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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in-situ-Sanierung eines Bodens und/oder Wassers/Grundwassers im Boden mit einem kontaminierten Bodenbereich gemäß dem Patentanspruch 1, sowie eine Anlage zur in-situ-Sanierung eines Bodens und/oder Wassers/Grundwassers im Boden mit einem kontaminierten Bodenbereich gemäß dem Patentanspruch 7. Ferner betrifft die Erfindung eine Substanz zur Boden- und/oder Wassersanierung gemäß dem Patentanspruch 12.
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Quellen für Verschmutzungen unter der Erdoberfläche sind zahlreich, beispielsweise leckende unterirdische Vorratstanks, industrielle Fertigungsvorgänge, chemische Vorratslager und Arbeitsbereiche, ausgelaufene Chemikalien sowie Abfalldeponien. Zu den üblichen Schadstoffen, die sich aus diesen Quellen ergeben, zählen Mineralölkohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Benzol, Toluol und Xylol, Benzin, Diesel und andere Treibstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe, wie Trichlorethylen, Tetrachlorethylen, Chlorbenzol und Chlorphenole sowie andere flüchtige, halbflüchtige und nicht flüchtige organische Verbindungen. Befinden sich solche Schadstoffe erst einmal im Bodenbereich, dann können sie in die Grundwasserlage durchsickern und so zu lang anhaltenden Quellen von Grundwasserverschmutzungen werden, die typischerweise Jahrzehnte anhalten können.
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Für die Behandlung von Schadstoffen im Boden und/oder Wasser ist neben der ex-situ-Sanierung, bei der der kontaminierte Bodenbereich ausgekoffert wird, die sogenannte in-situ-Sanierung bekannt, worunter die Sanierung eines kontaminierten Bodens und/oder Wassers vor Ort, ohne ihn vorher an die Erdoberfläche zu bringen, verstanden wird.
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Bei einer Variante dieses Verfahrens werden innerhalb und außerhalb der kontaminierten Bereiche Bohrungen erstellt, in die Chemikalien, die Sauerstoff abgeben, eingebracht werden. Der Sauerstoff aktiviert die Mikroorganismen beziehungsweise Bakterien im Boden, um die biologisch abbaubaren Schadstoffe umzuwandeln.
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In einem anderen bekannten Verfahren werden die kontaminierten Bereiche angebohrt und dort Luft- oder Sauerstofflanzen eingebracht. Hierbei muss allerdings ständig von der Erdoberfläche aus mit aufwändigen Apparaturen Gas zugeführt werden, die sehr kosten- und wartungsintensiv sind.
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Die in-situ-Sanierung eines kontaminierten Bodens wird meist eingesetzt, wenn der Boden durch örtliche Gegebenheiten nicht gelöst werden kann. Die Verfahren zur in-situ-Sanierung basieren auf physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen. Die physikalischen und chemischen Bodensanierungen beruhen dabei auf der Zerstörung, Umwandlung und Immobilisierung der im Boden enthaltenen Schadstoffe, wogegen sich biologische Sanierungsprozesse auf die direkte oder indirekte Umwandlung beziehungsweise einen Abbau schädlicher Substanzen durch die Aktivität von Mikroorganismen stützen.
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DE 10 2005 023 598 A1 beschreibt Verfahren zu Dekontamination von cyanidhaltigen Medien, insbesondere von Böden, Aquiferen und Grundwässern, wobei Nitrat eindosiert wird sowie ein Verfahren bei dem neben Nitrat Mittel zur aeroben Oxidation in die cyanidhaltigen Medien eindosiert werden.
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DE 38 11 714 C1 beschreibt ein Verfahren zur Dekontaminierung von verseuchten Bodenschichten mittels Biomasse aus Mikroorganismen, die bei einer Mehrzahl von über den kontaminierten Bodenschichten niedergebrachten Versorgungsbohrungen eingebracht werden. Die Biomasse aus adaptierten Mikroorganismen wird mit einem auf die Durchlässigkeit des kontaminierten Bodens abgestellten Druck und in einer auf die Konzentration der Verseuchung abgestellten sowie das Rückhaltevermögen des kontaminierten Bodens nicht überschreitenden Menge aus Biomasse und Feuchte eingebracht.
