DE19811969C1 - Biodegrading sludge containing hydrocarbons - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum biologischen Ab bau von Kohlenwasserstoffen in Schlämmen, bei dem der Schlamm durch Zugabe von gebranntem Kalk und Wasser unter Wärme entwicklung zu einem feinen dispersen und homogenen Kohlenwasser stoffe und Calciumhydroxid enthaltenden Pulver umgesetzt wird.The invention relates to a method for biological Ab construction of hydrocarbons in sludge, in which the Sludge by adding quicklime and water under heat development into a fine disperse and homogeneous hydrocarbon powder and calcium hydroxide containing powder is implemented.
Zur Reinigung von mit Öl und daher mit Kohlenwasserstoffen kontaminierten Böden werden bevorzugt biologische Verfahren be nutzt, weil sie nicht nur kostengünstig und umweltverträglich sind, sondern weil der Boden nach seiner Reinigung wieder einge setzt werden kann. Probleme bei der biologischen Reinigung treten jedoch dann auf, wenn der Schadstoff nicht bioverfügbar, d. h. nicht gut verteilt mit großer Angriffsfläche für die abbauenden Mikroorganismen vorliegt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Schadstoffe als vikose, bitumenartige Ölklumpen in Böden oder als Ölteere vorliegen, die beispielsweise nach Tankerunglüc ken an Küsten auftreten. Auch Ölschlämme, die bei der industriel len Erdölförderung als Spülschlämme in großen Mengen anfallen, stellen ein Entsorgungsproblem dar. Derartige Ölschlämme werden derzeit in Großbecken zwischengelagert, da eine kostengünstige und zugleich umweltverträgliche Entsorgung nicht möglich ist.For cleaning with oil and therefore with hydrocarbons contaminated soils are preferred biological processes uses because they are not only inexpensive and environmentally friendly are, but because the floor is back on after cleaning can be set. Problems with biological cleaning occur however, when the pollutant is not bioavailable, i.e. H. not well distributed with a large target area for the degrading Microorganisms are present. This is the case, for example, if the pollutants appear as viscous, bitumen-like lumps of oil in soil or are present as oil tars, for example after tankering ken occur on coasts. Even oil sludge used in industrial oil production in large quantities as flushing sludge, represent a disposal problem. Such oil sludge currently temporarily stored in large pools as an inexpensive and environmentally friendly disposal is not possible.
Aus der DE-OS 36 32 337 ist ein Verfahren zur schadlosen Beseiti gung von Mineralölen und mineralölähnlichen Stoffen bekannt, bei dem die Stoffe mit hydrophobiertem Calciumoxid - gebranntem Kalk - und Wasser auf chemischem Wege dispergiert und nach der Carbonati sierung des zunächst gebildeten Calciumhydroxids biologisch abge baut werden. Dazu setzt man dem mit biologisch abbaubaren Substan zen hydrophobiertem Calciumoxid Nährstoffe zur Unterstützung des mikrobiellen Abbaues zu. Diese chemische Dispergierungsreaktion besitzt den Vorteil, daß nach Ablauf der Reaktion die Kohlenwas serstoffe mit dem gebildeten Calciumhydroxid homogen und fein ver teilt in kleinsten Partikeln als Pulver vorliegen, dessen spezifi sche Oberfläche um ein Vielfaches vergrößert ist mit dem Ergebnis, daß aufgrund der vergrößerten Angreifsfläche für die Mikroorganis men der Schadstoffabbau eigentlich mit maximaler Geschwindigkeit erfolgen könnte.From DE-OS 36 32 337 is a method for harmless Beseiti supply of mineral oils and substances similar to mineral oils which the substances with hydrophobic calcium oxide - quicklime - and water dispersed chemically and after the carbonati Biological removal of the calcium hydroxide initially formed be built. To do this, use biodegradable substance zen hydrophobized calcium oxide nutrients to support the microbial degradation. This chemical dispersion reaction has the advantage that after the reaction, the Kohlwas ver materials with the calcium hydroxide formed homogeneously and finely divides into the smallest particles as a powder, the specifi surface is increased many times over with the result that due to the increased attack surface for the microorganism pollutant degradation actually at maximum speed could be done.
