Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Weiterentwicklung und verfahrenstechnische Optimierung der Biopolder-Technologie zur Abtrennung von Schwermetallen aus Kl\u00e4rschl\u00e4mmen. Mittels Elution und anschlie\u00dfender Refixierung der Metalle aus dem Eluat an Eisenoxid (H\u00e4matit) sollen die Schl\u00e4mme soweit aufbereitet werden, dass diese im Sinne des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes (KrW\/AbfG) wiederverwertet werden k\u00f6nnen. Das verwendete Eisenoxiderz bleibt auch nach dem Einsatz verh\u00fcttungsf\u00e4hig und kann von Stahlerzeugern eingesetzt werden (R\u00fccknahmegarantien liegen vor).<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Biopolder-Technologie ist ein Abfallbehandlungsverfahren, mit dem schadstoffbelastete Kl\u00e4rschl\u00e4mme so weit aufbereitet werden, dass diese nach der Behandlung im Sinne des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes (KrW\/AbfG) wiederverwertet werden k\u00f6nnen.
\nPrinzipiell sind Biopolder Erdbecken, in denen belastete Kl\u00e4rschl\u00e4mme (z. B. Schwermetalle, Organika) gezielt durch folgende Verfahrensschritte, unter Nutzung nat\u00fcrlicher geo-\/biochemischer Prozesse CO2-neutral und ohne Einsatz zus\u00e4tzlicher Energiequellen aufbereitet werden. Folgende Verfahrensschritte sollten gleichzeitig erfolgen:
\n– Beschleunigter mikrobiologischer Abbau toxikologisch wirkender organischer Schlamminhaltsstoffe durch Einsatz von spezifisch adaptierten Mikroorganismen und Pflanzen.
\n– Abtrennung der Schwermetalle aus der Kl\u00e4rschlammschicht durch gezielte Mobilisierung und Elution. Die eluierten Schwermetalle sollen in einer Einsenerzschicht fixiert werden. Es war vorgesehen, die Eisenerzsch\u00fcttung nach der Behandlung inklusive Schwermetallanreicherung zu verh\u00fctten.
\nDurch die Biopolderbewirtschaftung (Bepflanzung, Be- und Entw\u00e4sserung, Bel\u00fcftung) wird die Mineralisierung beschleunigt. Es kommt bei diesem Vererdungsprozess zur Strukturbildung im Kl\u00e4rschlamm und zu einer Ver\u00e4nderung der organischen Substanz in Richtung humusartiger Konsistenz.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Wesentliche Ergebnisse der Entwicklung eines Verfahrenskonzeptes zur Schwermetallabtrennung aus Kl\u00e4rschl\u00e4mmen f\u00fcr den Einsatz der Biopolder-Technologie sind:
\n\u00b7 Kl\u00e4rschl\u00e4mme verhalten sich in Hinsicht auf eine Metallbindung sehr differenziert, daher gibt es kein allgemeing\u00fcltiges Elutionsverfahren.
\n\u00b7 Zur Elution eignen sich nur zum gro\u00dfen Teil vererdete Kl\u00e4rschl\u00e4mme.
\n\u00b7 Mit dem Elutionsmittel Wasser sind f\u00fcr die Schwermetallelution geogene Zeitr\u00e4ume anzusetzen.
\n\u00b7 Relevante Elutionsraten der Schwermetallionfracht werden nur bei \u00dcberschreitung der Pufferkapazit\u00e4t der Schl\u00e4mme erreicht, d. h. je niedriger der pH-Wert, desto gr\u00f6\u00dfere Elutionsausbeuten sind zu erwarten.
\n\u00b7 Die Elution wird nur unter Einsatz speziell ausgew\u00e4hlter Elutionsmittel, die dann die Rentabilit\u00e4t des Verfahrens wesentlich beeinflussen, m\u00f6glich.
\n\u00b7 Von den untersuchten Elutionsmittel ist Zitronens\u00e4ure das effektivste Elutionsmittel. Etwa vergleichbare Resultate werden nur noch mit Salzs\u00e4ure bzw. Salzs\u00e4ure\/Eisen(III)chlorid erzielt, deren Handhabung jedoch aus verfahrenstechnischer Sicht als schwieriger zu bewerten ist.