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DE 36 01 979 C2 offenbart ein Verfahren zur biotechnologischen Sanierung von Umweltschäden im Boden, wobei der zu sanierende Boden mit einer Suspension selektierter und adaptierter Mikroorganismen durch in den Boden angebrachten Bohrungen oberhalb und unterhalb der Schadenszone mit einem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch begast wird.
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US 5 384 048 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur biologischen Reinigung kontaminierten Grundwassers von chlorierten Kohlenwasserstoffen. Hierbei werden ein Fluid mit Nährstoffen sowie ein mit Sauerstoff angereichertes Fluid in einem Kanalsystem unterhalb des kontaminierten Bodenbereiches eingeleitet. Durch oberseitige Öffnungen des horizontal verlaufenden Kanals gelangen die Nährstoffe sowie der Sauerstoff in die zu behandelnde Region. Dadurch soll das Wachstum von Mikroorganismenkolonien stimuliert werden, welche die Schadstoffe metabolisieren.
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Umwelt Rd. 29 (1999) Heft 10, S. 38–41 offenbart einen in-situ-Bodenreaktor zur Aerobisierung des verunreinigten Bodens durch Luftinjektion und Luftabsaugung. Dabei werden Filterrohrebenen ober- und unterhalb des kontaminierten Bodenbereichs eingebracht, wodurch ein Reaktorfeld geschaffen wird, welches durch gerichtete Luftströmungen und Zugabe von Nährstoffen die mikrobiologische Reinigung beschleunigen soll. Dabei übernehmen Mikroorganismen den Schadstoffabbau. Es erfolgt hierbei eine intermittierende oder kontinuierliche aktive Begasung direkt mit einem O2-enthaltenden Gasgemisch.
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Die in-situ-chemische Oxidation (ISCO) ist eine Sanierungstechnik für die Behandlung von mit organischen Substanzen kontaminierten Böden und Grundwasser. Das Verfahren basiert auf der Einbringung chemischer Oxidationsmittel, welche im Boden chemisch reagieren und durch Abgabe von Sauerstoff die biologischen Abbauprozesse fördern und beschleunigen sollen.
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Bei der Zugabe der Oxidationsmittel in die kontaminierten Bereiche wurde festgestellt, dass sich eine starke Alkalisierung des betreffenden Gebietes ergibt, welche eine nachteilige Wirkung auf das Wachstum von Bakterien, Pilzen oder anderen Mikroorganismen ausübt und einen biologischen Abbau der Schadstoffe erheblich hemmt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sanierung eines Bodens und/oder Wassers/Grundwassers im Boden mit einem kontaminierten Bodenbereich, eine Anlage zur Sanierung eines Bodens und/oder Grundwassers mit einem kontaminierten Bodenbereich sowie eine Substanz zur Boden-/Wassersanierung bereitzustellen, welche besonders effizient und umweltschonend sind.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zur in-situ-Sanierung eines Bodens und/oder Wassers/Grundwassers im Boden mit einem kontaminierten Bodenbereich mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Anlage zur Sanierung eines Bodens und/oder Wassers/Grundwassers im Boden mit einem kontaminierten Bodenbereich mit den Merkmalen nach Anspruch 7 und mit einer Substanz zur Boden- und/oder Wassersanierung mit den Merkmalen nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass in dem Boden im Wesentlichen unterhalb des kontaminierten Bodenbereichs mindestens ein Depot mit Sauerstoff abgebenden Substanzen gebildet wird.
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Dieses Depot unterstützt durch langsame Freisetzung von Sauerstoff, der im Wesentlichen nach oben diffundiert, die biologischen aeroben Abbauprozesse, die in dem kontaminierten Bodenbereich ablaufen. Die weitgehend räumliche Trennung des Depots mit Sauerstoff abgebenden Substanzen vom Kontaminationsherd bewirkt, dass die chemisch aggressiv wirkenden Sauerstoff abgebenden Substanzen, welche insbesondere einen hohen pH-Wert im unmittelbaren Bodenbereich erzeugen, mit den Mikroorganismen beziehungsweise Bakterien, welche die Schadstoffe aerob abbauen, im Wesentlichen nicht in einen direkten Kontakt kommen. Dadurch wird eine Hemmung der biologischen Prozesse vermieden und die Effizienz des Schadstoffabbaus verbessert.