Bei entsprechenden Versuchen, bei denen das gewonnene Pulver mit Kompost angeimpft und zu Mieten aufgesetzt wurde, war jedoch keine mikrobielle Aktivität zu erkennen. Dies hängt damit zusammen, daß das stark alkalisch reagierende Calciumhydroxid bei einem pH-Wert, der meist über 12 liegt, jegliche Biologie abtötet. Über einen Zeitraum von mehreren Monaten war in solchen Mieten keine biologi sche Aktivität und damit kein Abbau von Kohlenwasserstoffen meß bar. Eine Verdünnung des Pulvers mit Boden, Kompost oder anderen Strukturmaterialien unter Ausnutzung der Pufferkapazität zur Ab senkung des ph-Wertes auf einen physiologischen Wert macht das Verfahren für den kontrollierten Einsatz, insbesondere in Mieten, unwirtschaftlich.In corresponding experiments in which the powder obtained with Compost was inoculated and rented, but was not detect microbial activity. This is due to the fact that the strongly alkaline calcium hydroxide at a pH value, which is usually over 12, kills all biology. About one A period of several months was not biological in such rents cal activity and thus no degradation of hydrocarbons bar. A dilution of the powder with soil, compost or others Structural materials using the buffering capacity for waste lowering the ph value to a physiological value does that Processes for controlled use, especially in rents, uneconomical.
Die Neutralisierung des Calciumhydroxids mit wäßrigen Mineralsäu ren oder organischen Säuren entfällt aus mindestens zwei wichtigen Gründen. Erstens sammeln sich in der wäßrigen Phase die zuvor dis pergierten Kohlenwasserstoffe wieder zu einer einheitlichen Ölpha se und zweitens gelangen mit den Säuren gezwungenermaßen Anionen, beispielsweise Chlorid, Nitrat, Acetat, in so hoher Konzentration in einen Mietenansatz, daß die Biologie stark beeinflußt bzw. ge hemmt wird. Eine Neutralisation mit Kohlendioxid gelingt ebenfalls nicht mit einfachen Ansätzen. Wird beispielsweise das als Calcium hydroxid gewonnene Pulver großflächig verteilt, erfolgt nur äu ßerst langsam eine Carbonatisierung mit dem Kohlendioxid der Luft, so daß auch dies nicht als technisches Verfahren geeignet ist. Beim Durchleiten von gasförmiger Kohlensäure durch Schichten des pulverförmigen Calciumhydroxids ergibt sich kein nennenswertes Ab senken des pH-Wertes, da die hydrophoben Kohlenwasserstoffketten, die das Calciumhydroxid umhüllen, eine Reaktion mit der Kohlensäu re verhindern oder verzögern. Selbst wenn das gewonnene Pulver in Wasser suspendiert und ständig mit gasförmiger Kohlensäure begast wird, ist die Neutralisationsgeschwindigkeit so gering, daß dies für die Anforderungen, die an ein technisches Verfahren gestellt werden, nicht ausreicht.The neutralization of the calcium hydroxide with aqueous mineral acid or organic acids are eliminated from at least two important ones Establish. First, the previously dis collect in the aqueous phase hydrogenated hydrocarbons to a uniform oil phase and secondly, the acids force anions for example chloride, nitrate, acetate, in such a high concentration in a rent approach that strongly influences or ge is inhibited. Neutralization with carbon dioxide is also successful not with simple approaches. For example, is this called calcium The powder obtained over a large area is only produced externally extremely slow carbonation with the carbon dioxide in the air, so that this is also not suitable as a technical process. When passing gaseous carbonic acid through layers of powdery calcium hydroxide does not result in any noteworthy Ab lower the pH because the hydrophobic hydrocarbon chains, which envelop the calcium hydroxide, a reaction with the carbonic acid prevent or delay re. Even if the powder obtained is in Suspended water and constantly gassed with carbon dioxide the rate of neutralization is so slow that this for the demands placed on a technical process are not sufficient.