DE69802281T2

DE69802281T2 - Verfahren zur behandlung von rückständen der reinigung von müllverbrennungsabgasen und industriellen abfällen

Info

Publication number: DE69802281T2
Application number: DE69802281T
Authority: DE
Inventors: Daniel Daviller; Laurent Rizet
Original assignee: B & C Services Sarl; RVX SA
Current assignee: Fibac Grenoble Fr
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: AU7925098A; CN1126578C; PL337278A1; ES2167907T3; EP0988094A1; CN1263477A; PL185429B1; ATE207771T1; DE69802281D1; FR2764531B1; WO1998056464A1; FR2764531A1; PT988094E; US6403045B1; CZ446199A3; EP0988094B1; CZ294643B6; KR20010020464A; JP2002503146A; BR9812994A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Rückständen der Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Hausmüll und/oder Industriemüll anfallen.
In Verbrennungsanlagen entstehen aus Hausmüll einerseits Schlacke und andererseits Rauchgase, die mit Staubanteilen beladen sind und Schadgase enthalten. Die Rauchgasreinigung erfolgt im allgemeinen mit Kalk. Dabei werden Chlorwasserstoff- und Schwefelgase abgefangen und in Calciumchlorid und Calciumsulfat umgewandelt, während die in den Rauchgasen vorhandenen Schwermetalle an der Oberfläche der Kalkteilchen adsorbiert werden. Die gesamten Produkte, die nach einer derartigen Behandlung mit Kalk und am Filterausgang anfallen, stellen die Rückstände dar, die derzeit in Deponien oder auf Lagerplätzen, die nationalen, europäischen oder internationalen Regelungen entsprechen, deponiert werden.
Diese Rückstände enthalten somit die bei der Umsetzung mit Kalk anfallenden Produkte, adsorbierte amphotere Schwermetalle, Calciumcarbonat, Kalk und Produkte, die aus der Verbrennung stammen und durch die Behandlung mit Kalk in Form von inerten Stäuben (z. B. Siliciumdioxid und Aluminiumoxid) abgefangen werden.
Die Zusammensetzung dieser Rückstände in bezug auf diese unterschiedlichen Bestandteile hängt offensichtlich von der Art der verbrannten Abfälle sowie vom Typ der eingesetzten Rauchgasbehandlung ab.
Was die Umweltverschmutzung betrifft, unterscheidet man in den Rückständen drei Kategorien:
- Arten, die frei von verunreinigenden Produkten sind;
- Arten, die schädliche oder umweltverschmutzende Produkte, jedoch in stabiler Form enthalten (keine Gefahr für die Umgebung); und
- Arten, die Schadelemente enthalten und die an die Umwelt abgegeben werden können (sie machen etwa 2 Gew.-% der Rückstände aus).
Der Fachmann ist sich der Tatsache bewusst, dass die letztgenannte Kategorie eine mögliche Quelle für eine Umweltverschmutzung darstellt. Darin sind insbesondere Schwermetalle enthalten, die zugänglich sind und somit die Umwelt verschmutzen können. Aus diesem Grund schreiben die derzeitigen Regelungen eine Lagerung an geeigneten Orten vor.
JP-A-58089988 beschreibt die Behandlung derartiger Rückstände mit stark basischen Lösungen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung der Rückstände der Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Hausmüll und/oder Industriemüll anfallen, bereitzustellen, wobei das Verfahren die Extraktion von Schwermetallen und die möglichst weitgehende Rückführung von reaktiven Bestandteilen ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, das ferner die Abtrennung der in den Rückständen vorhandenen unterschiedlichen Elemente ermöglicht, um diese bestmöglich zu verwerten, sie zurückzuführen oder sie entsprechend den geltenden Regelungen zu beseitigen.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines derartigen Verfahrens, das die Verwendung von Kohlendioxid, wie es beispielsweise von Verbrennungsanlagen ausgestoßen wird, ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen Verfahrens, das die bestmögliche Verwertung der erhaltenen Produkte zu möglichst geringen Kosten ermöglicht.
