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DE2461640A1 - Verfahren zur beseitigung von muell - Google Patents

Verfahren zur beseitigung von muell

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DE2461640A1
DE2461640A1 DE19742461640 DE2461640A DE2461640A1 DE 2461640 A1 DE2461640 A1 DE 2461640A1 DE 19742461640 DE19742461640 DE 19742461640 DE 2461640 A DE2461640 A DE 2461640A DE 2461640 A1 DE2461640 A1 DE 2461640A1
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Germany
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waste
garbage
treated
layer
silicate
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DE19742461640
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DE2461640B2 (de
DE2461640C3 (de
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Jesse R Conner
Ronald J Polosky
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Chemfix Technologies Inc Kenner La Us
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Chemfix Inc
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Description

Patent anwaft
be. fL^iMi^zm - Z'f Ul 1974
u L (J 02) lkti Si 25
Chemfix Inc.
in Pittsburgh, Pa./V.St.A.
"Verfahren zur Beseitigung von Müll"
Es ist bekannt, daß die Bestandteile, die aus abgelagertem Müll herausgelaugt werden, Yerschmutζungsstoffe enthalten, wie z.B. Säuren, Metalle, große Mengen organischer Materialien mit einem hohen biologischen Sauerstoffbedarf (BOD) und einem hohen chemischen Sauerstoffbedarf (COD), giftige organische Stoffe, beispielsweise Phenol und Schädlingsbekämpfungsmittel, und anorganische Ionen, beispielsweise Cyanid, Phosphat und Nitrat. Diese aus dem Müll herausgelaugten Bestandteile können unter Umständen Gewässer, wie z.B. Teiche, Seen und Flüsse, erreichen und diese verschmutzen. Deshalb ist ein solcher MiIIl vom Standpunkt des Umweltschutzes aus gefährlich.
509828/0255
EIn Versuch zur Lösung dieses Problems ist in der US-PS 3 586 624 beschrieben. Bei diesem System wird, bevor ein Ablagerungsplatz eröffnet wird, eine undurchlässige Folie auf den Boden gelegt, worauf dann der Müll in der üblichen Weise abgelagert wird. Die aus dem Abfall ausgelaugten Stoffe können die Folie nicht durchdringen und werden zu einer Beseitigungsstelle geleitet. Dort existiert aber nach wie vor das Problem der sicheren Beseitigung der ausgelaugten Stoffe. Bei dem erwähnten System wird kein Versuch gemacht, die Natur der ausgelaugten Stoffe zu verändern, so daß sie nicht mehr schädlich sind. Sie werden einfach gesammelt, so wie sie sind.
Gesondert davon gibt es das weitere ernste Problem der Beseitigung von Abfällen, insbesondere Industrieabfällen, welche fest, flüssig oder halbflüssig sein können. Im letzteren Fall kann es sich um einen Schlamm oder um eine Aufschlämmung handeln. Die Verschmutzungsstoffe in solchen Abfällen dürfen keine Gewässer erreichen und diese verschmutzen. Um dies zu verhindern ist es üblich, feste Abfälle zu verbrennen. Dies ist Jedoch teuer. Außerdem wird die Atmosphäre verschmutzt. Es ist auch üblich, Schlämme und Flüssigkeiten in Teiche zu führen. Aber auch dort gibt es ernste Schwierigkeiten. Die eine liegt darin, daß das Abwasser manchmal aus den Teichen ausbricht und sogar Überflutungen verursachen kann. Eine weitere Schwierigkeit ist darin zu sehen» daß beträchtliche Landflachen erforderlich sind, die dann für nichts anderes mehr verwendet werden können.
Bei» vorliegenden Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, die Natur der aus Müll ausgelaugten Stoffe zu verändern,
509329/0255
so daß sie für die Allgemeinheit erträglich werden, dies in einer einfachen und billigen Weise zu bewerkstelligen, gleichzeitig Abfallmaterial sicher zu beseitigen und die Kosten des Betriebs von Ablagerungsplätzen zu verringern.
Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung wird ein Platz ausgewählt, auf welchem Müll abgelagert werden soll, worauf es dann für den Müll vorbereitet wird. Diese Vorbereitung besteht darin, daß man über dem Pläbz eine Grundschicht aus Abfall ausbreitet, der so btehandelt worden ist, daß er keine Verschmutzungsstoffe mehr abgibt und für eine endgültige Beseitigung geeignet ist. Damit ist gemeint, daß er den üblichen Umweltschutzstandards entspricht und keiner weiteren Behandlung bedarf. Diese Schicht aus behandeltem Abfall ist im allgemeinen etwa 30 cm stark oder dicker. Dieses Material wird dadurch erhalten, daß man Haushalts- oder Industrieabfall, entweder im flüssigen, halbflüssigen oder kleinteiligen festen Zustand, mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilicats und einem Silicatabbindemittel mischt. Es sind zwar auch Kaliumsilicat und Lithiumsillcat geeignet, wegen der Verfügbarkeit und der Kosten wird jedoch Natriumsilicat bevorzugt. Das Silicatabbindemittel muß mehrwertige Metallionen enthalten. Geeignete Abbindemittel sind Portland-Zement, Kalk, Gips und Kaliumcarbonat, da sie am billigsten und am leichtesten verfügbar sind. Von diesen wird Portland-Zement bevorzugt. Er ist in der Anwendung billig und leicht in großen Mengen verfügbar. Auch ist seine Reaktion mit dem Silicat leicht zu kontrollieren. Die Anteile an Silicat und Abbindemittel werden so gewählt, daß die daraus resultierende chemische Reaktion das flüssige Gemisch in ein-erdartiges festes Material überführt, das chemisch konsolidiert und physikalisch stabil ist. Im allgemeinen wird die Menge des Alkalimetall-
S09828/025S
silicatabbindemittels weniger als 10 Vol.-!? des Gemischs betragen. Das erdartige Material ist in Wasser weitgehend unlöslich, was bedeutet, das seine Auslauggeschwindigkeit praktisch null oder bedeutungslos gering ist. Die Umweltverschmutzungsstoffe im Abfall werden in dem verfestigten Silicat, das sich nicht auflöst, zurückgehalten. Ein in dieser Weise behandelter Abfall ist für die Ablagerung sehr gut geeignet, da er strukturell fest ist und keine Umweltverschmutzung ergibt. Bei der Anwendung der Erfindung wird aber der so behandelte Abfall nicht für diesen Zweck, sondern zur Verbesserung der Eigenschaften der aus üblichem Müll ausgelaugten Stoffe verwendet, so daß sie keine Umweltschutzprobleme mehr aufwerfen.
Nachdem das behandelte Abfallmaterial über das als Ablagerungsplatz vorgesehene Land ausgebreitet worden ist, wird Müll angefahren und auf dieser Grundschicht abgelagert. Je Tag werden etwa l80 bis 21IO cm Müll abgelagert, wodurch eine Schicht gebildet wird, die ungefähr 6-bis 8mal so dick ist wie die Grundschicht. Hierauf muß sie abgedeckt werden. Wenn mehr Müll aufgetürmt werden soll, dann kann am nächsten Tag auf das Abdeckmaterial weiterer Müll abgelagert werden. In einem solchen Fall hat das Abdeckmaterial eine weitere Schicht des oben beschriebenen behandelten Abfalls mit einer Dicke von mindestens ungefähr
behandelte
15 cm zu sein. Der'Abfall kann auch als oberste Abdeckung für den Müll verwendet werden, wenn Müll bis zur gewünschten Höhe aufgehäuft worden ist.
Ein in der beschriebenen Weise abgelagerter Müll, der mit Schichten aus behandeltem Abfall durchzogen ist, gibt Auslaugstoffe mit wesentlich besseren Eigenschaften ab, da nämlich die Auslaugstoffe durch den behandelten Abfall hindurchtröpfeln bzw. hindurchperkolieren. Diese Verbesserung der Eigenschaften ist eine Folge der Reaktion der her-
509828/02S6
ausgelaugten Stoffe mit dem behandelten Abfall, so daß dann, wenn die ausgelaugten Stoffe den Müll verlassen, sie soweit "neutralisiert" sind, daß sie keine Umweltverschmutzungsprobleme mehr aufwerfen. Diese unerwarteten Ergebnisse haben große kommerzielle Bedeutung. Es werden nicht nur die mit Müll verbundenen Auslaugprobleme gelöst, sondern der behandelte Abfall wird auch selbst zu einem brauchbaren Produkt, das anstelle von Erde als Abdeckmaterial für Müll verwendet werden kann. Dies ist besonders wichtig, wenn geeignete Erde nicht zur Verfügung steht. Der behandelte Abfall kann vom Abfallerzeuger ohne Transportkosten für ihn zum Müllbeseitigungsbetrieb gebracht werden. Es ist aber auch möglich, daß der Abfallerzeuger selbst das behandelte Material an den-Müllbeseitigungsbetrieb verkauft.