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Aus diesem Depot mit Sauerstoff abgebenden Substanzen tritt kontinuierlich und langsam Sauerstoff aus. Dieser Sauerstoff diffundiert durch den kontaminierten Bereich, ohne in dessen Zentrum ein Milieu mit hohem pH-Wert zu erzeugen. Auf diese Weise werden die Mikroorganismen beziehungsweise Bakterien in ihrer biologischen Aktivität gefördert, treten aber mit den chemisch aggressiven Substanzen nicht in Kontakt. Ferner hat das Vorsehen eines Depots unterhalb oder im unteren Bereich des Kontaminationsbereiches den Vorteil, dass über einen längeren Zeitraum Sauerstoff in definierten und dosierten Mengen in den kontaminierten Bereich gelangt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass an der Oberfläche des kontaminierten Bereiches keine aufwändigen und teuren technischen Vorrichtungen vorgehalten werden müssen. Auch ist gasförmiger Sauerstoff in den erzeugten Konzentrationen gut umweltverträglich und hinterlässt nach einer erfolgten Oxidation der Schadstoffe keine unerwünschten Nebenprodukte.
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Geeigneterweise wird die Sauerstoff abgebende Substanz für das Depot von einer Bodenoberfläche über eine Zuführeinrichtung eingebracht.
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Hierzu werden beispielsweise relativ kleine Bohrungen von der Bodenoberfläche durch die kontaminierten Bereiche bis in die darunter liegenden Bodenbereiche durchgeführt. In diese Bohrungen können Injektionsrohre, die im Bereich unterhalb des kontaminierten Bereiches Ventile aufweisen, eingeführt werden. Nach der Herstellung der Bohrungen wird der Ringraum um das Injektionsrohr mit einem selbsterhärtenden Dämmmaterial gefüllt und nach dem Erhärten des Dämmmaterials die Sauerstoff abgebenden Substanzen in Form einer Suspension und/oder Emulsion durch die Ventile in die Bodenbereiche unterhalb des kontaminierten Bodenkörpers eingebracht.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Sauerstoff abgebende Substanz mittels Niederdruckinjektion, Hochdruckinjektion oder einem Bohr- beziehungsweise Fräsverfahren eingebracht wird. Als Bohr- oder Fräsverfahren sind insbesondere das Mixed-in-Place-Verfahren sowie Soil-Mixing-Verfahren geeignet. Bevorzugt ist auch eine Ausführung in Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Weichgelinjektion.
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Bei der Hochdruckinjektion wird der anstehende Boden beim 1-Phasen-Verfahren durch eine unter hohem Druck über ein Ventil austretende Suspension aufgeschnitten und mit der Suspension vermischt. Das Ventil befindet sich an einem Gestänge, das zunächst bis auf die gewünschte Endtiefe eingebracht und dann in Rotation versetzt langsam gezogen wird. Die Aufschneidwirkung der verpressten Suspension wird beim 2-Phasen-Verfahren durch Wasser und beim 3-Phasen-Verfahren zusätzlich noch durch Druckluft erhöht.
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Bei der Durchführung einer Niederdruckinjektion dringt Injektionsgut gegebenenfalls unter Verdrängung von Wasser in Poren oder Hohlräume ein, ohne dabei die Aufbrechspannung des anstehenden Gesteins- oder Bodenkörpers zu überschreiten.
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Durch eine Kombination von diesen Verfahren zur Bodenbearbeitung sowie zum Einbringen eines Depots von Sauerstoff abgebenden Substanzen können Zeit und Kosten eingespart werden, da dieselbe Vorrichtung für verschiedene Verfahrensschritte eingesetzt werden kann.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Zuführeinrichtung im Boden verbleibt, weil dadurch diskontinuierlich weiter Substanzen oder andere Stoffe dem Depot zugeführt werden können.
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Da die Wirkung der Sauerstoff abgebenden Substanzen mit der Zeit abnimmt, ist es erforderlich, in gewissen längeren Zeitabständen, etwa nach Wochen oder Monaten, weitere Substanzen dem Depot zuzuführen, um die unterstützende Wirkung des Sauerstoffs für den biologischen Abbau der Schadstoffe aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise können über einen längeren Zeitraum auch sehr stark kontaminierte Bodenbereiche allmählich gereinigt werden. Dabei ist nur ein einmaliger technischer Aufwand erforderlich, um das Depot anzulegen und anschließend sind keine weiteren Aufwendungen an der Geländeoberfläche notwendig.
