DE4327677A1 - Verfahren zur Zersetzung von gesundheitsgefährdenden Stoffen, insbesondere von Gift und Sondermüll - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zersetzung von gesundheitsgefährdenden Stoffen, insbesondere von Gift und Sondermüll.

In der prioritätsbegründenden Offenlegungsschrift DE 43 03 729 ist ein Verfahren zur Zersetzung von gesundheitsgefährdenden anorganisch-nichtmetallischen Faserstoffen, insbesondere Asbest, sowie von asbesthaltigen Materialien einschließlich des Asbestzements dargestellt. Das Verfahren hat die Unschädlichmachung von gesundheitsgefährdenden Faserstoffen sowie von solchen Faserstoffen enthaltenden Kompositen mit Hilfe von hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung, d. h. Strahlung im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz, zum Gegenstand. Erfindungsgemäß erfolgt die Einkopplung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung in das zu zersetzende Material vorzugsweise über deren Hydroxylgruppen und/oder über zugemischte, die hochfrequente elektromagnetische Strahlung stark absorbierende Stoffe.

Die Anwendung von Mikrowellenstrahlung ist bereits in der DE-OS 41 22 175 im Zusammenhang mit der Herstellung eines gesinterten, schwer durch Wasser auslaugbaren stückigen Gutes mit toxischen Bestandteilen, bei welchem das pulverförmige Ausgangsmaterial zunächst zu Briketts kompaktiert und anschließend in einem Mikrowellenbett gesintert wird, beschrieben. Gegenstand dieser Erfindungsbeschreibung ist somit die Durchführung von Prozessen der Keramotechnik, wobei der Brennprozeß nicht auf klassisch-thermischem Wege, sondern mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung, die zur Sinterung des zu behandelnden Gutes führt, durchgeführt wird.

Mit der DE-PS 41 32 955 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbau von Schadstoffen beschrieben, gekennzeichnet dadurch, daß ein mit Hohlräumen versehener, mit dielektrischen Verlusten behafteter Filterkörper die Schadstoffe gasförmig aufnimmt, daß mittels eines elektrischen Hochfrequenzfeldes, dessen Feldenergie teilweise im Filterkörper dissipiert wird, über diesem Temperaturen und Temperaturprofile erzeugt werden, durch die die Schadstoffe aufgebrochen werden, und daß die Crackprodukte beim Austritt aus dem Filterkörper abgekühlt und räumlich getrennt werden.

Es ist ferner bekannt, daß Problemabfälle sowie Gift- und Sondermüll, d. h. insbesondere mit gesundheitsgefährdenden und/oder toxischen Stoffen verunreinigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dioxine, polychlorierte Biphenyle, Phosphorsäureester usw., aber beispielsweise auch organisch belastete Dünnschlämme aus Anlagen der Abwasserbehandlung oder Klinikabfälle üblicherweise dadurch beseitigt werden, daß sie unter Energie- und Luftzufuhr in Hochtemperaturöfen verbrannt werden. Bei den so durchgeführten Pyrolyse- und Oxidationsreaktionen mit Sonderabfällen und ökologisch belastenden Stoffen ergibt sich ein hoher Energieeinsatz durch die Anwendung sehr hoher Umsetzungstemperaturen. Zum anderen müssen in dem Zusammenhang enorme Luftmengen aufgeheizt werden, die es anschließend wieder über aufwendige und leistungsstarke Reinigungseinrichtungen zu entsorgen gilt.

