DE69200693T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vernichtung von Laborabfällen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Behandlung von Abfällen und schädlichen Rückständen und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vernichtung von Behältern mit Abfällen und Erzeugnissen aus Laboren ohne Risiken schädlicher Einwirkungen.
• Man weiß, daß die Abfälle und Rückstände verschiedener Reaktionen und Verarbeitungen in den Laboren oder kleinen Anlagen durch eine sehr große Verschiedenartigkeit der Zusammensetzung und eine geringe einheitliche Menge, z.B. höchstens einige hundert Gramm in einigen Kilogramm, gekennzeichnet sind. Diese Abfälle, die zumeist schädlich und umweltverschmutzend sind, werden im allgemeinen in Behältern aus verschiedenen Materialen, wie Glas, Verbundwerkstoffen, Kunststoff, Metall oder dergleichen, gesammelt.
• Die bis heute bekannten Vorgehensweisen zum Beseitigen dieser Abfälle bestehen im allgemeinen in einer manuellen Öffnung der Verpackungen, nachfolgend unter Umständen in Analysen jedes Inhalts und, schließlich, in eigentlichen Behandlungen, die an jeden Typ und jede Form der Zusammensetzung (fest, flüssig, pulverförmig, ...) angepaßt sein müssen.
• Diese Vorgehensweisen sind sehr oft extrem gefährlich, vor allem bei der Öffnung der Behälter, aus denen toxische Gase entweichen können, oder die die Haut reizende Produkte enthalten können. Sie erfordern daher eine sehr große Anzahl von Vorsichtsmaßnahmen und insbesondere das Tragen einer speziellen Schutzkleidung. Darüber hinaus ziehen sie beträchtliche Kosten nach sich sowohl aufgrund des Niveaus der erforderlichen verschiedenartigen Analysen als auch bei den Vernichtungshandlungen, die für jeden besonderen Fall oder Gruppe von Abfällen angepaßt werden müssen.
• Der Hauptzweck der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung vorzuschlagen, die es gestatten, sich von sämtlichen der vorgenannten Nachteile dank des Wegfalls jeglichen manuellen Eingreifens, der vollständigen vorangehenden Analyse und der Möglichkeit einer automatischen Vernichtung der Vorratsbehälter zu befreien unter Wiederverwertung der Werkstoffe und ohne Gefahr bei dem Hantieren.
• Gemäß dem Prinzip und der allgemeinsten Definition des Verfahrens verwendet man die durch eine Explosion in eingetauchter Umgebung erzeugte Stoßwelle zum Herbeiführen des Bruchs der Umhüllungen wie z.B. Fläschchen oder ahnliche Vorratsbehälter, die Abfälle und gefahrliche Produkte enthalten.
• Im Einzelnen ist das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Fläschchen, die in Reihen in Metallgitterkörben angeordnet sind, unter Zwischenlage von Knallzündschnüren, in ein Becken getaucht und einer Explosion in relativ tiefem Wasser ausgesetzt werden, worauf die Körbe wieder herausgeholt und einem Waschvorgang unterzogen werden, wobei die zerstörten Fläschchen wiederverwertet oder zur Deponie gebracht werden, wahrend die sich im Becken angesammelten und/oder fortschreitend verdünnten Abfälle periodisch eliminiert und in an sich bekannter Weise behandelt werden.
• Man weiß, daß die Explosion eines im Wasser detonierenden Gegenstands durch die Erzeugung einer Stoßwelle mit nachfolgendem Auftreten einer Druckgasblase gekennzeichnet ist. Die Stoßwelle transportiert die größte Energie, jedoch besitzen andererseits die sekundären Impulsdrucke der Blase eine länger andauernde Wirkung. Dies ist genau die Explosionsform, die man zum Auslösen des Bruchs der Vorratsbehälter mit schädlichen Abfällen unter Nutzung der Stoßwellen, die die Bildung der Gasblasen begleiten, anwendet. Da man in eingetauchter Umgebung arbeitet, werden die bei dem Bruch der Fläschchen unter Umständen erzeugten Gase in dem Wasser des Beckens gewaschen. Darüber hinaus werden die Gasströme, die bei dem Zerplatzen der Blasen erzeugt werden, als natürliches Mittel zur Bewegung des Wassers des Beckens oder Reaktorbeckens genutzt.