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Bevorzugt wird die Sauerstoff abgebende Substanz etwa horizontal in die Zielteufe eingepresst.
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Dies führt zu einer flächigen Verteilung der Sauerstoff abgebenden Substanz und einer größeren Abdeckung des Bereiches unterhalb des kontaminierten Bodenbereiches. Die verwendete Substanzmenge wird dadurch möglichst effizient zum Einsatz gebracht. Zudem befindet sich das Depot in horizontaler Richtung in einem im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand zum Kontaminationsbereich, so dass annähernd ähnliche Diffusionsstrecken zurückzulegen sind, und die Wirkung der Sauerstoff abgebenden Substanzen über ein großes Flächenareal gleichmäßig erfolgt.
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Es ist vorteilhaft, wenn mehrere Depots nebeneinander gebildet werden, durch die Depotschicht erzeugt wird.
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Durch das Vorsehen mehrerer nebeneinander angeordneter Depots können auf einfache Weise flächig sehr ausgedehnte Depotschichten erzeugt werden, um somit auch eine Behandlung von extensiven Kontaminationsbereichen zu bewirken. Darüber hinaus kann dadurch die Konzentration an Sauerstoff abgebenden Substanzen homogener verteilt werden als dies bei einem einzelnen Depot der Fall wäre.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage zur in-situ-Sanierung eines Bodens und/oder Wassers/Grundwassers im Boden mit einem kontaminierten Bodenbereich, welcher zumindest teilweise biologisch abbaubare Schadstoffe enthält, wobei im Wesentlichen unterhalb des kontaminierten Bodenbereichs mindestens ein Depot mit einer Sauerstoff abgebenden Substanz gebildet ist.
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Diese weitgehende Trennung der Sauerstoff abgebenden Substanzen von dem Kontaminationsbereich bewirkt, dass diese chemisch aggressiven Substanzen, welche eine hohe Alkalität verbunden mit einer desinfizierenden Wirkung aufweisen, nicht mit den für den biologischen Abbau der Schadstoffe verantwortlichen Mikroorganismen beziehungsweise Bakterien in direkten Kontakt treten können. Eine Hemmung der biologischen Aktivität wird dadurch vermieden und der Schadstoffabbau beschleunigt.
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Vorteilhafterweise ist mindestens eine Zuführeinrichtung vorgesehen, welche sich zur Zuführung der Substanz von der Bodenoberfläche bis zu dem Depot erstreckt.
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Bei dieser Zuführeinrichtung kann es sich insbesondere um eine zur Bearbeitung des Bodens eingesetzte Bohr- oder Fräseinrichtung handeln. Mit solchen Zuführeinrichtungen kann die Sauerstoff abgebende Substanz definiert und gezielt an einem bestimmten Ort unterhalb des Kontaminationsbereiches eingebracht werden. Ferner lassen sich über die Zuführeinrichtung unabhängig von der darüberliegenden Bodenbeschaffenheit, wie Durchlässigkeit, Feuchtigkeit, Korngrößen, -verteilung und Porosität beliebige Mengen der Substanz in unterschiedlichen Konzentrationen einleiten.
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Geeigneterweise ist die Zuführeinrichtung ein Injektionsrohr mit Injektionsdüse.