Zwar stehen verhältnismäßig wenig Daten über die Verwendung verschiedener Erden zur Entfernung von Abfallbestandteilen zur Verfügung, aber die verfügbaren Daten geben ein Anzeichen dafür, daß bei Verwendung des hie?-beschriebenen behandelten Abfalls bessere Resultate erhalten werden als bei Verwendung von Erde. Dies gilt nicht nur hinsichtlich der Metallionen, sondern es wurde überraschenderweise auch gefunden, daß die Verringerung der verschiedenen Stickstofformen und des COD beträchtlich besser sind» als sie bei ähnlichen Versuchen für eine Erdperkolation berichtet werden, überraschend war auch die Tatsache, daß gemäß der Erfindung 96 bis 97% des COD in den Auslaugstoffen entfernt werden» wogegen berichtet wird, daß eine intensive Behandlung mit Aktivkohle nur ungefähr 50 bis 55% des COD entfernt« Erfahrungen bei der Verwendung der' Erdbewegungsmaschinen ergaben» daß die physikalischen Eigenschaften des behandelten Abfalls in etwa denjenigen der verschiedenen Erdtypen entspricht» die normalerweise
bei der Müllablagerung verwendet werden.
Ein Beispiel eines Industrieabfalls, der gemäß der Erfindung behandelt wurde, wurde aus einer Stahlbehandlungsanlage in Illinois erhalten. Der Abfall war der Schlamm aus dem Abfallbehandlungsverfahren, bei dem verdünnte Beizenspülflüssigkeiten neutralisiert werden. Es waren auch andere-Schlammstoffe' aus dem Wasserspeisesystem der Anlage und aus dem Abwassersystem vorhanden. Die Bestandteile des AusgangsSchlamms die analysiert wurden, und ihre Mengen sind in den ersten beiden Spalten der folgenden Tabelle I zu sehen,
TABELLE I
Industrieabfall 7,200 ppm Analyse der Auslaug
stoffe des behan
delten Abfalls
Bestandteile des Ausgangs
schlamms		 3^ ppm ■ entsprechend 25^ cm
Wasser
Eisen 112 ppm <0,10 ppm
Mangan l62 ppm <0,10 ppm
Nickel 126 ppm <0,10 ppm
Zink 51 ppm <0,10 ppm
Kupfer <0,10 ppm
gesamtes Chrom <0,10 ppm
Der Ausgangsschlamm wurde mit einer wäßrigen Losung von Natriumsillcat und Portland-Zement gemischt, wobei letzterer das Silicatabbindemittel, das mehrwertige Metallionen enthält, darstellte.Die resultierende chemische Reaktion über·
509028/0256
ffihrte das flüssige Gemisch rasch in ein erdartiges Ma- . terial, das chemisch und physikalisch stabil und in Wasser weitgehend unlöslich war. Ein Teil dieses erdartigen Materials wurde einem Auslaugtest unterworfen, um die Zusammensetzung der ausgelaugten Stoffe zu bestimmen. Bei diesem Test wurde das behandelte Abfallmaterial in eine rohrfSrmige Kolonne eingepackt, und zwar über etwa 2,5 cm eines inerten Pasermaterials. Der Raum über dem behandelten Material in der Kolonne wurde mit destilliertem Wasser gefüllt, welches durch das Material laufen gelassen wurde. Das aus dem erdartigen Material herauskommende Wasser enthielt die Auslaugstoffe und wurde gesammelt. Wenn ein Auslaugmaterial entsprechend 25^ cm Grundwasser, das hindurchperkoliert war, aufgefangen worden war, wurde es analysiert, um die Konzentration der herausgelaugten Bestandteile zu bestimmen. Die Resultate sind in der rechten Spalte der obigen Tabelle in ppm angegeben. Es ist ersichtlich, daß im Auslaugwasser weniger als 1/10 ppm eines jeden der aufgeführten Bestandteile vorhanden waren. Dies bedeutet, daß diese Bestandteile im ausgelaugten Wasser vernachlässigbar und damit unschädlich waren. Mit anderen Worten heißt das, die Verschmutzungsstoffe wurden im behandelten Abfall festgehalten, so daß dieser sicher abgelagert werden'konnte.
