DE3941894A1 - Verfahren zum abscheiden organischer schadstoffe aus einem abgas - Google Patents
Verfahren zum abscheiden organischer schadstoffe aus einem abgasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden
organischer Schadstoffe, insbesondere polyhalogenierter
aromatischer Verbindungen, aus einem Abgas, insbesondere
Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage, durch Adsorption an
einem Adsorptionsmittel.
Aus der DE-OS 34 26 059 ist es bekannt, organische
Schadstoffe durch Adsorption mittels Aktivkoks oder
Aktivkohle aus Rauchgasen zu entfernen, die bei der
Verbrennung von Industrie- und Hausmüll in
Müllverbrennungsanlagen entstehen. Hierzu wird das mit den
organischen Schadstoffen beladene Rauchgas durch einen
Adsorber geführt, der mit einem geeigneten
Adsorptionsmittel wie Aktivkoks beschickt ist. Mit
derartigen Aktivkoks-Adsorbern werden für die Gruppe der
chlorierten Dibenzodioxine (PCDD) und -furane (PCDF)
Abscheidegrade von über 95% erzielt. Der Betrieb von
Aktivkokswanderbettadsorbern ist jedoch vergleichsweise
teuer und führt zu Staubproblemen in dem den Adsorber
verlassenden Rauchgas.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren anzugeben, das diese Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abgas mit einer
im Kreislauf geführten Waschflüssigkeit gewaschen und die
in der Waschflüssigkeit gelösten organischen Schadstoffe in
einer Flüssig-Fest-Adsorption von dem Adsorptionsmittel
adsorbiert werden.
Durch die Waschflüssigkeit wird die Temperatur des Abgases
auf eine Temperatur von z. B. 50-65°C abgesenkt. Bei der
Temperatur von z. B. 65°C liegen die Sättigungsdampfdrücke
der einzelnen Vertreter der Dioxin-Familie im Bereich von
100-100 000 ng/m3. Durch die mit der Temperaturabsenkung
verbundene Kondensation alleine läßt sich also noch keine
ausreichende Dioxinminderung erreichen. Die Löslichkeit der
Dioxine in üblicher Weise als Waschflüssigkeit verwendetem
Wasser liegt lediglich im ng/l-Bereich. Durch den Einsatz
von oberflächenreichen, wasserunlöslichen und lipophilen
Stoffen wird eine ausreichende Adsorption der organischen
Schadstoffe erreicht. Als derartige Adsorptionsmittel sind
kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel wie Aktivkoks,
Aktivkohle, Herdofenkoks und Silikate wie Bleicherde,
Kieselgur geeignet. Der Verteilungskoeffizient der
PCDD/PCDF zwischen Aktivkohle und der wäßrigen Phase
(Koc=CKohle/CWasser) liegt zwischen 105 und 108.
Vorzugsweise wird das Adsorptionsmittel in feinteiliger
Form in der Waschflüssigkeit dispergiert. Es wird eine
besonders große und für die Schadstoffe leicht zugängliche
Oberfläche erreicht. Hierbei erweisen sich
Suspensionsdichten von 5-10 Massen-% bei einem
Partikeldurchmesser der Aktivkohle von ca. 50 µm als
geeignet.
Es ist jedoch auch möglich, daß das Adsorptionsmittel in
dem Kreislauf in einem Bett gehalten wird. Hierbei erfolgt
das Waschen des Abgases mit einer klaren Waschflüssigkeit.
Die Aktivkohle wird in körniger Form mit einer Korngröße
von z. B. 1-2 mm Korngröße in dem Bett mit einer Schichthöhe
von 1-3 m im Kreislauf angeordnet. Die
Filtergeschwindigkeit sollte im Bereich von 4 m/h liegen.
Beim Durchtritt der Kreislaufflüssigkeit durch das
Aktivkohlebett werden die organischen Schadstoffe von der
Aktivkohle adsorbiert.
Schließlich ist es auch möglich, daß die Aktivkohle statt
in Bettform auch pulverförmig, vorzugsweise mit Korngrößen
< 100 µm, als Anschwemmfilter eingesetzt wird.
