Emulsionen werden in der metallverarbeitenden Industrie zur Kühlung
von spanabhebenden Werkzeugmaschinen eingesetzt. Die Emulsionen, die das
Entsorgungsunternehmen von verschiedenen Betrieben erreichen, werden zunächst
gesammelt. Um den Emulgator aus dem Öl/Wasser-Gemisch zu entfernen,
wird Schwefelsäure zugesetzt. Anschließend wird der pH-Wert
nach Abtrennung des Öls durch Zugabe von Kalkmilch in den alkalischen
Bereich verschoben, um die gelösten Anteile der Schwermetalle auszufällen.
In diesem Schritt werden der Suspension Galvanikschlämme zur Konditionierung
zugesetzt. Der wasserreiche Trennschlamm wird mittels einer Kammerfilterpresse
entwässert; nach der Filterung beträgt der Restwassergehalt ca.
40%.
Die Metalle des Emulsionsschlamms liegen, da es sich vorwiegend um
mechanischen Abrieb handelt, in sehr feiner Körnung vor. Bei den Anteilen,
die durch den Galvanikschlamm in die Suspension eingebracht wurden bzw.
durch Zusatz von Kalkmilch gefällt wurden, ist durch den rasch ablaufenden
Fällungsprozeß die Bildung zahlreicher Kristallisationskeime
begünstigt. Das Material verläßt die Presse in großen
Platten, die für unsere Versuchsreihen auf eine Korngröße
von maximal 6 mm gebrochen wurden; der Hauptanteil der Probe liegt allerdings
infolge der mechanischen Probenaufbereitung weiterhin im Schluffbereich
(BENNER, 1989).
Röntgenographisch sind nur Anteile von Quarz, metallischem Eisen
und Calcit in dem ansonsten amorphen Gemisch des Emulsionsschlamms nachweisbar.
EDAX-Analysen ergänzen das Spektrum um Silikat-, Sulfat- (nicht gesichert)
und Phosphat-Verbindungen. Als Nebenbestandteile sind sind neben Eisen
die Schwermetalle Nickel, Zink, Kupfer und Chrom nachweisbar.
Der Emulsionsschlamm ist aufgrund seiner vorwiegend in der Oxidationsstufe
der Metalle vorliegenden Inhaltsstoffe wahrscheinlich weitgehend elutionsstabil.
Die beobachtete Freisetzung von Schadstoffen im sauren Milieu ist mit großer
Wahrscheinlichkeit auf die hydroxidisch gebundenen Anteile des zugesetzten
Galvanikschlamms zurückzuführen. Im sauren Milieu des pHstat-Versuchs
ist das komplette Spektrum der Schwermetallinhalte hochmobil (vergl. Abb.
58). Die absoluten Mobilisationsraten sind im Vergleich zu anderen
Abfallstoffen sehr hoch: Zink wird bei 24 Stunden Elutionsdauer mit durchschnittlich
18 000 mg/kg zu mehr als der Hälfte des Gesamtgehalts in die Lösungsphase
überführt (nicht dargestellt), Nickel geht mit 4 000 mg/kg zu
einem Fünftel in Lösung. Alkalische pH-Werte in der Elutionslösung
setzen aus dem vorhandenen Schwermetallspektrum nur Kupfer mit Massenanteilen
von 30 mg/kg in sehr hohen Konzentrationen frei (vergl. Abb.
58). Für Nickel und Zink gehen die Mobilisationsraten bei pH 11
gegenüber dem S4-Versuch bei pH 8 zurück.
Die pH-Pufferkapazität des Emulsions-Galvanikschlammgemischs bis
pH 4 (24 Stunden) ist sehr hoch: Mit einem Wert von 2 200 meq/kg erreicht
die ANC24 das Zehnfache der Pufferkapazität eines Auenbodens mit 1%
Karbonatgehalt. Auch die BNC24 des Emulsionsschlamms liegt mit 380 meq/kg
im oberen Feld bisher ermittelter Werte. Der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert
des gebrochenen Materials beträgt bei leicht verdichtetem Einbau 3,9×10-7
m/s und ist vergleichbar einem schluffigen Sand (BENNER,
1989).
Abb. 58: Ein Gemisch aus Rückständen der Emulsionstrennung und Galvanikschlämmen, eluiert bei pH 11 und pH 4 im pHstat-Versuch (vordere und hintere Reihe), im Säulenversuch und im S4-Versuch Die beobachtete Freisetzung von Schwermetallen bei pH 4 ist wahrscheinlich auf Lösung hydroxidischer Bestandteile zurückzuführen. Alkalische Elutionsbedingungen sind für die Freisetzung der Schwermetalle weitgehend ohne Bedeutung.
Das Emulsions-Galvanikschlammgemisch ist durch seine extrem hohe ANC24
und die geringe Wasserdurchlässigkeit bei verdichtetem Einbau weitgehend
davor geschützt, den Worst Case der Deponiegeschichte, der nach den
Untersuchungen im sauren Milieu liegt, zu erreichen. Der initiale Zustand
des Porenwassers, für den der S4-Versuch die maßgeblichen Elutionsergebnisse
liefert, wird auf einer Monodeponie in den üblichen Beobachtungszeiträumen
nicht verlassen werden. Anders sind die Verhältnisse, wenn das Gemisch
- wie beispielsweise ein Klärschlamm - in einer dünnen Lage ausgebracht
würde: In diesem Fall muß die Erschöpfung der pH-Pufferkapazität
zumindestens in oberflächennahen Bereichen in Betracht gezogen und
die hohe Freisetzungsrate der Schwermetalle im sauren Milieu bei der Beurteilung
der Grundwassergefährdung berücksichtigt werden.
Die beiden pHstat-Versuche bei pH 4 und pH 11 bestätigen, daß
die Konditionierung, die das Entsorgungsunternehmen durch Zusatz von Kalk
vornimmt, die Schwermetalle in der Festphase festleget. Im alkalischen
Milieu bei pH 11, das durch den Kalk-Zusatz mit pH 8 angenähert wird,
sind die Schwermetalle mit Ausnahme von Kupfer immobil.
Inhaltsverzeichnis
Anfang von Kapitel 6.1.1 Abfälle
und Altlastproben
Weitere Beispiele:
6.1.1.1 Oxidischer Rückstand
aus der Pyritröstung (Kiesabbrand)
6.1.1.2 Asche aus kommunaler
Hausmüllverbrennung (MV-Asche)
6.1.1.4 Rückstand
aus Galvanikbädern (Galvanikschlamm)
6.1.1.5 Gießereialtsand
6.1.1.6 Probe von der
Halde einer ehemaligen Zinkhütte (Zinkhüttenschlacke)
6.1.1.7 Probe einer
alten Zn/Cu-Silikat-Ablagerung (Cu-Silikatschlacke)
6.1.1.8 Probe von Produktionsrückständen
einer ehemaligen Säurefabrik (Zinksalz).