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem problemlos und in verhältnismäßig kurzer Zeit die in Schlämmen oder dergleichen vorhandenen Kohlenwasserstoffe biologisch abgebaut werden können.The invention is therefore based on the object of a method to show with the problem-free and in a relatively short time the hydrocarbons present in sludge or the like biodegradable.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Ver fahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß das Pulver mit einem, einen vorgegebenen Wassergehalt aufweisenden Strukturmaterial zu einem gasdurchlässigen Gemisch aufbereitet und das Gemisch in einer Miete aufgeschichtet wird, daß durch das auf geschichtete Gemisch ein kohlensäurehaltiges Gas geleitet und da bei das Calciumhydroxid zumindest teilweise zu Calciumcarbonat um gesetzt und dabei der pH-Wert auf einen physiologischen Bereich abgesenkt wird und daß schließlich durch Impfung des Gemisches mit Mikroorganismen die Kohlenwasserstoffe biologisch unter die gefor derten Grenzen abgebaut werden.To solve this problem, according to the invention in a Ver drive the genus described above suggested that the Powder with a predetermined water content Structural material processed into a gas-permeable mixture and the mixture is piled up in a rent that through that on layered mixture passed a carbonated gas and there the calcium hydroxide at least partially to calcium carbonate set and the pH value to a physiological range is lowered and that finally by inoculating the mixture with Microorganisms biologically form the hydrocarbons under the gefor limits are reduced.
Durch diese Maßnahmen ist ein beschleunigter biologischer Abbau von Kohlenwasserstoffen in Schlämmen nach der Beimischung von dis pergierten Zuschlagstoffen in einem sogenannten Mietenverfahren möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Böden, die sehr hoch mit Kohlenwasserstoffen, beispielsweise mit Ölschlämmen oder hochviskosen Teerölen, belastet sind. Das Verfah ren findet dort Interesse, wo beispielsweise Ölschlämme in großer Konzentration und Menge anfallen, die bisher nicht kostengünstig entsorgt werden können. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind Teer rückstände nach Tankerunglücken oder Ölschlamm in Ölabscheidern und Sandfängen.These measures accelerate biodegradation of hydrocarbons in sludges after the addition of dis pergulated aggregates in a so-called rental process possible. The method according to the invention is particularly suitable for Soils that are very high with hydrocarbons, for example with Oil sludge or highly viscous tar oils are contaminated. The procedure Ren is interested where, for example, oil sludge in large Concentration and quantity are incurred that were previously not cost-effective can be disposed of. Tar is another application residues after tanker gaps or oil sludge in oil separators and sand traps.
Weitere Merkmale eines Verfahrens der Erfindung sind in den An sprüchen 2 bis 8 offenbart. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Aus führungsbeispieles erläutert. Dabei zeigenFurther features of a method of the invention are in the An sayings 2 to 8 disclosed. The invention is described below one shown in a drawing in a simplified manner management example explained. Show
Fig. 1 einen Behälter zum Mischen von DCR-Pulver mit Stukturma terial und Fig. 1 shows a container for mixing DCR powder with material and Stkturma
Fig. 2 eine Miete zur Neutralisation und zum biologischen Abbau. Fig. 2 is a rent for neutralization and biodegradation.
