DE69808427T2 - Verfahren zum lagern von schwermetalle enthaltenden, festen rückständen auf einer deponie - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Entsorgung von festen Rückständen so wie Industrieabfälle, Haushalts-, Gemeinde- oder Krankenhausmüll oder Flugasche von Wärmekraftwerken für die Stromerzeugung.
• Sie betrifft ganz besonders die Lagerung von mit Schwermetallen verunreinigten festen Rückständen auf einer Deponie.
• Die Industrie und die Haushaltstätigkeiten erzeugen eine bedeutende Menge an Abfällen, die mit Schwermetallen verunreinigt sind. Dies ist insbesondere der Fall bei Flugasche von Wärmekraftwerken für die Stromerzeugung, bei Flugasche, die in Anlagen zur Verbrennung von städtischem und Krankenhaus-Müll erzeugt wird, sowie bei den festen Rückständen, die aus der Reinigung von Rauchgasen, die durch diese Verbrennungsanlagen erzeugt werden, stammen. Ein weithin verwendetes Mittel, um diese Abfälle zu entsorgen, besteht darin, sie auf Frischluftzugängliche Deponien zu kippen. Obwohl die Schwermetalle in diesen Abfällen im allgemeinen in Form von basischen, normalerweise wasserunlöslichen Verbindungen (Hydroxide) vorhanden sind, bringt eine Lagerung von langer Dauer jedoch die Gefahr mit sich, mit der Zeit eine fortschreitende Auflösung dieser Schwermetalle in saurem Wasser, das aus atmosphärischen Niederschlägen stammt, und den Durchtritt dieser in den Grundwasserspiegel oder den Wasserlauf zur Folge zu haben.
• In dem Dokument US-A-4 950 409 schlägt man ein Verfahren zur Inertisierung von Blei und Cadmium in den festen Abfällen vor, wobei dieses Verfahren daraus besteht, die Abfälle mit einem unter Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat oder Calcium-Magnesium-Mischcarbonat ausgewählten Reagenz zu mischen, um unlösliche Blei- oder Cadmiumverbindungen zu bilden. Dieses bekannte Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, einen Schritt zur Behandlung der Abfälle mit dem Reagenz vor dem Transport auf die Deponie zu erfordern. Es schließt außerdem mit ein, die jeweilige Granulometrie der Abfälle und des Reagenz anzupassen, um ein homogenes Gemisch zu ermöglichen, und erfordert deshalb eine geeignete Anlage, die im allgemeinen eine Abfallmühle und einen Mischer umfasst, was einen anderen Nachteil bildet.
• In dem Dokument DE-A-4318613 beschreibt man ein Verfahren zur Lagerung von Schwermetallen auf einer Deponie, welches daraus besteht, die Schwermetalle im löslichen metallischen Zustand mit aus Stahlwerken stammenden basischen Schlacken zu mischen. Dieses andere bekannte Verfahren ist jedoch nicht anpassbar, wenn die Schwermetalle in Form von Hydroxiden vorliegen, wie es im allgemeinen bei festen Rückständen, die aus der Industrie und Haushaltstätigkeiten stammen, der Fall ist.
• Die Erfindung vermeidet die vorerwähnten Nachteile der bekannten Verfahren, die beschrieben wurden, indem sie ein neues Verfahren liefert, das die Lagerung von festen Rückständen, die mit Schwermetallen in Hydroxidform verunreinigt sind, auf einer Deponie realisiert, ohne ein Zerkleinern und ein Mischen zu erfordern, wobei die Deponie saurem Regen ausgesetzt sein kann.
• Die Erfindung betrifft demzufolge ein Verfahren für die Lagerung eines festen Rückstands, der Schwermetalle in Form von wasserunlöslichen Metallhydroxiden enthält, gemäß dem man den Rückstand auf eine Deponie kippt, die atmosphärischen Niederschlägen unterliegt, man eine Deponie auswählt, die saurem Regen unterliegt und man auf der Deponie unterhalb des festen Rückstands eine wasserdurchlässige Erdalkalimetallcarbonat-Schicht anbringt.
• Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung versteht man unter Deponie eine Fläche, im allgemeinen in der Frischluft, zur Ausbreitung von Abfällen. Sie besteht üblicherweise aus einer sattelförmigen natürlichen Bodensenke oder einer künstlichen Vertiefung, so wie beispielsweise ein nicht mehr benutzter Steinbruch.
• Der feste Rückstand besteht im allgemeinen aus einem granulat- oder pulverförmigen Material. Seine Herkunft ist nicht entscheidend.
• Mit Schwermetallen sollen die Metalle bezeichnet werden, deren spezifische Masse wenigstens gleich 5 g/cm³ ist, so wie Beryllium, Arsen, Seien und Antimon, übereinstimmend mit der allgemein gebräuchlichen Definition (Heavy Metals in Wastewater and Sludge Treatment Processes; Vol. I, CRC Press, Inc. 1987; Seite 2).