Vom Ansatz her eignen sich alle die im Kraftwerksbereich
bekannten Verfahren der Kondensatentölung für die hier
anstehenden Probleme.
Üblicherweise werden bei Vorhandensein anorganischer
Schadstoffe in einem Abgas diese in mindestens einem
Waschschritt mit Hilfe einer Waschflüssigkeit entfernt.
Hierbei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das
Adsorptionsmittel zur Entfernung der organischen
Schadstoffe in die Waschflüssigkeit für die Entfernung
anorganischen Schadstoffe dispergiert wird.
Üblicherweise erfolgt bei Müllverbrennungsanlagen die
Entfernung der anorganischen Schadstoffe dadurch, daß
zunächst die Schadstoffe wie HCl, HF unter sauren
Bedingungen ausgewaschen werden und dann das Schwefeldioxid
unter Zugabe eines sulfatbildenden Additivs unter neutralen
Bedingungen ausgewaschen wird.
Bei dieser Verfahrensführung ist es von Vorteil, daß das
Adsorptionsmittel zur Adsorption der organischen
Schadstoffe der im Kreislauf geführten Waschflüssigkeit für
den Neutralwäscher zugesetzt wird.
Hierbei werden aus dem Kreislauf Sulfat und beladenes
Adsorptionsmittel, insbesondere Aktivkoks, zusammen
abgezogen. In diesem Fall muß das beladene
Adsorptionsmittel in geeigneter Weise von den anderen
unlöslichen Bestandteilen der Kreislaufflüssigkeit, in der
Hauptsache Gips bei Einsatz eines calciumhaltigen Additivs,
abgetrennt werden. Die Abtrennung kann auf Grundlage der
unterschiedlichen Dichten oder unterschiedlichen
Benetzbarkeiten der Oberflächen erfolgen.
Da durch die Temperaturabsenkung eine Kondensation des als
Waschflüssigkeit verwendeten Wassers stattfindet, muß
dieses Überschußwasser ggf. zusammen mit dem in ihm
dispergierten Adsorptionsmittel im Falle der getrennten
Waschstufe abgezogen werden.
Falls es erforderlich ist, kann der Waschflüssigkeit für
die Entfernung organischer Schadstoffe ein Tensid zur
Erhöhung der Benetzung zugesetzt werden.
Bei der getrennten Wäsche mit der Waschflüssigkeit für das
Entfernen der organischen Schadstoffe kann es zweckmäßig
sein, daß dem Waschschritt eine Tröpfchenabscheidung in
einem Naßelektrofilter folgt.
Das erfindungsgemäß zur PCDD/PCDF-Adsorption genutzte und
aus dem Waschkreislauf ausgeschleuste beladene
Adsorptionsmittel muß umweltneutral entsorgt werden. Im
Falle der Verwendung von einem kohlenstoffhaltigen
Adsorptionsmittel kann das beladene Adsorptionsmittel der
das Abgas erzeugenden Feuerungsanlage zugeführt werden.
Ggf. ist die PCDD/PCDF-Belastung der Aktivkohle zunächst
durch thermische Behandlung unter Luftmangelbedingungen zu
zerstören.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll in zwei
Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher
erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 das Fließbild einer Müllverbrennungsanlage mit
nachgeschalteter 3-stufiger Rauchgaswäsche und
Fig. 2 das Fließbild einer Müllverbrennungsanlage mit
nachgeschalteter 2-stufiger Rauchgaswäsche.
Einer Müllverbrennungsanlage 1 mit Rostfeuerung 2 wird Müll
M zugeführt. Aus der Müllverbrennungsanlage werden bei 3
und 4 Schlacke bzw. Staub abgezogen. Das die
Müllverbrennungsanlage beispielsweise mit 300°C
verlassende Rauchgas R wird in einer Quenche 5 durch Zugabe
von Wasser weiter abgekühlt und der in ihm enthaltene
Flugstaub in einem Staubabscheider 6 abgeschieden. In einem
sauren Wäscher 7 (z. B. pH = 1) wird eine Waschlösung in
einem Waschkreislauf 8 gefahren um HCI und HF abzuscheiden.