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Damit kann über einen längeren Zeitraum mit Druck eine Suspension mit einer Sauerstoff abgebenden Substanz eingebracht werden, um in die Poren des Bodens tief einzudringen. Sind die Poren mit Grundwasser gefüllt, so wird das Wasser durch die Suspension verdrängt. Es bilden sich dabei um die Injektionsdüsen suspensionsgefüllte Körper aus, die einen kugel- oder ellipsenförmigen Querschnitt haben. Daneben kann die Suspension mit den Sauerstoff abgebenden Substanzen über horizontal liegende Düsen am erdseitigen Ende des Injektionsrohres in den Boden eingeleitet werden, das während des Einbringens der Suspension um die Rohrachse gedreht wird. Auf diese Weise entsteht ein Körper aus dem anstehenden Boden sowie der eingemischten Suspension aus Wasser und Sauerstoff abgebender Substanz. Wenn der Sauerstoff aus dem Depot aufgebraucht ist, kann entweder durch das gleiche Injektionsrohr oder durch Injektionsrohre, die im ersten Arbeitsgang noch nicht verwendet wurden, ein weiteres Depot für die Sauerstoff abgebende Substanz gebildet werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn mehrere etwa scheiben- oder kugelförmige Depots nebeneinander angeordnet sind, wobei sich diese Depots zum Bilden einer Depotschicht zumindest teilweise überschneiden. Die Depots können auch davon abweichende Formen, wie etwa ellipsoidal oder torusartig, aufweisen.
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Durch diese Anordnung wird ein großflächiges Areal mit Sauerstoff abgebender Substanz gebildet, die zur Behandlung ebenfalls großflächiger Kontaminationsbereiche geeignet ist. Durch mehrere separate Zuführeinrichtungen kann dabei auch die Konzentration an Sauerstoff abgebender Substanz in horizontaler Richtung weitgehend homogen gehalten werden, so dass eine gleichmäßige Einwirkung des Sauerstoffs zur Förderung des biologischen Abbaus der darüberliegenden Schadstoffe erfolgt. Ferner lassen sich auch vorliegende inhomogene Schadstoffverteilungen innerhalb des Kontaminationsbereiches durch entsprechend angepasste unterschiedliche Mengen oder Konzentrationen an zugeführter Sauerstoff abgebender Substanz definiert und abgestimmt auf das jeweilige Schadstoffniveau behandeln.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Substanz zur Boden- und/oder Wassersanierung für ein oben genanntes Verfahren oder eine oben genannte Anlage gemäß dem Patentanspruch 12.
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Diese Substanz enthält zumindest einen Sauerstoff abgebenden Stoff. Dieser Sauerstoff aktiviert die Mikroorganismen beziehungsweise Bakterien im Boden und/oder im Grundwasser, damit sie die biologisch abbaubaren Schadstoffe aerob umwandeln. Dies erfordert eine gute Verteilung der Sauerstoff abgebenden Stoffe im Untergrund. Daneben sind weitere wichtige Einflussfaktoren auf die Wirksamkeit der Sauerstoff abgebenden Stoffe, wie Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert, Anwesenheit von Metallen, Anteil organischer Bodenbestandteile, Konzentration der Sauerstoff abgebenden Stoffe, Schadstoffverfügbarkeit und die Bodencharakteristik, insbesondere deren Durchlässigkeit, Porosität, Korngrößenbereich und Korngrößenverteilung.
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Ferner unterliegen biologische Sanierungsverfahren bestimmten Hemmfaktoren, die eine Auswirkung auf die biologische Abbaugeschwindigkeit haben. Diese Hemmfaktoren sind Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt, Verhältnis von Nährstoffen zu Sauerstoff und der pH-Wert.
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Die optimale Temperatur für einen mikrobiologischen Abbauprozess hängt von dem Temperaturprofil der eingesetzten Organismen ab. Für Mikroorganismen gemäßigter Zonen wie Mitteleuropa, sogenannte mesophile Organismen, bewegt sich das Optimum zwischen 20 bis 22°C. Es sind aber auch Mikroorganismenarten bekannt, die ihre höchste Aktivität zwischen 30 bis 40°C entfalten. Bei einer Bodentemperatur von unter 15°C wird die Abbaurate verlangsamt.
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Der Bodenwassergehalt ist ein weiterer elementarer Faktor, welcher die Abbaurate der Mikroorganismen beeinflusst. Bei zu hohem Feuchtigkeitsgehalt oder sogar geflutetem Boden neigt dieser dazu, in anaerobes Milieu umzuschlagen. Zu trockener Boden ist ebenfalls nicht förderlich für den mikrobiellen Abbau. Der optimale Feuchtigkeitsgehalt liegt zwischen 50 bis 80% der Rückhaltekapazität.
