14 Jahre Hydroxidschlamm ein Erfahrungsbericht

Transkript

1 14 Jahre Hydroxidschlamm ein Erfahrungsbericht Referent: Walter Furgler Geschäftsführer KVA Linth ZAR Informationsveranstaltung «Erfolgreiche Ressourcenstrategie» 24. Oktober 2014, Solothurn / Zuchwil

2 Standortinformationen Präsentation kva linth 2

3 Standortinformationen Tonnen Kehricht MWh Elektrische Energie MWh Fernwärmeabgabe Tonnen Eisenschrott 616 Tonnen NE-Metalle Tonnen Schlacke Tonnen gewaschene Flugasche Tonnen Hydroxidschlamm Präsentation kva linth 3

4 FLUWA die Flugaschenwäsche Ziele: Entgiftung der Flugasche -> gewaschene Asche wird als «schlackeähnlicher» Reststoff deponiert Aufkonzentrierung der Schwermetalle im Schlamm der Abwasseranlage («Hydroxidschlamm») Voraussetzungen: Nasse Rauchgasreinigung inkl. Quecksilberabscheidung aus dem Quenchwasser Abwasserbehandlungsanlage und leistungsfähiger Vorfluter Technische Voraussetzungen waren nach Umbau der KVA Linthgebiet in den Jahren erfüllt -> Inbetriebnahme der FLUWA im Jahr 2000 Präsentation kva linth 5

5 FLUWA Verfahrensschritte Schritt 1: Extraktion der im sauren Milieu mobilisierbaren Metalle Flugasche wird mit saurem und basischem Wasser aufgeschlämmt (vermischt) Rührkesselkaskade führt zu optimaler Verweilzeit und Reaktionsbedingungen Die Säure aus dem Wäscherabstoss ermöglicht Extraktion der Schwermetalle (Blei, Cadmium, Kupfer, Zink) in der Flugasche Calcium aus der Flugasche und das Sulfat aus dem Wäscherabstoss reagiert zu Suspension Präsentation kva linth 7

6 FLUWA Verfahrensschritte Schritt 2: Trennung von metallentfrachtetem Feststoff (ca. 60% TS ab VBF) und metallhaltigem Filtrat Suspension enthärtetes 3 m 3 /h Tuchwäsche Vakuumpumpe SM-armer Filterkuchen Filtrat m3/h c[zn] = 3-12 g/l Präsentation kva linth 8

7 FLUWA-Verfahrensschritte Schritt 3: Abwasserbehandlung Ausfällung von Schwermetallhydroxiden und in der Fällungsstufe Filtrat wird im Neutralisationsbehälter mit Zugabe von Kalkmilch auf den optimalen Fällungs- ph-wert angehoben. Schwermetalle werden als Metallhydroxide ausgefällt Neutralisationsfällung Wasserpegel Sedimentationsbehälter Schlammpegel Abwasser Membranfiltration, Endneutralisation, Ionentauscher, Vorfluter Hydroxidschlamm--Gemisch 2-3 g Feststoff / Liter Präsentation kva linth 9

8 FLUWA Verfahrensschritte Schritt4: Entwässerung des schwermetallhaltigen Dünnschlamms in der Filterpresse Präsentation kva linth 11

9 FLUWA Massen- und Stoffflüsse 50% der Abschlämmung aus der Rauchgasreinigung -> FLUWA Flugasche t/a FLUWA Gewaschene Asche Hydroxidschlamm Filtrat Kalkmilch Saurer Wäscherabstoss m 3 /a Neutralisation/ABA Basischer Wäscherabstoss m 3 /a Präsentation kva linth 12

10 Neutralisation Massen- und Stoffflüsse 50% der Abschlämmung aus der RGR -> Neutralisation Flugasche t/a Kalkmilch Saurer Wäscherabstoss m 3 /a Neutralisation/ABA Hydroxidschlamm Basischer Wäscherabstoss m 3 /a Präsentation kva linth 13

11 Gesamtprozess Massen- und Stoffflüsse 50% der Abschlämmung aus der Rauchgasreinigung -> FLUWA 50% der Abschlämmung aus der RGR -> Neutralisation Überschuss an (saurem) Wasser im Verhältnis zum Feststoff! Flugasche t/a FLUWA Filtrat Gewaschene Asche Hydroxidschlamm Kalkmilch Saurer Wäscherabstoss m 3 /a Neutralisation/ABA Hydroxidschlamm Basischer Wäscherabstoss m 3 /a Präsentation kva linth 14

12 Hydroxidschlamm Inhaltsstoffe* * Analysenresultate der Spaltag / Alab AG Weiss bis gelblich gefärbter Feststoff, nach Entwässerung an Filterpresse ca % TS «Metallhydroxid-Probe» «-Probe» Hydroxidschlamm, ein Sekundärrohstoff mit stark schwankender Zusammensetzung! Präsentation kva linth 15

13 Alternative 1: Der SAM*-Prozess *SAM = Selektive Abscheidung von Metallen Wertschöpfung durch Gewinnung von Zinksulfatlösung aus dem Filtrat der Flugaschenwäsche Entsorgung von gemeinsam mit der gewaschenen Flugasche bzw. Schlacke Gewaschene Asche Flugasche t/a FLUWA Kalkmilch / TMT 15 Saurer Wäscherabstoss m 3 /a Filtrat Neutralisation/ABA Hydroxidschlamm Basischer Wäscherabstoss m 3 /a SAM-Anlage* Zinksulfat Präsentation kva linth 16