Nach Tropfenabscheidung 9 wird das Rauchgas in einen
Neutralwäscher 10 (z. B. pH = 6,5) eingeführt, in dem
mittels einer in einem Waschkreislauf 11 gefahrenen
Waschflüssigkeit das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid
sowie verbleibende Reste von HCl und HF abgeschieden
werden.
Aus den Kreisläufen 8 und 11 werden Waschflüssigkeiten über
Leitungen 12 bzw. 13 abgezogen und einer an sich bekannten
und nur als Block 14 dargestellter Einrichtung zur
Wasseraufbereitung und Eindampfung/Destillation zugeführt.
Da dem Waschkreislauf 11 bei 15 ein Additiv zur Einbindung
des Schwefels zugeführt wird, wie z. B. NaOH/Ca (OH)2 wird
in dem Neutralwäscher ein Sulfat gebildet, insbesondere
Gips. Bei Durchlauf durch die beiden Wäscher wird das
Rauchgas von z. B. 140°C auf 70°C am Ausgang des dem
Wäscher 10 nachgeschalteten Tropfenabscheider 16 auf 70°C
abgekühlt.
Dieses Rauchgas tritt in einen Kondensator 17 mit
zugeordnetem Waschflüssigkeitskreislauf 18 ein, der neben
der Kreislaufpumpe 19 noch einen mit einem Kühlmittel
beaufschlagten Kühler 20 aufweist. Der Kondensator 17 ist
als Sprühwäscher ausgebildet, und die Waschflüssigkeit wird
durch den Kühler 20 gekühlt. Bei der gezeigten
Ausführungsform wird die Temperatur des bereits
wasserdampfgesättigt von dem Neutralwäscher 10 kommenden
Abgases um ca. 20°C abgesenkt, so daß eine entsprechende
Wassermenge in dem Kondensator kondensiert. Die
Kreislaufflüssigkeit besteht aus einer bei 21 zugeführten
wäßrigen Aktivkohlepulver-Suspension von z. B. 5-10 Massen-%
bei einem Partikeldurchmesser der Aktivkohle von ca. 50 µm.
Überschüssiges Wasser und ein Teil der Aktivkohlepartikeln
werden kontinuierlich über Leitung 22 abgezogen und einem
Hydrozyklon 23 zugeführt. Der Unterlauf des Zyklons 23 wird
über Leitung 24 zum Kondensator zurückgeführt, während der
Oberlauf über Leitung 25 einer Abwasseraufbereitung 26
zugeleitet wird.
Dem Kondensator 17 ist ein Naßelektrofilter 27
nachgeschaltet, dessen Abwasserstrom über Leitung 28
ebenfalls der Abwasseraufbereitung 26 zugeführt wird. Das
vergleichsweise salzarme Abwasser der Abwasseraufbereitung
26 wird über Leitung 29 der sauren Waschstufe 7 zugeführt;
(es ist auch möglich dieses Abwasser als Zusatzwasser der
neutralen Waschstufe zuzuführen und Überschußwasser über
Leitung 30 der Aufbereitungseinrichtung 14 zuzuleiten).
Aus der Wasseraufbereitung 26 kann das mit Dioxin beladene
Aktivkokspulver beispielsweise über Leitung 31 dem Müll 5
zugesetzt und damit in der Müllverbrennungsanlage 1
entsorgt werden. Es ist aber auch möglich, über Leitung 32
den Aktivkoks und ggf. abgeschiedene Schwermetalle dem
Hydroxidfilterkuchen der Waschwasseraufbereitung 14
zuzugeben, wodurch eine gegenseitige Stabilisierung und
gemeinsame Entsorgung möglich wird.
In der Fig. 1 ist bei 33 dargestellt, daß anstelle einer
Aktivkokspulver-Suspension die Abscheidung von PCDD/PCDF
auch erreicht werden kann, wenn in dem Kreislauf 18 wie in
vorstehender Weise beschrieben, ein Bettfilter oder ein
Anschwemmfilter angeordnet ist.