Diese und weitere Aufgaben, die aus den folgenden Ausführungen hervorgehen, werden mit einem Verfahren zur Behandlung der Rückstände der Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Hausmüll und/oder Industriemüll anfallen, erreicht, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Stufen umfasst:
A) Entsalzung der Rückstände durch einen Waschvorgang mit Natriumcarbonat in einer ausreichenden Menge oder im leichten Überschuß, um sämtliche Salze, darunter die Sulfate, in Lösung zu bringen und lösliches Calcium auszufällen, wobei der pH-Wert über 11 liegt, und anschließende Durchführung einer Feststoff/Flüssigkeits-Trennung unter Erhalt eines entsalzten Kuchens;
B) Auslaugung des in Stufe A erhaltenen Kuchens mit Natriumcarbonat in der erforderlichen Menge oder in einem leichten Überschuß, um durch Umsetzung mit dem im Kuchen vorhandenen oder gegebenenfalls zugesetzten Kalk die zur Lösung der amphoteren Metalle erforderliche Alkalinität zu erreichen, wobei der pH-Wert etwa 14 beträgt, durch Feststoff/Flüssigkeits-Trennung Bildung eines Kuchens und eines Überstands, der mit gasförmigem Kohlendioxid neutralisiert wird, und Filtration der erhaltenen Lösung unter Bildung von Metallhydroxidschlamm einerseits und einer wässrigen Natriumcarbonatlösung (die in die Stufe B zurückgeführt werden kann) andererseits und
C) Neutralisation der in Stufe B erhaltenen Rückstände auf einen pH-Wert von 6,5 bis 8,5.
Vorteilhafterweise führt man vor der Stufe A eine Stufe D durch, bei der ein Vorwaschgang der Rückstände mit Wasser durchgeführt wird, um die löslichen Calciumsalze, insbesondere Calciumchlorid, zu entfernen.
Vorzugsweise wird die in Stufe A erhaltene Lösung durch Einleiten von Kohlendioxidgas neutralisiert, wonach man durch Flüssigkeits/Feststoff-Trennung einen Metallhydroxidschlamm und eine neutralisierte Lösung gewinnt. Gleichermaßen verfährt man mit der Lösung von Stufe D. Die neutralisierten Lösungen werden vermischt und filtriert, wodurch man einen Überstand erhält, der aus einer Salzlösung mit einem Gehalt an Calciumchlorid und Natriumchlorid und einem Niederschlag von Calciumsulfat oder Gips besteht.
Vorteilhafterweise führt man zwischen den Stufen B und C eine Stufe E durch, die in einem Waschvorgang des in Stufe B erhaltenen Filterkuchens besteht, um Natriumcarbonat und Metalle, die in der interstitiellen Flüssigkeit bleiben, möglichst weitgehend zu entfernen. Die Waschlösung wird vorzugsweise durch Einleiten von Kohlendioxidgas bis zum Erreichen eines pH-Werts in der Nähe von 11 behandelt. Die Natriumcarbonatlösung wird vorzugsweise in die Stufe A zurückgeführt.
Was die Stufe C der Neutralisation der in den Stufen B oder E erhaltenen Rückstände betrifft, so wird dieser Vorgang durch Einleiten von Kohlendioxidgas durchgeführt, um Calciumcarbonat auszufällen, wodurch man einen gereinigten Rückstand erhält.
Die folgende Beschreibung, die keinen beschränkenden Charakter hat, ist anhand der beigefügten Figuren zu lesen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Abfolge der Hauptstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung der Rückstände der Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Hausmüll und Industriemüll anfallen; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abfolge der Stufen gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Verfahrens.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung der Rückstände der Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Hausmüll und Industriemüll anfallen, mindestens drei Stufen.
In einer ersten Stufe oder Stufe A werden die Reinigungsrückstände 1 durch Waschen mit Natriumcarbonat 2 entsalzt. Bei der Menge des verwendeten Natriumcarbonats handelt es sich mindestens um die Menge, die zur Lösung der Salze, einschließlich der Sulfate, erforderlich ist, d. h. es handelt sich um mindestens die stöchiometrische Menge, die eine Fällung von löslichem Calcium ermöglicht. Der pH-Wert liegt infolgedessen über 11 und vorzugsweise bei 12.
Anschließend führt man eine Feststoff/Flüssigkeits-Trennung, z. B. eine Filtration, durch, um einerseits einen entsalzten Kuchen 3 und andererseits eine an Salzen reiche Lösung 4 zu erhalten.