• Gemäß der Erfindung bringt man auf der Deponie unter dem festen Rückstand eine Erdalkalimetallcarbonat-Schicht auf, um die Wand der Deponie (vor allem den Boden derselben) von dem daraufgeworfenen Rückstand zu trennen. Das Erdalkalicarbonat kann beispielsweise Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, ein Calcium-Magnesium-Mischcarbonat oder ein Gemisch aus Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat sein. Das Calciumcarbonat ist bevorzugt, wobei dieses vorteilhafterweise aus Kalkstein sein kann. Die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht soll wasserdurchlässig sein, besonders für Regen- und Rieselwasser. Sie soll demzufolge in Form von Bruchstücken, Granulat oder eines Pulvers verwendet werden. Sie hat zur Funktion, mit den Schwermetallen, die sich in Wasser auflösen, zu reagieren, um diese in Form von unlöslichen Verbindungen auszufällen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht in Form von Bruchstücken vor. Die Granulometrie der Erdalkalimetallcarbonat-Schicht ist nicht entscheidend, soll aber einen Kompromiss zwischen einerseits einer erhöhten Reaktivität zwischen den Schwermetallen (wobei diese Reaktivität durch eine feine Granulometrie begünstigt wird) und andererseits der Einfachheit und den Kosten ihrer Handhabung (begünstigt durch eine grobe Granulometrie) einhalten. Im Allgemeinen kann der mittlere Durchmesser der Erdalkalimetallcarbonat-Schicht (durch Sieben bestimmt) zwischen einigen Mikrometern und einigen Zentimetern betragen, beispielsweise 100 Mikrometer bis 10 cm. In der Praxis wählt man aus einer Frage der Kosten und der Einfachheit der Handhabung vorteilhafterweise einen mittleren Durchmesser von 1 bis 5 cm.
• Gemäß einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform liegt die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht in Form von Bruchstücken mit 1 bis 5 cm Durchmesser vor.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren realisiert die Erdalkalimetallcarbonat- Schicht einen Filter, der im Fall der zufälligen Auflösung von Schwermetallen des festen Rückstands in saurem Regen- oder Rieselwasser diese Metalle als ihre Niederschläge in Form von wasserunlöslichen Verbindungen festhält, wobei so ihr Duchtritt in den Grundwasserspiegel oder Wasserlauf verhindert wird.
• Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht aus einem Abfall eines Vorgangs der mechanischen Anreicherung eines Kalkerzminerals gebildet. Die mechanische Anreicherung von Kalkerzmineralen ist gut bekannt und umfasst im allgemeinen eine Zerkleinerung des Erzminerals, gefolgt von einem Sieben, bei dem man eine mit Kalk angereicherte Masse und einen Abfall mit einem viel geringeren Kalkgehalt trennt.
• Bei einer anderen besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens macht man die Wand der Deponie (vor allem den Boden derselben) undurchlässig. Zu diesem Zweck kann man von einer Deponie Gebrauch machen, deren Wand natürlicherweise aus einer wasserundurchlässigen Tonschicht besteht. Als Variante bedeckt man die Wand der Deponie mit einer biegsamen wasser-undurchlässigen Kunststoff-Folie, beispielsweise aus Polyethylen hoher Dichte.
• Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man den festen Rückstand auf der Deponie in aufeinanderfolgenden Betten, abwechselnd mit Erdalkalimetallcarbonat-Schichten auf.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Erdalkalimetallcarbonat- Schicht gegebenenfalls andere wasserunlösliche basische Verbindungen enthalten. Beispiele für solche Verbindungen sind die Erdalkalimetalloxide und -hydroxide, insbesondere Kalk. In dieser Ausführungsform der Erfindung soll jedoch die Zusammensetzung der Erdalkalimetallcarbonat-Schicht geregelt werden, damit Wasser mit einem anfänglich neutralen pH (gleich 7) nach Durchqueren besagter Schicht einen pH-Wert kleiner als 11 (vorzugsweise als 10) aufweist, wobei Werte zwischen 7 und 9,5 (vorzugsweise 8 bis 9) besonders empfohlen sind.
• Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mischt man dem festen Rückstand ein hydraulisches Bindemittel zu, mit dem Ziel, ihn zu stabilisieren und seine Wasserdurchlässigkeit zu verringern.
• Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die Menge an hydraulischem Bindemittel ausreichend sein, um mit dem festen Rückstand und Wasser eine kompakte feste Masse zu bilden. Die optimale Menge an hydraulischem Bindemittel wird von der Zusammensetzung des Rückstands und dem verwendeten hydraulischen Bindemittel abhängen. Sie soll folglich für jeden besonderen Fall durch eine Routinearbeit bestimmt werden.
• Das hydraulische Bindemittel ist vorteilhafterweise Portland-Zement.
• Die Erfindung bezieht sich unveränderlich auf alle festen Rückstände, die Schwermetalle enthalten, so wie die industriellen Rückstände oder städtischen Rückstände. Sie bezieht sich insbesondere auf Schlacke aus Öfen zur Verbrennung städtischer Rückstände und auf Schlacke, die in Wärmekraftwerken erzeugt wird.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf die Lagerung eines festen Rückstands, der Flugasche aus der Verbrennung von Haushalts- oder Krankenhausmüll umfasst, sowie bevorzugt auf die Lagerung eines festen Rückstands, der aus der Alkalisierung einer mit Schwermetallen verunreinigten wässrigen Natriumchloridlösung stammt. Bei dieser letzteren Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herkunft der wässrigen Natriumchloridlösung nicht entscheidend. Diese kann beispielsweise eine wässrige Lösung sein, die bei der Behandlung eines Rauchgases aus der Verbrennung von Haushalts- oder Krankenhausmüll mittels einer wässrigen Lösung einer Verbindung, die unter Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat ausgewählt ist, erzeugt wird, wie beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 0 595 861 [SOLVAY (Société Anonyme)] beschrieben. Sie kann auch eine Lösung sein, die durch Dispersion eines festen Produkts, das durch Behandlung eines Rauchgases aus der Verbrennung von Haushalts- oder Krankenhausmüll mittels eines Natriumbicarbonatpulvers gewonnen wird, in Wasser erhalten wird, wie in der europäischen Patentanmeldung 0 603 218 [SOLVAY (Société Anonyme)] beschrieben.
• Die Besonderheiten und Details der Erfindung werden im Lauf der folgenden Beschreibung der einzigen Figur der angehängten Zeichnung, die eine Deponie darstellt, bei der eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wurde, klar werden.
• Die Deponie, markiert mit dem Referenzzeichen 1, besteht beispielsweise aus einer Grube eines nicht mehr benutzten ehemaligen Steinbruchs, im allgemeinen ein Sand- oder Kalksteinbruch. Sie ist vollständig mit einer biegsamen Folie 3 aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen hoher Dichte, bedeckt. Die Folie 3 hat zur Funktion, zu verhindern, dass Regen- oder Rieselwasser, das die Deponie erreicht, in die Erde darunter einfließen und den Grundwasserspiegel erreichen kann. Die am Boden der Deponie angebrachten Kanäle gewährleisten den Abfluss von Sickerwasser.
• Gemäß der Erfindung bringt man auf den Boden der Deponie über der Folie 3 eine Schicht 4 aus Kalksteinblöcken auf, bevor man darauf eine mit Schwermetallen verunreinigte Müllmasse 5 aufbringt. Die Abfallmasse 5 kann beispielsweise einen aus einer Fabrik zur Verbrennung von Hausmüll gewonnenen festen Rückstand umfassen, der die Schwermetalle in Form von merklich wasserunlöslichen metallischen Hydroxiden enthält. Feste Rückstände dieses Typs werden besonders bei dem Verfahren erzeugt, das in der europäischen Patentanmeldung 0 603 218 [SOLVAY (Société Anonyme)] bezüglich der Reinigung von Rauchgasen, die in den Fabriken zur Verbrennung von Haushalts- oder Krankenhausmüll erzeugt werden, mittels Natriumbicarbonat beschrieben ist. Unter dem Einfluss atmosphärischer, im Allgemeinen saurer Niederschläge, lösen sich die in der Abfallmasse 5 enthaltenen Schwermetalle nach und nach auf und wandern, gelöst in Wasser, durch die Kalkschicht 4. In dieser wird die wässrige Lösung durch das Calciumcarbonat alkalisiert und die Schwermetalle fallen aus und werden so in der Schicht 4 zurückgehalten. Das Sickerwasser, das der Doponie durch die Kanäle 6 entrinnt, ist somit frei von Schwermetallen.
• Als Variante kann die Müllmasse 5 auf mehrere aufeinanderfolgende Betten 5, 5', 5", abwechselnd mit Kalksteinschichten 4, 4', verteilt werden.