In einen Behälter 1 wird Ölschlamm eingefüllt, der mit handelsüb lichem gebranntem Kalk und Wasser vermischt wird bzw. bereits vermischt wurde. Das Gewichtsverhältnis von Ölschlamm zu gebrann tem Kalk beträgt etwa 1 : 1; das Gewichtsverhältnis von Ölschlamm zu Wasser etwa 5 : 0,5. Durch die Dispersion durch eine chemische Reaktion - nachfolgend kurz DCR genannt - entsteht unter Wärmeent wicklung ein feines, disperses, homogenes und stark hydrophobes DCR-Pulver, das wegen seines hohen Gehaltes an Calciumhydroxid stark alkalisch reagiert. Dieses DCR-Pulver ist leicht handhabbar, schmiert nicht, kann gut zwischengelagert werden, laugt nicht aus und ist biologisch inert, so daß keine unkontrollierten Reaktionen stattfinden.In a container 1 , oil sludge is filled, which is mixed with commercially available quicklime and water or has already been mixed. The weight ratio of oil sludge to burnt lime is about 1: 1; the weight ratio of oil sludge to water about 5: 0.5. The dispersion by means of a chemical reaction - hereinafter referred to as DCR for short - produces a fine, disperse, homogeneous and highly hydrophobic DCR powder under heat development, which reacts strongly alkaline due to its high content of calcium hydroxide. This DCR powder is easy to handle, does not smear, can be stored well, does not leach out and is biologically inert, so that no uncontrolled reactions take place.
In dem Behälter 1 - es kann auch ein anderer Behälter sein - wird nun das DCR-Pulver möglichst homogen mit einem Strukturmaterial im Verhältnis von etwa 1. 1 vermischt. Als Strukturmaterial wird in vorteilhafter Weise Kompost verwendet. Auch andere geeignete, or ganische und anorganische Materialien, insbesondere billige Ab fallstoffe, sind als Strukturmaterial einsetzbar. Das Strukturma terial sollte je nach Beschaffenheit, einen Wassergehalt von etwa 10-35% aufweisen. Bei der Verwendung von Kompost als Strukturma terial ist ein Wassergehalt von etwa 24% empfehlenswert. Der Was sergehalt des Strukturmaterials ist dabei ein äußerst wichtiger Parameter für eine Neutralisationsreaktion. Nur in den angegebenen Grenzen ist der Wassergehalt optimal. Liegt er außerhalb dieser Grenzen ist eine Carbonatisierungsreaktion kaum noch meßbar. Durch die Zugabe des Strukturmaterials lockert das DCR-Pulver stark auf und es entsteht ein Gemisch, welches ohne Kanalbildung ein gleich mäßiges Durchströmen eines Gases sicherstellt.In the container 1 - it can also be another container - the DCR powder is now mixed as homogeneously as possible with a structural material in the ratio of about 1.1. Compost is advantageously used as the structural material. Other suitable, organic and inorganic materials, in particular cheap waste materials, can be used as structural material. The structure material should have a water content of about 10-35% depending on the nature. When using compost as a structural material, a water content of around 24% is recommended. The water content of the structural material is an extremely important parameter for a neutralization reaction. The water content is only optimal within the specified limits. If it is outside these limits, a carbonation reaction can hardly be measured. By adding the structural material, the DCR powder loosens up considerably and a mixture is created which ensures a uniform flow of gas without channel formation.
In einer nur vereinfacht gezeichneten Miete 2 wird nun eine untere Schicht 3 aus abbaubarem Biomüll oder einem anderen, leicht ver rottbaren Material erzeugt. Die Höhe der Schicht 3 kann dabei etwa 0,5 bis 3,0 m betragen. Auf diese untere bzw. erste Schicht 3 wird nun eine Schicht 4 aufgebracht, die aus dem vorerwähnten, im Be hälter 1 erzeugten Gemisch aus DCR-Pulver und Strukturmaterial be steht. Die Höhe der Schicht beträgt ebenfalls etwa 0,5 bis 3,0 m. Durch die biologische Aktivität des Materials der ersten bzw. un tersten Schicht 3 erhitzt sich dieselbe und durch den Kamineffekt steigt die warme, kohlensäurehaltige Luft auf. Diese Luft durch strömt nun die obere Schicht 4 aus dem DCR-Pulver und Strukturma terial. Damit entsteht in der oberen Schicht 4 eine Wärme freiset zende Neutralisationsreaktion.In a rent 2 , which is only shown in simplified form, a lower layer 3 is now produced from degradable organic waste or another, easily rotten material. The height of layer 3 can be about 0.5 to 3.0 m. On this lower or first layer 3 , a layer 4 is now applied, which consists of the aforementioned, in the container 1 Be generated mixture of DCR powder and structural material be. The height of the layer is also about 0.5 to 3.0 m. Due to the biological activity of the material of the first or bottom layer 3 , the same heats up and the warm, carbonated air rises through the chimney effect. This air now flows through the upper layer 4 of the DCR powder and structural material. This creates a heat-releasing neutralization reaction in the upper layer 4 .