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Neben Sauerstoff erfordern aerobe biologische Abbauprozesse zudem bestimmte Nährstoffe wie Stickstoff- und Phosphorverbindungen sowie Spurenelemente, um den Mikroorganismen einen guten Abbau der Schadstoffe zu ermöglichen. Hierbei ist auf ein optimales Verhältnis von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor zu achten. Der Sauerstoffgehalt im Boden sollte einen Wert von 2 bis 5 Vol.-% nicht unterschreiten.
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Geeigneterweise umfasst der Sauerstoff abgebende Stoff ein Oxidationsmittel, wie zum Beispiel, Calciumperoxid, Magnesiumperoxid, Wasserstoffperoxid, Permanganat, Persulfat und/oder Ozon.
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Erdalkaliperoxide, wie Calciumperoxid oder Magnesiumperoxid, stellen milde Oxidationsmittel dar, welche über eine bestimmte Zeitspanne kontinuierlich Sauerstoff abgeben. Werden diese in den Boden eingebracht, haben sie eine unterstützende Wirkung im Hinblick auf biologische Sanierungsverfahren. Daher sind Magnesium- und Calciumperoxide für eine kontinuierliche Sauerstoffversorgung über längeren Zeitraum geeignet. Da Calciumperoxid und Magnesiumperoxid kaum in Wasser löslich sind, werden diese Stoffe in Form einer wässrigen Suspension als Injektionsgut vorbereitet.
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Die Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid, Permanganat, Persulfat oder Ozon, reagieren demgegenüber relativ stark und schnell. Diese Stoffe sind gegebenenfalls vor einer Anwendung zu modifizieren. Sollte die einmalige Injektion dieser Oxidationsmittel nicht ausreichend sein, so kann das Injektionsverfahren zu gegebener Zeit mehrmals wiederholt werden.
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Es ist erfindungsgemäß, wenn der Sauerstoff abgebende Stoff ein Weichgel umfasst.
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Dieses Weichgel bildet unterhalb der Baugrubensohle eine wasserundurchlässige Schicht mit einer gelartigen Struktur. Aufgrund der besseren Fließfähigkeit des Weichgels können derartige Abdichtungssohlen schnell und kostengünstig erstellt werden. In Verbindung mit einer im Wesentlichen vertikal verlaufenden Umschließungswand kann eine horizontal verlaufende Weichgelsohle eine dichte Umschließung bilden. Das Weichgel bewirkt, dass das Injektionsgut nach einer gewissen Zeit geliert und dadurch die Gefahr einer Auswaschung durch das umgebende Grundwasser nicht mehr besteht. Auf diese Weise bleibt das Oxidationsmittel sicher an der gewünschten Stelle unterhalb des kontaminierten Bereiches. Ein weiterer positiver Effekt der Kombination des Oxidationsmittels mit einer Weichgellösung liegt darin, dass die Abgabe des Sauerstoffs aus dem Oxidationsmittel verlangsamt oder gezielt dosiert werden kann.
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Eine besonders hohe Dichtigkeit und wirtschaftliche Herstellung wird dadurch erreicht, dass das Weichgel im Wesentlichen durch Wasserglas und mindestens einen Härter gebildet ist.
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Die Herstellung des Weichgels auf der Basis von Wasserglas ist sowohl hinsichtlich der Kosten besonders günstig und unter Umweltgesichtspunkten grundwasserneutral. Die leimartige Lösung kann auf Grundlage von Silikaten erstellt werden. Durch entsprechende Behandlung mit Ionenaustauschern kann ein gewünschter pH-Wert eingestellt werden.
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Der Härter ist bevorzugt eine Lösung von Metallsalzen aus monovalenten und/oder polyvalenten Kationen, insbesondere von Aluminium, Eisen, Alkali- oder Erdalkalimetallen. Durch die Zugabe des Härters kann der pH-Wert des Weichgels auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Es kann so eine nahezu optimale Anpassung an die Gegebenheiten des Bodens oder des Grundwassers erfolgen. Geeigneterweise wird als Wasserglasbasis Kieselsol, das heißt eine wässrige Lösung kolloidaler Silikate, verwendet. Es wurde festgestellt, dass Kieselsol insbesondere bei Zugabe eines Härters aus Metallsalzen im Boden eingebracht eine abdichtende Weichgelsohle mit hervorragenden Abdichtungseigenschaften bei einem neutralen pH-Wert ergibt. Die Teilchengröße der SiO2-Partikel in dem Kieselsol beträgt bevorzugt zwischen 5 bis 150 nm. Dabei kann die Teilchengröße bei der Herstellung des Kieselsols eingestellt und auf die Porosität des Bodens abgestimmt werden.