Claims (10)

1 - Verfahren zum Lagern eines festen Rückstands, der Schwermetalle in Form von wasserunlöslichen Metallhydroxiden enthält, gemäß dem man den Rückstand auf eine Deponie kippt, die atmosphärischen Niederschlägen unterliegt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Deponie auswählt, die saurem Regen unterliegt und man auf der Deponie unterhalb des festen Rückstands eine wasserdurchlässige Erdalkalimetallcarbonat-Schicht anbringt.

2 - Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht in Form von Bruchstücken vorliegt.

3 - Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht in Form von Bruchstücken mit 1 bis 5 cm Durchmesser vorliegt.

4 - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Zusammensetzung hat, die eingestellt ist, damit Wasser mit einem anfänglich neutralen pH nach Durchqueren besagter Schicht einen pH-Wert von 7 bis 9, 5 aufweist.

5 - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdalkalimetallcarbonat Kalk umfasst.

6 - Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdalkalimetallcarbonat-Schicht wenigstens teilweise durch einen Abfall eines Vorgangs der mechanischen Anreicherung eines Kalkminerals gebildet wird.

7 - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man den festen Rückstand in aufeinanderfolgenden Betten, abwechselnd mit Erdalkalimetallcarbonat-Schichten, aufbringt.

8 - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man dem festen Rückstand ein hydraulisches Bindemittel zumischt.

9 - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man auf der Deponiewand, unter der Erdalkalimetallcarbonat-Schicht eine wasserdichte Folie aus Kunststoffmaterial anbringt.

10 - Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, angewendet auf die Lagerung eines festen Rückstands, der von der Alkalisierung einer wässrigen mit Schwermetallen verunreinigten Natriumchloridlösung stammt.