Eine Menge eines Müllauslaugwassers, das von der U.S. Environmental Protection Agency, Cincinati, Ohio, erhalten worden war, wurde dann analysiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben.
509828/0256
TABELLE II
24616AQ
E.P.A.-Auslaugwasser nicht-behandeltes
Auslaugwasser		 Analyse nach der Per-
kolierung durch behan
delten Industrieabfall		 % Verringe
rung der
Bestandteile
Bestandteile 720 ppm entsprechend
25*♦ cm Auslaug
wasser		 99,99
Eisen 3,2 ppm <0,10 ppm 84,0
Mangan 87 ppm <0,50 ppm 99,9
Nickel 112 ppm <0,10 ppm 99,8
Zink 1200 ppm <0,10 ppm 99,99
Kupfer 3,8 ppm <0,10 ppm 93,0
gesamtes
Chrom		 2,1 ppm <O,25 ppm 99,5
Cyanid 375 ppm <0,10 ppm 71,0
NH3 - N 2,4 ppm 110 ppm 90,0
NO, - N etwa 38000 ppm <O,25 ppm 97,0
COD etwa 1000 ppm
Eine weitere Charge des gleichen behandelten Abfalls, wie er in Tabelle I bezeichnet ist, wurde dann dem gleichen Auslaugtest wie oben unterworfen, außer daß anstelle des E.P.A.-Auslaugwassers destilliertes Wasser verwendet wurde, um zu sehen, welche Wirkung der behandelte Abfall auf das Auslaugwasser besitzt. Die Resultate sind in der dritten und vierten Spalte der Tabelle II angegeben. Sie sind überraschend und unerwartet, da ersichtlich ist, daß das E.P.A.Aus laugwasser, welches den behandelten Abfall verließ, aufgrund des Durchgangs durch den behandelten Abfall stark verbesserte Eigenschaften aufwies, wobei die meisten Bestand-
609828/0236
24616AO
teile nachher nur mehr eine Konzentration eines kleinen Bruchteils eines ppm aufwiesen. Die Konzentrationen der anderen Bestandteile wurden ebenfalls stark verringert. Diese Verringerungen springen War ins Auge, wenn man die prozentuale Herabsetzung der Konzentration der Tabelle II beachtet. Die Daten in den beiden Tabellen zeigen nicht nur, daß der behandelte Abfall selbst keine Verschmutzung ergibt und ein praktisch inertes Ablagerungsmaterial darstellt, sondern auch die Auslaugstoffe des Hauptabfalls in einer Weise verändert, daß sie keine Verschmutzung mehr ergeben. Der behandelte Industrieabfall eignet sich nicht nur selbst, auf Müllplätzen abgelagert zu werden, sondern verbessert auch stark die Eigenschaften der Auslaugstoffe, die aus dem Müll in solchen Lagerplätzen austreten. Diese unerwarteten Tatsachen sind neu und nützlich.
Die hier beschriebene Verbesserung der Eigenschaften der aus Müll ausgelaugten Stoffe wird durch eine Anzahl verschiedener Mechanismen erzielt. Am wahrscheinlichsten sind Neutralisation, Ionenaustausch, physikalische Filtration und Adsorption. Metallionen werden durch Neutralisation und Ausfällung entfernt, worauf die erzeugten suspendierten Feststoffe durch Filtration und Ionenaustausch entfernt werden. Cyanid wird vermutlich durch Adsorption beseitigt, was auch für COD und die verschiedenen Stickstof formen gilt.