Die an Salzen reiche Lösung 4, die bei der Stufe A anfällt, wird durch Einleiten von Kohlendioxidgas 8 neutralisiert (Stufe G). Der pH-Wert liegt zwischen 8,5 und 9,5 und vorzugsweise zwischen 9 und 9,2. Durch Feststoff/Flüssigkeits-Trennung, beispielsweise durch Filtration, erhält man einerseits einen Metallhydroxidschlamm 11 und andererseits eine neutralisierte Lösung 15.
Der in Stufe A erhaltene entsalzte Kuchen 3 wird in einer zweiten Stufe oder Stufe B mit Natriumcarbonat ausgelaugt, und zwar in der erforderlichen Menge oder in einem geringfügigen Überschuß hierzu, um die für die Lösung der amphoteren Metalle, wie Cadmium (Cd), Blei (Pb) und Zink (Zn), erforderliche alkalische Beschaffenheit zu erreichen, d. h. einen pH-Wert von mindestens über 12 und insbesondere im Bereich von 14. Die alkalische Beschaffenheit wird durch Umsetzung von Natriumcarbonat mit dem im Rückstand vorhandenen und/oder gegebenenfalls an der Stelle 5 zugesetzten Kalk erreicht. Anschließend wird eine Feststoff/Flüssigkeits-Trennung durchgeführt, wodurch man einerseits einen Kuchen 6 aus dekontaminierten Rückständen und andererseits einen amphotere Metalle enthaltenden Überstand 7 erhält.
Dieser Überstand 7 wird mit Kohlendioxidgas 8 neutralisiert (Stufe F), wobei der pH-Wert zwischen 11 und 1,5 liegt und vorzugsweise 11 beträgt. Die erhaltene Lösung wird filtriert, wodurch man einerseits einen Metallhydroxidschlamm 11 und andererseits eine wässrige Natriumcarbonatlösung 4, die man in die Stufe B selbst zurückführen kann, erhält.
Der in Stufe B erhaltene Kuchen 6 aus dekontaminierten Rückständen wird in einer dritten Stufe oder Stufe C durch Einleiten von Kohlendioxidgas 8 neutralisiert, um gegebenenfalls vorhandenen restlichen Kalk in Form von Calciumcarbonat 10 auszufällen, wobei der pH-Wert zwischen 6,5 und 8,5 liegt und vorzugsweise 7,5 beträgt. Anschließend führt man eine Feststoff/Flüssigkeits-Trennung, z. B. eine Filtration, durch, um einerseits den gereinigten Rückstand 9 und andererseits eine Natriumhydrogencarbonatlösung 12 zu erhalten.
Der in Stufe C erhaltene gereinigte Rückstand 9 kann verfüllt oder in einen Veraschungsofen zur Umwandlung in Schlacke verwendet werden. Es handelt sich somit um verwertbare Stoffe.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens, die in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst das Verfahren im Vergleich zum vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Verfahren zusätzliche Stufen.
So kann vorteilhafterweise vor der Stufe A der Rückstand der Reinigung von bei der Verbrennung anfallenden Rauchgasen einem Waschvorgang mit Wasser, das gegebenenfalls mit Natriumcarbonat versetzt ist, z. B. mit der in Stufe C erhaltenen Lösung 12, unterzogen werden (Stufe D). Durch Flüssigkeits/Feststoff-Trennung erhält man einerseits einen Kuchen von dechlorierten Rückständen 1' und andererseits eine Lösung von Chloriden 13. In der Stufe G wird diese Lösung durch Einleiten von Kohlendioxidgas B neutralisiert, wobei der pH-Wert zwischen 8,5 und 9,5 und vorzugsweise zwischen 9 und 9,2 liegt. Man gewinnt durch Flüssigkeits/Feststoff- Trennung, z. B. durch Filtration, einerseits Metallhydroxidschlamm 11 und andererseits eine neutralisierte Lösung 14.
Diese in der Stufe G erhaltene neutralisierte Lösung 14 wird mit der in Stufe G erhaltenen Lösung 15 vermischt.
Sodann führt man eine Flüssigkeits/Feststoff-Trennung, z. B. eine Filtration, durch, wodurch man einen Überstand 16, der aus einer Salzlösung mit einem Gehalt an Calcium- und Natriumchlorid besteht, und einen Niederschlag 17 von Calciumsulfat oder Gips erhält.