Sobald in der oberen Schicht 4 der zunächst einer Neutralisation dienenden Miete der pH-Wert auf etwa 8 bis 9,5 abgesunken ist, - dies kann etwa 3 bis 4 Tage dauern - werden die Schichten 3 und 4 intensiv miteinander vermischt. Dabei dienen die Mikroorganismen, die in dem Biomüll der unteren Schicht 3 enthalten sind, als Impf material für das Gemisch der oberen Schicht 4. Nun beginnt der biologische Abbau der im DCR-Pulver enthaltenen Kohlenwasserstof fe. Nach etwa 8 bis 10 Wochen ist dieser biologische Abbau so weit fortgeschritten, daß sich der Gehalt an Kohlenwasserstoffen im DCR-Pulver unterhalb der geforderten Grenzwerte befindet. In der Miete 2 hat sich nun Kompost gebildet, der einerseits wieder für die Bildung einer neuen Schicht 3 als Quelle der benötigten At mungskohlensäure für weitere Neutralisationsmieten dienen kann. Andererseits ist dieser Kompost wieder als Strukturmaterial ver wendbar, mit dem das DCR-Pulver aufgelockert wird. Der auf diese Weise entstandene Kompost hat aufgrund seines hohen Kalkgehaltes eine hervorragende Düngewirkung und wirkt stabilisierend auf die Bodenstruktur.As soon as the pH in the upper layer 4 of the rent, which is initially used for neutralization, has dropped to about 8 to 9.5, this can take about 3 to 4 days, the layers 3 and 4 are mixed intensively with one another. The microorganisms contained in the organic waste of the lower layer 3 serve as inoculation material for the mixture of the upper layer 4 . The biodegradation of the hydrocarbons contained in the DCR powder now begins. After about 8 to 10 weeks, this biodegradation has progressed to such an extent that the hydrocarbon content in the DCR powder is below the required limit values. In rent 2 , compost has now formed which, on the one hand, can serve again for the formation of a new layer 3 as the source of the required carbon dioxide for further neutralization rents. On the other hand, this compost can be used again as a structural material with which the DCR powder is loosened. The compost created in this way has an excellent fertilizing effect due to its high lime content and has a stabilizing effect on the soil structure.
In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es mög lich, die Kohlensäure aus Abgasen von Kraftwerken oder anderen Feuerungsstellen - je nach geeigneter Verfügbarkeit - für die Neu tralisation heranzuziehen. Die beiden erläuterten Schichten 3, 4 können auch mehrfach vorhanden sein.In a modification of the exemplary embodiment explained, it is possible to use the carbonic acid from exhaust gases from power plants or other firing points - depending on the suitable availability - for the neutralization. The two layers 3 , 4 explained can also be present more than once.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE3632337A1 (en) * | 1986-09-24 | 1988-03-31 | Boelsing Friedrich | Process for the non-polluting disposal of mineral oils and mineral oil-like substances |
-
1998
- 1998-03-19 DE DE1998111969 patent/DE19811969C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3632337A1 (en) * | 1986-09-24 | 1988-03-31 | Boelsing Friedrich | Process for the non-polluting disposal of mineral oils and mineral oil-like substances |
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