• Für eine korrekte Anwendung des Verfahrens empfiehlt es sich, explosive Stoffe zu verwenden, die zumindest für eine Minute dem Eintauchen in das Wasser des Reaktorbeckens widerstehen können. Ein Explosivstoff wie z.B. Pentrit eignet sich gut für diesen Effekt, jedoch können natürlich andere Stoffe, die die vorgenannte Bedingung erfüllen, geeignet sein. Ein geeigneter Sprengzünder wird nahe bei der oder den Knallschnüren plaziert und es empfiehlt sich offensichtlich, wie nachstehend beschrieben wird, für jede Gestaltungsmöglichkeit die maximale Menge an Explosivstoff und Sprengzünder abhängig von dem Volumen des Beckens und der Anzahl der zu behandelnden Fläschchen (oder Äquivalenten) bei jedem Sprengen zu bestimmen.
• Die Tiefe, mit der die Gitter mit Fläschchen und die zugeordneten Knallschnüre eingetaucht werden müssen, bildet einen kritischen Faktor. Denn es ist wichtig, daß die durch die Stoßwelle erzeugte Gasblase, die im allgemeinen eine sphärische Form annimmt, an der Oberfläche des Wassers zerreißen oder zerplatzen kann, bevor sie sich der Seitenwand des Wasserbeckens nähert, um die Probleme der Blasen-Pulsation und damit Resonanzphänomene zu vermeiden. Gleichermaßen wichtig ist es, den als Folge der Ausdehnung der Gase auftretenden Überdruck auf die Seitenwände des Beckens zu verhindern. In von der Anmelderin durchgeführten Versuchen und unter Berücksichtigung der nachstehend beispielhaft beschriebenen Vorrichtung wurde ermittelt, daß die Eintauchtiefe zumindest 1 Meter erreichen mußte und im allgemeinen zwischen 1 und 2,5 Meter lag.
• Erfindungsgemäß umfaßt eine Vorrichtung zur Vernichtung von Laborabfällen im wesentlichen:
• a) mindestens ein Wasserbecken oder Reaktorbecken, das mit Wasser mit einer Tiefe von mindestens zwei Metern gefüllt ist;
• b) Vorrichtungen zum Transport und zum Eintauchen der Fläschchen oder ähnlichen Abfallbehältern in das Wasser des Beckens;
• c) zugeordnete Mittel zur Auslösung der Sprengung der Fläschchen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Reaktorbecken aus einer ersten Wanne aus korrosionsfreiem Material, die auf Dämpfüngsmitteln im Innern einer zweiten Wanne aus Beton oder ähnlichem, welche als Abstützbecken dient, montiert ist.
• In der Praxis ist die erste Wanne, die aus Stahl oder einem analogen Material mit ausreichender Dicke von mindestens 20 mm hergestellt ist, an ihrem inneren Umfang mit einer perforierten Leitung versehen, die dazu dient, die bei den Explosionen erzeugten Gase wiederzugewinnen, um ihre Rückführung auf den Boden der Wanne zu ermöglichen mit dem Ziel, eine aufsteigende Strömung kleiner Blasen in der Wanne zu erzeugen. Darüber hinaus ist letztere vorteilhaft als Schutzvorrichtung gegen Flüssigkeitsauswurf und zur Sicherheit des oder der Bediener vorgesehen. Diese Vorrichtung kann z.B. aus einem sich über Abmessungen von einigen zehn Zentimetern ausbreitenden, am Rand der Wanne angeordneten Blech bestehen.
• Die Vorrichtungen zum Aufnehmen und Eintauchen der Abfallbehälter in das Wasser der ersten Wanne bestehen aus Reihen von Metallkörben, die durch Schienenförderer beförden werden und vorzugsweise als Maschengitter ausgeführt sind, das fein genug ist, um den Bruch und die Stücke der Behälter zurückzuhalten, da vor allem letztere aus Glasfläschchen bestehen. In Studien und Versuchen wurde festgestellt, daß die Behalter bevorzugt in mehreren (mindestens zwei) konzentrischen Reihen gemäß einer kreisförmigen oder elliptischen Anordnung anzuordnen waren, um die Menge an Explosivstoff zu optimieren und um die größte Anzahl der Vorratsbehälter zu zerstören. Die Schnur des Explosivstoffs wird zwischen den Reihen der Behälter angeordnet, wobei der Abstand zwischen zwei Reihen näherungsweise 1 bis 3 cm beträgt. Die Körbe sind bevorzugt mit einem abnehmbaren Deckel versehen derart, daß die nach der Explosion leeren Behälter nicht auf der Wasseroberfläche schwimmen. Vorteilhaft kann man auf dem Boden der ersten Wanne einen Korb größeren Ausmaßes mit sehr feinen Maschen plazieren, um die kleinen Glasbruchstücke aufzufangen.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
• Es zeigen schematisch:
• - Figur 1: Eine Vorrichtung zur Vernichtung von Abfallbehältern mittels Explosivstoffen mit den Hauptteilen ihrer Anordnung auf einer entsprechenden Verarbeitungsfläche;
• - Figur 2: eine Aufsicht eines Eintauchbecken für die Behälter;
• - Figur 3. eine Schnittansicht des Beckens der Figur 2, die insbesondere die innere Wanne und deren Hauptbestandteile zeigt;
• - Figur 4: eine Aufsicht einer Anordnung von zu zerstörenden Behältern in ihrem Transportkorb;
• - Figur 5: eine Gestaltungsvariante eines Transportkorbes;
• - Figur 6: eine detailliertere Ansicht der Leitungsart, mit dem die innere Wanne der Fig. 3 versehen ist.