Ein anderer Weg für die Anwendung der Erfindung liegt darin, den behandelten Abfall auf einem Müllplatz als Abdeckmaterial abzulagern, bevor er verfestigt 1st, und in, den' darunterliegenden Müll absinken zu lassen, wo dann die Verfestigung stattfindet. Dies kann insofern Vorteile zur
Polge haben, als rascher eine Stabilisierung zu einem kompaktierten Müll stattfindet, da nämlich der flüssige Abfall die Zwischenräume im Müll stärker auffüllt, als es der Fall ist, wenn ein Peststoff über die Oberfläche ausgebreitet wird. Um sicherzustellen, daß die Zwischenräume im Müll mit dem flüssigen Abfall gefüllt sind, ist es anzuraten, das übergießen mit Abfall solange fortzusetzen, bis sich eine Schicht des Gemischs auf der Oberseite des Mülls mit einer Dicke von mehreren cm gebildet hat. Die Verbesserung der Eigenschaften der ausgelaugten Stoffe kann ebenfalls besser sein, als dies bei Verwendung eines Peststoffs der Fall ist, da der behandelte Abfall, während er sich noch im flüssigen Zustand befindet, die Neigung besitzt, den Müll zu beschichten, wodurch der Müll nicht so stark dem hindurchperkolierenden Wasser ausgesetzt wird und somit die Eigenschaften des Auslaugwassers aus dem Müll noch weiter verbessert werden.
S09823/Ö2S6

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Ablagerung von Müll, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Abfall mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilicats und einem Silicatabbindemittel ., das mehrwertige Metallionen enthält, mischt, so daß das Silicat und das Abbindemittel chemisch miteinander reagieren und das Gemisch in ein konsolidiertes, chemisch und physikalisch stabiles erdartiges Material überführen, das in Wasser weitgehend unlöslich ist und bei welchem die Verunreinigungsstoffe im festen Silicat eingeschlossen sind, und daß man den Müll und den behandelten Abfall in Kontakt miteinander, auf einem Platz und in solcher Weise ablagert, daß die Auslaugstoffe durch den behandelten Abfall nach unten tröpfeln bzw. perkolieren.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Abfall auf dem Platz ausgebreitet wird, um eine Grundschicht zu bilden, worauf dann der Müll darüber abgelagert wird.
  3. 3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Müll eine Schicht bildet, die ungefähr zwischen 6 und 8mal so dick ist wie die Grundschicht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schicht aus dem behandelten Abfall über die Müllschicht gebreitet wird, eine zweite Müllschicht über die zweite Schicht aus behandeltem Abfall gebreitet wird und die zweite Müllschicht mit Erde oder erdartigem Material abgedeckt wird.
    SQ9828/02S6
    246"16AO
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus behandeltem Abfall min-
    destens ungefähr 15 cm (6 inches) dick ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Müll auf dem Platz abgelagert wird und das wäßrige Gemisch aus Alkalimetallsilicatlösung, Abfall und Abbindemittel über den Müll gegossen wird, in welchen das Gemisch vor der Verfestigung einsinkt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgießen des Gemischs auf den Müll solange fortgesetzt wird, bis eine Schicht aus dem genannten Material von einigen cm Dicke auf der Oberseite des Mülls gebildet worden ist.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abfall, bevor er behandelt wird, ein flüssiger oder halbfester Industrieabfall ist.
  9. 9. Verfahren zur Ablagerung von Müll, dadurch gekennzeichnet, daß man den Müll und einen behandelten Abfall gemeinsam in solcher Weise ablagert, daß die ausgelaugten Stoffe durch den behandelten Abfall hindurchtröpfeln bzw. hindurchperkolleren, wobei als behandelter Abfall ein konsolidiertes, chemisch und physikalisch stabiles erdartiges Material verwendet wird, das durch Mischen des Abfalls, einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilicats und eines Abbindemittels, das mehrwertige Metallionen enthält, erhalten worden ist, wobei das Silicat und das Abbindemittel chemisch miteinander reagiert und das Gemisch in ein erdartiges Material, das in Wasser weitgehend unlöslich ist, überführt haben.
    509828/0256
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Müll auf eine Grundschicht des behandelten Abfalls abgelagert wird.
    509828/0256
DE2461640A 1974-01-02 1974-12-27 Verfahren zur Ablagerung von Müll Expired DE2461640C3 (de)

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