Bei der Verfahrensführung gemäß der Fig. 2 erfolgt keine
gesonderte Wäsche des Rauchgases zur Entfernung der
organischen Schadstoffe, sondern das Adsorptionsmittel z. B.
Aktivkokspulver wird dem Waschflüssigkeitskreislauf 18 bei
15 und/oder dem Waschflüssigkeitskreislauf 8 des sauren
Wäschers 7 bei 15′ zugegeben.
Aus der Wasseraufbereitung 14 kann ein Gemisch von Gips und
Aktivkoks abgezogen und der Zementindustrie zugeführt
werden. Es ist jedoch auch möglich, den Aktivkoks in
geeigneter Weise von den anderen unlöslichen Bestandteilen,
die der Wasseraufbereitung 14 zugeführt werden,
abzutrennen. Die Abtrennung vom Gips kann z. B. durch
Flotation erfolgen.
Im Verfahrensfließbild gemäß Fig. 2 ist weiterhin ein
Wärmetauscher 34 vor dem auch in der Fig. 1 vorhandenen
Saugzug 35 eingeschaltet, um -falls dies für erforderlich
gehalten wird- die Temperatur vor Kamin auf 120°C zu
erhöhen. Dabei kann es weiterhin zweckmäßig sein, dem
Wärmetauscher 34 ein Gebläse 36 in der aus der Fig. 2
ersichtlichen Weise parallel zu schalten.
Schließlich soll angemerkt werden, daß evtl. zur
Entstickung in der Feuerungsanlage 1 das sogenannte SNCR-
Verfahren unter Zugabe von Ammoniak oder ähnlichen
Verbindungen eingesetzt werden kann oder nach Durchführung
der Wäsche zur Entfernung der organischen Schadstoffe das
sogenannte SCR-Verfahren eingesetzt werden kann.
Claims (10)
1. Verfahren zum Abscheiden organischer Schadstoffe,
insbesondere polyhalogenierter aromatischer
Verbindungen, aus einem Abgas, insbesondere Rauchgas
einer Müllverbrennungsanlage, durch Adsorption an einem
Adsorptionsmittel,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abgas mit einer im Kreislauf geführten
Waschflüssigkeit gewaschen und die in der
Waschflüssigkeit gelösten organischen Schadstoffe in
einer Flüssig-Fest-Adsorption von dem Adsorptionsmittel
adsorbiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Adsorptionsmittel kohlenstoffhaltige
Adsorptionsmittel, wie Aktivkoks, Aktivkohle,
Herdofenkoks und Silikate wie Bleicherde, Kieselgur
eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Adsorptionsmittel in feinteiliger Form in der
Waschflüssigkeit dispergiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Adsorptionsmittel in dem Kreislauf in einem
Bett gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktivkohle pulverförmig als Anschwemmfilter
eingesetzt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem anorganische Schadstoffe in dem Abgas in
mindestens einem Waschschritt mit Hilfe einer
Waschflüssigkeit entfernt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Adsorptionsmittel zur Entfernung der
organischen Schadstoffe in die Waschflüssigkeit
für die Entfernung anorganischer Schadstoffe
dispergiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zunächst
anorganische Schadstoffe unter sauren Bedingungen
ausgewaschen und dann Schwefeldioxid unter Zugabe eines
sulfatbildenden Additivs unter neutralen Bedingungen
ausgewaschen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Adsorptionsmittel zur Adsorption der
organischen Schadstoffe der im Kreislauf geführten
Waschflüssigkeit für den Neutralwäscher zugesetzt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Waschflüssigkeit für die Entfernung organischer
Schadstoffe ein Tensid zur Erhöhung der Benetzung
zugesetzt wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei getrennter Wäsche mit der Waschflüssigkeit für
das Entfernen der organischen Schadstoffe dem
Waschschritt eine Tröpfchenabscheidung in einem
Naßelektrofilter folgt.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das aus dem Waschkreislauf ausgeschleuste beladene
kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel der das Abgas
erzeugenden Feuerungsanlage zugeführt wird.
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