• Gemäß der in der Figur 1 allgemein schematisierten Anordnung werden die Behälter, z.B. mit zu vernichtenden Abfällen gefüllte Flaschen, von einem geeigneten Raum 1 aus in Reihen von durch einen Schienenförderer 3 beförderten Aufnahmekörben - von denen zur Vereinfachung ein einziger im Kreislauf befindlicher 2 dargestellt wurde - geladen. Einmal mit Flaschen beladen, durchquert der Korb 2' einen Steuerraum 4 und hält an der Position 2" zwischen dem Raum 4 und dem Reaktorbecken 5 an. In dieser Position wird der Korb 2" auf einen Abstand vom Boden von näherungsweise einem Meter abgesenkt. Der für den Betrieb zuständige Pyrotechniker plaziert die Knallschnur durch die Flaschen hindurch wie nachstehend beschrieben wird. Die Schnüre werden in dem Raum 6 gelagert, während die Sprengzünder in dem Raum 7 aufbewahrt werden, wobei jeder dieser Räume selbstverständlich mit Sicherheitsräumen oder -schleusen 8, 9 versehen ist. Der Pyrotechniker holt dann den Sprengzünder aus dem Raum 7 und ordnet diesen auf der Schnur an. Er kehrt dann in den Steuerraum 4 zurück, der mit einem Zündteil 10 mit einem Überwachungsfenster 11 versehen ist. Der Pyrotechniker fährt dann aus der Ferne mit der Bewegung des Korbes 2" in Richtung des Zentrums des Reaktorbeckens 5 fort und übernimmt die Steuerung der Anlage, bis sich der Korb über dem Reaktorbecken befindet, um zu ermöglichen, daß die Glasbruchstücke im Fall einer unpassenden Sprengung in das Wasser geworfen werden. Der Korb 2" wird anschließend auf eine Tiefe von näherungsweise einem Meter in das Wasser abgesenkt und daraufhin die Sprengung durchgeführt. Das Herausholen des Korbes aus dem Reaktorbecken wird vor dem Abführen in Richtung einer Wiedergewinnungssenke 12 für die zerbrochenen Behälter vorteilhaft von einem (hier nicht gezeigten) Spülen gefolgt. In der Praxis beträgt der Wasserstand im Reaktorbecken mindestens zwei Meter, z.B. 2,5 bis 3 m, mit einem entsprechenden Wasservolumen von mindestens 20 m³. Für jeden Korb mit Fläschchen, wie nachstehend erklärt werden wird, beträgt die Menge an Explosivstoff wie z.B. Pentrit, im allgemeinen zwischen 7 und 10 g für eine Sprengzündermasse (z.B. des Typs N28B) von näherungsweise 0,4 bis 0,8 g.
• Das für die Sprengungen und gemäß der hierin in den Figuren 2 und 3 dargestellten Art verwendete Reaktorbecken umfäßt eine erste Wanne 13, die über eine Schürze 15 und Dämpfüngsmitteln 16 des Typs "silent-block" oder entsprechenden auf einem Boden 14 ruht. Diese Wanne selbst ist im Innern eines Beckens oder einer zweiten Wanne 17 vorgesehen, die bevorzugt aus Beton besteht und die als Abstützbecken dient. Die Wanne 13 ist mit einem perforierten Röhrensystem oder einer Leitung 18 versehen, die als Führung für den Gaskreislauf dient. Diese Gase werden auf den Boden der Wanne zurückgeleitet und passieren eine perforierte Platte 19, um eine aufsteigende Strömung kleiner Blasen in der Sprengwanne 13 zu erzeugen. Ein Schutzblech 20 ist zur Sicherheit um die Wanne 13 herum vorgesehen.