14 Selektive Abscheidung von Metallen (SAM) : Anteilige Aufbereitung von FLUWA-Filtrat mit dem SAM-Verfahren Beispiel Verfahrensstufe «SAM 2»: Konzentrierungsstufe am Kationenaustauscher Aber überaus komplexe Verfahrenstechnik! Präsentation kva linth 17

15 Selektive Abscheidung von Metallen (SAM) Fazit aus dem Betrieb des SAM-Verfahrens Komplexe Verfahrenstechnik: keine Abwassertechnik, sondern (chemische) Produktion Hoher Personal- und Analysenaufwand (Prozessanalytik, Qualitätskontrolle) Keine Verwertungsmöglichkeit in CH Hohe Transportkosten (ca. 12 Gew.-% Zink, 88 Gew.-% verdünnte Schwefelsäure) Verwaltungsaufwand (Notifizierung + Sicherheitsleistungen), da Sonderabfall Keine Wertschöpfung, stattdessen Entsorgungskosten zwischen 85.- und SFr./t Kaum Einfluss auf Reststoffmengen, da nur anteilige Aufbereitung des FLUWA-Filtrats Geringe Akzeptanz bei Geschäftsleitung und Personal -> Stilllegung des Verfahrens im Jahr 2008 Positiv: Anstoss zu weiteren F&E-Aktivitäten Pilotierung der Zink-Elektrolyse in einer KVA Pilotversuche zur Solventextraktion von Zink (Forschungsprojekt E101*) Vorstufe zur Flurec-Anlage in der KVA Zuchwil * Forschungsprojekt E101 gefördert vom Bayerischen Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen sowie der Techform Engineering AG, Embrach Präsentation kva linth 19

16 Alternative 2: Umlufttrocknung Flugasche t/a FLUWA Filtrat Gewaschene Asche Hydroxidschlamm Kalkmilch Saurer Wäscherabstoss m3/a Neutralisation/ABA Hydroxidschlamm Basischer Wäscherabstoss m3/a Präsentation kva linth 20

17 Alternative 2: Umlufttrocknung Flugasche t/a FLUWA Filtrat Gewaschene Asche Hydroxidschlamm Kalkmilch Saurer Wäscherabstoss m3/a Basischer Wäscherabstoss m3/a Neutralisation/ABA Hydroxidschlamm Reduktion der Reststoffmenge durch Umlufttrocknung Präsentation kva linth 21

18 Alternative 2: Umlufttrocknung 2008 Inbetriebnahme der Umlufttrocknung Abwurfschacht mit Ableitblechen unter Filterpresse Abluftkanal Trocknungsmulde mit Lochboden Zuluftkanal Trockner mit Kondensationsund Heizstufe Präsentation kva linth 22

19 Alternative 2: Umlufttrocknung Fazit aus dem Betrieb der Umlufttrocknung Hoher Unterhaltsaufwand: Staubproblematik, häufige Filterwechsel Ungleichmässige Trocknung: Restfeuchte abhängig von gleichmässiger Befüllung der Mulde Logistikeinfluss: Effektive Trockenzeit von externen Faktoren (Abholung) abhängig Erhöhter Transportaufwand: Mehr Transporte, da kleinere Trocknungsmulden (20 <-> 40 m 3 ) Präsentation kva linth 25

20 Auswirkung der Massnahmen zur Schlammreduktion Schlammmenge [t/jahr] 1400 Schlammmenge in kg/t Kehricht «FLUWA» «SAM» Schlammtrocknung SAM: Minimaler Einfluss Trocknung: Verringerung der jährlichen Schlammmenge um ca. 20 % Präsentation kva linth 0 26

21 Hydroxidschlamm - weitere Inhaltsstoffe Chloridgehalt als Kriterium für Verwertung im Hüttenbetrieb Präsentation kva linth 27

22 Hydroxidschlammaufbereitung Alternativen? Voraussetzungen für optimale Verwertung von Hydroxidschlamm: Optionen: Verfahren zur Schlammbehandlung Reduktion der Reststoffmenge (TS) Erhöhung Zinkgehalt Reduktion Chloridgehalt Reduktion Sulfatgehalt Kerzenfiltration (Optimierte) Muldentrocknung Schneckenpresse / Bandtrocknung Trommeltrocknung Rollfit (Heisse Filterpresse + Waschschritt) Prozessführung Verdünnungsschritt vor Filtration Separation von - und Hydroxidschlamm in der ABA Annahme von Fremdasche +/ Weitere Bewertungskriterien sind Investition, Techn. Komplexität, Unterhaltsaufwand sowie Risiken Präsentation kva linth 28

23 Pilotierung Rollfit Mögliche Prozessparameter auf Grundlage der Pilotierung: Plattentyp Trocknungszeit End-TS PP-Membranplatten, Kuchendicke 30 mm 6 h 60 % PP-Membranplatten, Al-Heizplatten, Kuchendicke 25mm 4 h 75 % Beeinflussung des Chloridgehalts im Hydroxidschlamm durch Kuchenwäsche: Probe TS [Gew.-%] Chlorid [Gew.-%] Filtration 33,7 6,0 Filtration / Trocknung / Waschen 76,7 2,9 Chloridgehalt [g/l] Ablauf t=0 min Ablauf t=1 min Ablauf t=2 min Ablauf t=4 min Ablauf t=5 min Spülzeit Präsentation kva linth 30

24 Ausblick Beitritt als Donator zum ZAR aus folgenden Überlegungen: Angestrebte Entsorgungskosten von 250 SFr. pro Tonne Hydroxidschlamm Wertschöpfung in der Schweiz Langfristige Entsorgungssicherheit für KVA-Betreiber Präsentation kva linth 32