\n\u00b7 Die Beurteilung der mikrobiellen Aktivit\u00e4t bez\u00fcglich des Abbaupotentials organischer Schadstoffe durch die Bestimmung der DH-Aktivit\u00e4t und der DMSO-Reduktionsrate neben der Gesamtkeimzahl ist m\u00f6glich und notwendig.
\n\u00b7 Die Verringerung des pH-Wertes auf f\u00fcr die Schwermetallelution interessante Werte vermindert bei allen untersuchten Elutionsmitteln die Gesamtkeimzahl erheblich.
\n\u00b7 Organische S\u00e4uren haben aber nur eine schwach negative oder sogar positive Wirkung auf die DH-Aktivit\u00e4t und DMSO-Reduktionsrate.
\n\u00b7 Mikrobielle Laugung (Leaching) der Kl\u00e4rschl\u00e4mme f\u00fchrt zu einer m\u00e4\u00dfigen Erh\u00f6hung der Schwermetallelution. Besonders Pb und Dc werden eluiert. Die DH-Aktivit\u00e4t und die DMSO-Reduktionsrate sinken signifikant, deshalb ist unter \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Gr\u00fcnden ein gro\u00dftechnischer Ein-satz fragw\u00fcrdig.
\n\u00b7 Die Metallionenabscheidung aus den Eluaten wurde an H\u00e4matit (mauretanisches Tazadit) und einem speziellen Sortionsmittel auf Basis Eisenoxidhydrat (FerroSorp) untersucht.
\n\u00b7 Beide Oxide sorbieren Schwermetalle in einem Arbeitsbereich = 5 gut, das Sorptionsverhalten folgt der Langmuir-Isotherme.
\n\u00b7 Das FerroSorp mit der wesentlich gr\u00f6\u00dferen spezifischen Oberfl\u00e4che bindet eine deutlich gr\u00f6\u00dfere Metallionenfracht als das H\u00e4matit.
\n\u00b7 F\u00fcr H\u00e4matit ergibt sich geordnet nach fallender Bindungskapazit\u00e4t als Sorptionsabfolge:
\n Cu2+ > Pb2+ > Ni2+ > Zn2+ >> Cd2+.
\n\u00b7 Die Kl\u00e4rschlammeluate konnten abgereichert werden, wenn der pH-Wert der Metallsalzl\u00f6sungen =5, optimal im Neutralbereich liegt
\n\u00b7 Aus Eluaten, die unter Verwendung von Komplexbildnern wie Zitronens\u00e4ure hergestellt wurden, las-sen sich keine Metallionen auf dem H\u00e4matit sorbieren.
\n\u00b7 Unter Verwendung von Silow\u00e4ssern wurde keine akzeptable Metallionenelution erreicht. Die Metallionenabscheidung auf dem Erz war aus derartigen W\u00e4ssern m\u00f6glich.
\n\u00b7 Aus Meerwasser als Eluent lassen sich die Metallionen schlechter als aus Elutionen mit 0,1 N HCI (neutralisiert auf Ph 5) aus dem Erz abscheiden.
\n\u00b7 Einer Umsetzung der Versuchsergebnisse in ein gro\u00dftechnisches Biopolderverfahren stehen bei derzeitigem Kenntnisstand entgegen:
\n– die mangelhafte Eluierbarkeit frischer Kl\u00e4rschl\u00e4mme
\n– wirtschaftliche, \u00f6kologische u. sicherheitstechn. Aspekte (0,1 N HCI od. \u00e4hnlich saure Elutionsmittel)
\n– Behinderung der mikrobiellen Aktivit\u00e4t durch die Elutionsmittel und damit wahrscheinlich eine Verz\u00f6gerung des Abbaus organischer Schadstoffe.
\n– Die Notwendigkeit der Teilneutralisation der Eluate f\u00fcr die Erzpassage und die mit diesem Verfahrensschritt verbundene Aufsalzung der im Kreislauf einzusetzenden Eluatw\u00e4sser.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Biopolder-Verfahren eignet sich nicht zur Entgiftung frischer Kl\u00e4rschl\u00e4mme.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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