• Der Korb 21, der zum Aufnehmen und Transportieren der Fläschchen oder anderer Behälter bestimmt ist, ist als feinmaschiges Metallgitter ausgeführt. Er kann verschiedene Formen haben, z.B. rund (Figur 4), parallelepipedisch (Figur 5) oder auch elliptisch (hier nicht dargestellt). Jeder Korb umfaßt mehrere Reihen von Fläschchen 22 (von denen in der Figur 4 zwei dargestellt wurden). Die Schnur des Explosivstoffs ist mit geringem Abstand, z.B 1 bis 2 cm. zwischen jede Reihe von Fläschchen eingelegt. In der Praxis wird die Masse der Knallzündschnur und des Sprengkörpers pro Korb im allgemeinen auf dem Höchstwen von 10 g für einen bis zu 70 Fläschchen enthaltenden Korb belassen.
• Die durch die Explosion in eingetauchter Umgebung zerstörten Fläschchen (oder andere Behälter) werden entweder wiederverwertet (z.B. Glas), zur Deponie gebracht oder auch durch eine der bereits bekannten Verfestigungstechniken mit dem Abfall verfestigt.
• Da die Abfallkonzentration in der Sprengwanne 13 allmählich ansteigt ist es erforderlich, diese periodisch zu entleeren, z.B. wenn die Konzentration 15 bis 25% erreicht.
• Dank einer solchen Vorrichtung gemäß der Erfindung kann man über eine automatisierte Anlage verfügen, die es erlaubt, mit auf ein Minimum reduzierten Arbeitskräften eine große Anzahl von Fläschchen pro Stunde zu zerstören. Die Anmelderin hat z.B. auf den vorstehend genannten Grundlagen eine allgemeine Vorrichtung geschaffen, die für die Vernichtung von 2000 Fläschchen zu 1 Liter in einem Zeitraum von 8 Stunden vorgesehen ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Vernichtung von Laborabfällen oder ähnlichen, die in fläschchenförmigen oder ähnlichen Vorratsbehältern eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläschchen, die in Reihen in Metallgitterkörben angeordnet sind, unter Zwischenlage von Knallzündschnüren, in ein Becken getaucht und einer Explosion in relativ tiefem Wasser ausgesetzt werden, worauf die Körbe wieder herausgeholt und einem Waschvorgang unterzogen werden, wobei die zerstörten Fläschchen wiederverwertet oder zur Deponie gebracht werden, während die sich im Becken angesammelten und/oder fortschreitend verdünnten Abfälle periodisch eliminiert und in an sich bekannter Weise behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeordneten Knallschnüre und Sprengschnüre so ausgewählt werden, daß sie einem Eintauchen ins Wasser während mindestens einer Minute widerstehen können.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe in das Wasser des Beckens mindestens einen Meter und allgemein zwischen einem Meter und 2,5 Metern beträgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: a) mindestens ein Wasserbecken oder Reaktorbecken, das mit Wasser mit einer Tiefe von mindestens zwei Metern gefüllt ist; b) Vorrichtungen zum automatischen Transport und zum Eintauchen der Fläschchen oder ähnlichen Abfallbehältern in das Wasser des Beckens; c) mit den Transportvorrichtungen verbundene Mittel zur Auslösung der Sprengung der Fläschchen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken aus einer ersten Wanne (13) aus korrosionsfreiem Material besteht, die auf Dämpfungsmitteln (16) im Innern einer zweiten Wanne (17) aus Beton oder ähnlichem, weiche als Abstützbecken dient, montiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wanne (13) in Höhe des unteren Bereichs ihrer Umfangswand mit einer perforierten Leitung (18) versehen ist, in welcher die entstandenen Gase rückgeführt und dann auf den Boden (19) der Wanne zurückgeleitet werden, um eine in letzterer in kleinen Blasen aufsteigende Strömung zu erzeugen und dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen Umfang der ersten Wanne eine Schutzvorrichtung (20) gegen Flüssigkeitsauswurf angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Eintauchen der Behälter in das Wasser des Beckens aus dünnen Metallkörben (21) bestehen und die Behälter (22) in mindestens zwei konzentrischen Reihen in einer kreisförmigen oder elliptischen Konfiguration angeordnet sind, wobei die Körbe in dem Becken durch einen automatisierten Schienenförderer (3) befördert werden.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Sprengung der Behälter aus fortlaufenden Sprengschnüren (23) bestehen, welche zwischen jeder der konzentrischen Reihen der Behälter (22) angeordnet sind, wobei ein Sprengzünder vor dem Eintauchen auf einer Schnur für jeden Korb angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 zur vollautomatischen Zerstörung der Abfallbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Anordnung eingegliedert ist, umfassend einen Laderaum (1) für die Körbe 2,2',2"), einen Lagerraum für die Sprengschnüre (6), einen Lagerraum für die Sprengzunder (7) mit jeweiligen Sicherheitsräumen (8,9) und ein Rückführsystem (12) für die zerbrochenen Behälter.