Der in Stufe B erhaltene Kuchen 6 aus dekontaminiertem Rückstand kann in einer Stufe E auf einem Filter mit Wasser gewaschen werden, um Natriumcarbonat und gegebenenfalls Metalle, die in der interstitiellen Flüssigkeit zurückbleiben, möglichst weitgehend zu beseitigen. Die Waschlösung 18 wird anschließend durch Einleiten von Kohlendioxidgas 8 behandelt, bis man einen pH-Wert in der Nähe von 11 erreicht (Stufe I). Die auf diese Weise neutralisierte Lösung 2, die Natriumcarbonat und Metalle enthält, wird in die Stufe A zurückgeleitet. Der gewaschene Kuchen 6' aus dekontaminierten Rückständen wird anschließend in der Stufe C gereinigt.
In der nachstehenden Tabelle werden die Zusammensetzungen der erhaltenen gereinigten Rückstände aufgeführt, die ausgehend von verschiedenen Verbrennungsrückständen, die einem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen worden sind und unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, erhalten worden sind. Tabelle
Es ist festzustellen, dass in den behandelten Rückständen die Schwermetallanteile unter den derzeitigen Toleranzgrenzen liegen.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Rückständen der Reinigung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Hausmüll und/oder Industriemüll anfallen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Stufen umfasst:

A) Entsalzung der Rückstände (1, 1') durch einen Waschvorgang mit Natriumcarbonat (2) in einer ausreichenden Menge oder im leichten Überschuß, um sämtliche Salze, darunter die Sulfate, in Lösung zu bringen und lösliches Calcium auszufällen, wobei der pH-Wert über 11 liegt, und anschließende Durchführung einer Feststoff/Flüssigkeits- Trennung unter Erhalt eines entsalzten Kuchens (3);

B) Auslaugung des in Stufe A erhaltenen Kuchens (3) mit Natriumcarbonat in der erforderlichen Menge oder in einem leichten Überschuß, um durch Umsetzung mit dem im Kuchen vorhandenen oder gegebenenfalls zugesetzten Kalk die zur Lösung der amphoteren Metalle erforderliche Alkalinität zu erreichen, wobei der pH-Wert über 12 liegt, durch Feststoff/Flüssigkeits-Trennung Bildung eines Kuchens (6) und eines Überstands (7), der mit gasförmigem Kohlendioxid (8) neutralisiert wird, und Filtration der erhaltenen Lösung unter Bildung von Metallhydroxidschlamm (11) einerseits und einer wässrigen Natriumcarbonatlösung (4) (die in die Stufe B zurückgeführt werden kann) andererseits und

C) Neutralisation der in Stufe B erhaltenen Rückstände (6, 6') auf einen pH-Wert von 6,5 bis 8,5.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man vor der Stufe A eine Stufe D durchführt, bei der ein Vorwaschgang der Rückstände mit Wasser durchgeführt wird, um lösliche Calciumsalze, insbesondere Calciumchlorid, zu entfernen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Stufe A erhaltene Lösung durch Einleiten von Kohlendioxidgas (8) neutralisiert wird und man durch Flüssigkeits/Feststoff-Trennung einen Metallhydroxidschlamm (11) und eine neutralisierte Lösung (15) erhält.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Stufe D erhaltene Lösung durch Einleiten von Kohlendioxidgas (8) neutralisiert wird und man durch Flüssigkeits/Feststoff-Trennung Metallhydroxidschlamm (11) und eine neutralisierte Lösung (14) erhält.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralisierten Lösungen (14, 15) vermischt und filtriert werden, wodurch man einen Überstand, der aus einer Salzlösung (16) von Calciumchlorid und Natriumchlorid besteht, und einen Niederschlag (17) aus Calciumsulfat oder Gips erhält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen den Stufen B und C eine Stufe E durchführt, bei der der in Stufe B erhaltene Filterkuchen (6) gewaschen wird, um Natriumcarbonat und Metalle, die in der interstitiellen Flüssigkeit verbleiben, möglichst weitgehend zu beseitigen, wobei man die Waschlösung (18) gewinnt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralisierten Lösungen durch Einleiten von Kohlendioxidgas bis zu einem pH-Wert in der Nähe von 11 behandelt werden, wodurch man eine Natriumcarbonatlösung erhält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Natriumcarbonatlösung in die Stufe A zurückgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Stufen B oder E erhaltenen Rückstände (6, 6') durch Einleiten von Kohlendioxidgas (8) neutralisiert werden, um Calciumcarbonat (10) auszufällen, wodurch man einen gereinigten Rückstand (9) erhält.