Termisk desorption Översiktlig metodbeskrivning

Vid termisk desorption (även benämnd termisk avdrivning) placeras det förorenade materialet i en cylinderformad vanligtvis roterande ugn. Uppvärmning sker direkt eller indirekt. Vid direkt uppvärmning leds en varm gas/ånga från t ex en oljebrännare genom det förorenade materialet. Vanligare är indirekt uppvärmning, t ex genom att en skruvformad borr i vilken uppvärmd olja/vätska cirkulerar bearbetar det förorenade materialet. Värmetillförsel kan också ske genom att det förorenade materialet under rotation bringas i kontakt med elektriskt

uppvärmda metallplattor.

Uppvärmningen av materialet medför att de organiska föroreningsämnena förångas och avdrivs från materialet. Vanligtvis sker avdrivningen i temperaturintervallet 100-800 o_{C. Av-} drivna kolväten kan antingen ”koncentreras upp” i ett filter (t ex filter av aktivt kol eller zeolit) eller destrueras i en s k efterbrännkammare. I det senare fallet är termisk desorption snarare att betrakta som en ”destruktionsmetod” än en ”koncentrationsmetod” och skillnaden mellan konventionell förbränning och termisk desorption nästintill obefintlig.

Flertalet kolväten destrueras vid en förbränningstemperatur av 900 o_{C. Uppehållstiden i en} efterbrännkammare skall enligt gällande EU-direktiv om förbränning av avfall vara minst 2 sekunder. Vidare föreligger vissa minimikrav på syrgashalt m m. För att destruera hög- klorerade dioxiner erfordras i allmänhet en förbränningstemperatur överstigande 1000 o_C. Förbränning beskrivs närmare i separat kapitel.

Vid behandling av flyktiga metaller (t ex kvicksilver) används inte efterbrännkammare, stället omhändertas den avdrivna gasen i ett filter.

Anläggningar för termisk desorption kan vara mobila eller fasta. Metoden kan således tillämpas både on site och ex situ vid fasta behandlingsanläggningar. Förbehandlingen om- fattar i allmänhet torrsiktning och avskiljning av grova partiklar, stenar/block, avfallsrester m.m.

Styrande faktorer

De faktorer som styr resultatet vid termisk desorption är bl a:

x Det förorenade materialets kornstorleksfördelning, vattenkvot och föroreningsinnehåll.

x Det förorenade materialets innehåll av klorider och klorerade kolväten.

Behandlingsmetodens ”tolerans” för olika jordartstyper, föroreningssammansättning m m varierar mellan olika anläggningstyper. Det är således svårt att redovisa några generella uppgifter på vad som kan behandlas respektive inte behandlas. Termisk avdrivning bedöms som metod vara tillämpbar på i stort sett alla jordartstyper. För vissa anläggningar gäller dock att det behandlade materialets innehåll av kohesionsjord (lera och silt) ej bör överstiga 20-30 %. Vidare bör storleken hos enskilda partiklar ej överstiga 25-50 mm.

Figur 3-4: Exempel på anläggning för termisk desorption med efterbrännkammare (Källa: US EPA)

Projektering och systemdesign

För att kunna projektera en behandlingskampanj baserad på termisk avdriving kan bänk- och pilotskaleförsök behöva genomföras på representativt material från det förorenade området. Det förorenade materialet bör vidare karaktäriseras med avseende på:

x pH-värde

x Kornstorleksfördelning med särskilt fokus på ler- och siltinnehåll samt innehåll av grövre partiklar.

x Föroreningens sammansättning med särskilt fokus på innehåll av klorider eller klorerade kolväten samt flyktiga metallelement.

Utöver ovanstående bör en riskbedömning göras avseende uppkomsten av högklorerade dioxiner/furaner. Dioxinbildning sker främst i temperaturintervallet 550-650 o_{C. Enklare} dioxiner förbränns vid ”normala” förbränningstemperaturer kring 900 oC. Föreligger risk för uppkomst av högklorerade dioxiner måste efterbrännkammarens temperatur justeras till ett högre intervall, t ex 1000-1100 o_{C, vilket medför väsentlig högre energiåtgång och stigande} behandlingskostnader. Föreligger kvicksilver eller arsenik i höga halter i det förorenade materialet måste behandlingsprocessen anpassas till detta genom t ex applicering av filterutrustning för rening av utgående gas/ånga.

Den behandlade jorden är i allmänhet uppvärmd och bör efter genomförd behandling transporteras till en upplagsplats för avsvalning.

Rökgaser från efterbrännkammare kan i allmänhet inte omgående släppas ut till atmo- sfären utan måste dessförinnan ledas via en värmeväxlare till en rökgaskylare och vidare via ett kombinerat stoft- och reaktorfilter till en våtskrubber innan det via en skorsten släpps ut till atmosfären.

Avdrivningsanläggningen bör vara instrumenterad för kontinuerlig registrering av: x CO, SO2, HCl, CO2, H2O, NO, och TOC i utgående rökgaser från anläggningens

efterbrännkammare.

x Temperatur i rotationsugn och efterbrännkammare x O2 i efterbrännkammare

Ovanstående utgör ”standardparametrar” som erfordras för processövervakning. För den enskilda anläggningen kan ytterligare parametrar tillkomma på grund av gällande skydds- föreskrifter, villkor i miljötillstånd m m.