Es könnte nun dem Fachmann als naheliegend erscheinen, die Umwandlung von Schadstoffen in einem elektrischen, widerstandsbeheizten Rohrofen vorzunehmen. Dem wäre entgegenzuhalten, daß durch den Temperaturgradienten, der sich von der beheizten Rohrwandung aus zum Mittelpunkt des Rohres hin aufbaut, man entweder gehalten ist, die Anlage bei sehr hohen Temperaturen zu betreiben, damit über den Querschnitt gesehen alle Schadstoffe in die Stoffwandlung einbezogen werden oder man muß die Verweilzeiten des umzuwandelnden Gutes beträchtlich ausdehnen, um sicher zu sein, daß eine vollständige thermische Umsetzung der Schadstoffe erfolgt ist. Analoges gilt für einen induktiv beheizten Rohrofen. Verwendet man hierbei statt eines Metallrohres ein Keramikrohr und will man das Einkoppeln der mittelfrequenten elektromagnetischen Strahlung von etwa 10 000 Hz in das thermisch umzuwandelnde Gut mit Hilfe von zugesetzten feinteiligen und elektrisch leitenden Stoffen praktizieren, so läßt sich das technisch nicht bewerkstelligen, weil nach unserer Erfahrung eine solche Anlage zur Schadstoffumwandlung einen völlig unzureichenden Wirkungsgrad infolge der hierbei auftretenden elektrischen Blindleistung hat. Jedenfalls wird mit einer solchen technischen Konstellation die Zersetzungstemperatur des zu beseitigenden Stoffs mit normalem technischen Aufwand nicht erreicht.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, mit einem hohen technischen Wirkungsgrad und besserer Wirtschaftlichkeit thermisch crackbaren Gift- und Sondermüll, d. h. mit gesundheitsgefährdenden und/oder toxischen Stoffen verunreinigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dioxine, polychlorierte Biphenyle, Phosphorsäureester usw., aber beispielsweise auch organisch belastete Dünnschlämme aus Anlagen der Abwasserbehandlung oder Klinikabfälle, thermisch umzuwandeln, ohne daß es der bei üblichen Verbrennungsprozessen notwendigen Durchsätze des atmosphärischen Gasgemisches mit etwa einem Fünftel Sauerstoff bedarf. Dadurch können die zur Abgasbehandlung notwendigen leistungsstarken Anlagen klein dimensioniert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die thermische Zersetzung von Gefahrgut oder von gefahrguthaltigen Materialien mit Hilfe von hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung, d. h. Strahlung im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz vorgenommen wird, wobei die Stoffwandlung durch Mikrowellenstrahlung in einem kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Rohrofen, Tunnelofen, Kammerofen oder in einem Wirbelschichtgenerator erfolgt. Zur Unterstützung des thermischen Prozesses der Umwandlung von Gift- und Sondermüll kann die Verwendung von Mikrowellenstrahlung absorbierenden feinteiligen Stoffen, die dem zu entsorgenden Gut untergemischt worden sind, vorteilhaft sein. Dadurch wird erreicht, daß die elektromagnetische Strahlung mit einem hohen Wirkungsgrad einkoppelt und daß der Aufbau eines Temperaturgradienten, wie er beim strahlungsbeheizten Ofen eintritt, vermieden wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur thermischen Zersetzung von festen und/oder flüssigen Gefahrstoffen oder solche Gefahrstoffe enthaltende Materialien, insbesondere in Form von crackbarem Gift- und Sondermüll, d. h. mit gesundheitsgefährdenden und/oder toxischen Stoffen, beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dioxine, polychlorierte Biphenyle, Phosphorsäureester usw. kontaminierte, aber beispielsweise auch organisch belastete Dünnschlämme aus Anlagen der Abwasserbehandlung oder Klinikabfälle, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung mit Hilfe von hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung, d. h. Strahlung im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefahrgut oder gefahrguthaltige Material in einem kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Rohrofen, Tunnelofen, Kammerofen oder in einem Wirbelschichtreaktor mit hochfrequenter energiereicher elektromagnetischer Strahlung (Mikrowellenstrahlung) bis zur Zersetzungstemperatur des Gefahrgutes aufgeheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, im Falle, daß die zu zersetzenden Stoffe Mikrowellen nicht absorbieren, dem Gefahrgut Mikrowellenstrahlung absorbierende, vorzugsweise feinteilige Stoffe, zugefügt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten, Mikrowellen absorbierenden Stoffe sich durch die Aufheizung selbst umwandeln, beispielsweise bei Verwendung von Magnetit wird dieser in Hämatit umgewandelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten, Mikrowellen absorbierenden Stoffe, wie z. B. Siliciumcarbid, sich während der Zersetzungsreaktion nicht in ihren Absorptionseigenschaften hinsichtlich des Verhaltens gegenüber Mikrowellen verändern oder sich auf Grund der Prozeßführung unter reduzierenden Bedingungen nicht verändern können und nach dem Zersetzungsprozeß vom Reaktionsprodukt abtrennbar sind, vorzugweise durch Siebung, und wiederholt eingesetzt werden können.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zersetzungsprozeß frei werdende Gase einer Nachverbrennung zur Beseitigung gasförmiger Schadstoffe und/oder einer Nachreinigung zugeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die umgewandelten, physiologisch und ökologisch unbedenklichen Produkte wirtschaftlich verwertet oder auf Hausmülldeponien abgelagert werden.