberen Teil des Raumes 11 vorhandene Luft von der Zufuhrluft weggespült und durch die Leitung 18 zu dem Selenfilter 19 geführt, wo das in dem Luftstrom vorhandene Quecksilber unter Bildung von stabilem HgSe mit einer Wirksamkeit von bis zu etwas mehr als 99 % aufgenommen wird. Da so der obere Teil des Raumes 11 kontinuierlich an Quecksilber verarmt, wird konstant Quecksilber zu diesem Teil des Raumes aus den restlichen Teilen des Raumes 11 diffundieren. Der Quecksilbergehalt der deponierten Materialien wird sich daher nach und nach verringern, und wenn die Gesamtmenge an Quecksilber, die anfangs in diesen Materialien enthalten war, und die in dem Selenfilter 19 aufgenommene Quecksilbermenge bekannt ist, ist es möglich, einen Zeitpunkt zu bestimmen, an welchem die Deponiekontrollperiode zu Ende gebracht werden kann. Wenn somit die deponierten Materialien einen annehmbar niedrigen Quecksilbergehalt haben, kann die Deponiekontrolle beendet werden und können die verwendeten Materialien in einer erwünschten Weise verwendet und gegebenenfalls verarbeitet werden.

Die Erfindung liefert somit eine Anzahl wichtiger Vorteile. Erstens kann die Deponiekontrolle aus Sicht des Umweltschutzes während der Deponiekontrollperiode sicherer bewirkt werden, zweitens kann die Quecksilberkonzentration in den in der Deponie abgelagerten Materialien sukzessiv während dieser Periode der Deponiekontrolle verringert werden, und drittens kann die Deponiekontrollperiode beendet werden, womit man "fortwährende Deponiesituationen" mit der daraus folgernden höheren Gefahr von Quecksilberemission an die Umgebung vermeidet.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur sukzessiven Verringerung der Quecksilberkonzentration in kontrollierten Abfalldeponien, die mit Quecksilber verunreinigte Materialien enthalten, und zur gleichzeitigen Verhinderung unkontrollierter Abgabe von Quecksilber aus einer insgesamt oder teilweise abgedichteten Deponie, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Material in der Deponie eine gesteuerte Menge eines Spülgases einführt und so diese Deponie durchlüftet, das die Deponie verlassende verunreinigte Gas sammelt und es durch einen Filter führt, welcher Quecksilber wirksam aufnehmen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die spülende Durchlüftung mit einem Ventilator unterstützt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die spülende Durchlüftung der Deponie mit Hilfe wenigstens einer Zufuhrluftleitung erleichtert, die von der Atmosphäre zu dem Inneren führt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Deponie gegen die umgebende Atmosphäre mit Hilfe mehrerer im wesentlichen gasundurchlässiger Membranen abdichtet und die spülende Durchlüftung über eine Rohrleitung bewirkt, die in der obersten Membran angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Quecksilberaufnahme einen Selenfilter verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Quecksilberaufnahme einen Kohlenstoffilter verwendet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die von dem Filter aufgenommene Quecksilbermenge überwacht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Deponiekontrolle beendet, wenn im wesentlichen das gesamte früher in der Deponie enthaltene Quecksilber durch Durchlüftung ausgespült und von dem Filter aufgenommen wurde, wonach das deponierte Material zur Gewinnung von wertvollen Bestandteilen desselben verarbeitet werden kann.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Deponiezufuhrluft Filterabluft verwendet.

10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Deponie wenigstens während eines Teils der Deponiekontrollperiode auf einer erhöhten Temperatur hält.







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