Tillämpning

Metoden tillämpas on site eller i fasta behandlingsanläggningar på uppgrävda förorenade jord- eller sedimentmassor. Föroreningar som bedöms kunna behandlas framgångsrikt och där dokumenterat goda resultat föreligger från ett stort antal anläggningar är bl a:

x Halogenerade och icke-halogenerade VOC och semi-VOC x PCB

x Pesticider x Dioxiner/furaner

x Flyktiga metaller (t ex arsenik och kvicksilver)

Även cyanider och organiska metallföreningar bedöms vara behandlingsbara med termisk desorption.

Kontroll av behandlingsresultat

Behandlingsresultatet kontrolleras genom provtagning/analys före respektive efter genomförd behandling. I det fall klorerade kolväten eller kloridhaltiga kolväteförorenade jordar behandlas provtas utgående rökgaser och eventuellt också det behandlade materialet m a p dioxiner/ furaner. Detta för att säkerställa att de dioxiner/furaner som eventuellt uppkommit i samband med uppvärmningsprocessen har destruerats i anläggningens efterbrännkammare.

Begränsningar och kända negativa effekter

Metoden är enbart tillämpbar på organiska föroreningsämnen och flyktiga metaller. Metoden är ej tillämpbar på icke-flyktiga metallföroreningar.Vid behandling av jordar/material som förorenats av klorerade kolväten (eller som innehåller klorider i kombination med kolväte- förorening) föreligger risk för uppkomst av dioxiner/furaner. Dioxiner/furaner bildas vid avdrivningstemperaturer överstigande 300 o_{C. Dioxinbildningen kulminerar i allmänhet inom} temperaturintervallet 550-650 o_{C. Enklare dioxiner/furaner kan destrueras redan vid en} förbränningstemperatur av 900 o_{C, medan destruktion av högklorerade dioxiner/furaner} erfordrar en förbränningstemperatur överstigande 1000 oC.

Närbesläktade metoder

Med termisk desorption närbesläktade behandlingsmetoder är bl a en rad in situ-metoder som också är baserade på uppvärmning och avdrivning/insamling av i huvudsak flyktiga eller halv- flyktiga organiska föreningar, med eller utan efterföljande förbränning/destruktion:

x Elektrisk markuppvärmning (t ex six-phase soil heating) x Radio frequency heating

x Ångdestillation

Status och referensprojekt

I Sverige har termisk desorption tillämpats som behandlingsmetod vid bl a efterbehandlingen av PAH-förorenade jordmassor vid kvarteret Lyftkranen samt den f d gasverkstomten Husar- viken i Stockholm(2004/2005) liksom för att åtgärda dioxin- och kvicksilverförorenade jordar vid Eka Chemicals (f d Eka Nobels) industrianläggning i Bohus Eka. I det senare fallet tillämpas pyrolys med roterugn. Kvicksilvret koncentreras efter avdrivning i ett filter medan dioxiner/furaner destrueras i en efterbrännkammare. Efterbehandlingen vid Bohus Eka omfattar en total jordvolym av 18 000 kubikmeter uppschaktade massor förorenade av grafitslam.

I demonstrationsprojektet Lyftkranen jämfördes termisk desorption som behandlingsmetod för PAH- och oljeförorenade jordar med bl a bioslurrybehandling (bioreaktor), jordtvättning, ångdestillation och kemisk extraktion. Jämförelsen visade att lägre resthalter uppnåddes med termisk behandling i jämförelse med de övriga utprovade behandlingsmetoderna.

Ett flertal avfallsbolag har erhållit tillstånd för etablering av behandlingsanläggningar baserade på termisk desorption. Men i motsats till t ex biologiska behandlingsmetoder (statisk kompostering m m) har termisk behandling ännu inte fått något större kommersiellt genom- slag på den svenska marknaden.

Internationellt kan termisk desorption betraktas som en etablerad efterbehandlingsmetod. I Tyskland och Nederländerna finns ett flertal anläggningar för termisk behandling av föro- renade jordar. I USA tillämpas termisk desorption bl a inom ramen för det s k Superfund- projektet. Metoden har tillämpats vid sammanlagt ca 70 av de totalt 1 800 genomförda eller pågående Superfund-projekten. Av sammanlagt 500 registrerade behandlingsmetoder/ åtgärdsteknologier i det amerikanska Naturvårdsverkets databas Reach It - som sponsras av Superfund-projektet och som utgör en ”katalog” över tillgängliga åtgärdsteknologier för efterbehandling av förorenade områden i USA - utgörs ca 25 st av olika termiska desorptionsmetoder.

Även i Kanada tillämpas termisk desorption som behandlingsmetod för förorenade jordar. I Kanada finns fasta anläggningar för termisk desorption etablerade i flera provinser.

Källor och referenser

Andersson, Göran (2003): Muntligt meddelande. Göran Andersson, Eka Chemicals. Cleanup Information Bulletin Board System/CLU-IN (2005): http://www.clu-in.org Naturvårdsverket (1999): ”Lyftkranen-teknikdemonstration för efterbehandling. Ett utvecklingsprojekt för sanering av förorenad jord och sediment.” Rapport upprättad av Bedömningsgruppen för projekt Lyftkranen. Miljöteknikdelegationen, Naturvårdsverket & Stockholms Stad. ISBN 91-620-5020-6.

Nilsson, Benny (2005). Muntligt meddelande. Benny Nilsson, Miljöbolaget i Svealand AB. Pilon, A (2005): ”Muntligt meddelande”. Adrian Pilon, Montreal Centre of Excellence in Brownfield Rehabilitation. Montreal, Kanada.

U.S Environmental Protection Agency (maj 2003): SITE Demonstration Program. Completed projects may 2003.

3.2.5 Filterteknik och reaktiv barriär