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Als Injektionsmedium ist insbesondere eine Mischung geeignet, welche aus 60 bis 80% Wasser, 10 bis 30 Gew.-% Kieselsol und 2 bis 10 Gew.-% Härter besteht. Durch den Anteil des Härters wird die Gelierzeit des Kieselsols eingestellt. Je höher der Anteil des Härters, desto schneller nimmt das Injektionsmedium eine stabile gelartige Struktur an. Durch den Anteil des Kieselsols in dem Injektionsmedium kann sowohl die Stabilität als auch die Dichtigkeit der Weichgelsohle beeinflusst werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Weichgel einen im Wesentlichen neutralen pH-Wert zwischen 5 und 9 besitzt.
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Neben einem vorzugsweise einzustellenden pH-Wert von 7 wurde erkannt, dass ein nur schwach basisch oder sauer reagierendes Injektionsmedium noch ausreichend umweltverträglich ist, sofern der pH-Wert in einem pH-Wertbereich zwischen 5 und 9 liegt. Es wurde festgestellt, dass ein Weichgel mit einem derartigen pH-Wert bei der natürlichen Pufferwirkung des Bodens und des Grundwassers keine oder keine nennenswerten Ausfällungen hervorruft. Derartige Weichgel abdichtende Sohlen können daher auch in den Bereichen hergestellt werden, bei denen bisher wegen besonders hoher Sensibilität der Reinheit des Grundwassers Weichgelabdichtsohlen nicht zugelassen wurden. Ferner unterstützt ein weitgehend neutraler pH-Wert das Wachstum der in dem umgebenden Bereich siedelnden Mikroorganismen und fördert damit den biologischen Schadstoffabbau. Zur Sanierung von Kohlenwasserstoffen ist ein pH-Wert zwischen 5 und 8 optimal.
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Bevorzugt umfasst die Substanz mindestens einen Hilfsstoff, mit welchem die Abgabe des Sauerstoffs beeinflussbar ist.
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Dabei kann es sich um Inhibitoren oder Promotoren handeln, welche die Freisetzung des Sauerstoffs verlangsamen oder beschleunigen sowie die Menge des abgespaltenen Sauerstoffs beeinflussen. Durch eine geeignete Wahl von Art und Menge der zugesetzten Hilfsstoffe kann die Sauerstofffreisetzung definiert auf den speziell vorliegenden Kontaminationsherd und die darin enthaltenen Schadstoffe eingestellt werden. Bei Vorliegen mehrerer unterschiedlich lokalisierter Sauerstoffdepots ist darüber hinaus eine jeweilige Anpassung der Sauerstoff abgebenden Substanz auf die lokalen Erfordernisse möglich. Auch innerhalb desselben Depots können nach einem Verbrauch einer ersten Charge weitere Hilfsstoffdosen zugegeben werden, die auch voneinander in Abhängigkeit von der sich verändernden Schadstoffkonzentration variieren können.
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Geeigneterweise umfasst die Substanz mindestens einen Wirkstoff zur Förderung von Schadstoff abbauenden Mikroorganismen.
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Dabei kann es sich bevorzugt um Nährstoffe handeln, welche das Wachstum der Mikroorganismen sowie deren Stoffwechsel unterstützen. Insbesondere sind hierbei Wasserstoff- und Kohlenstoffquellen, beispielsweise in Form organischer Verbindungen, Stickstoffquellen, wie Aminosäuren, oder stickstoffhaltige Salze, wie Ammoniumsalze, Nitrate oder Nitrite zu nennen. Ferner benötigen Mikroorganismen teilweise auch ausreichend Schwefel, welcher in Form von Aminosäuren, wie Cystein oder Methionin sowie in Form von Salzen, wie Sulfaten, zugeführt werden kann. Zudem sind auch Mineralstoffe, Spurenelemente oder Vitamine dem Wachstum von Mikroorganismen förderlich. Diese Wirkstoffe können in einer geeigneten Kombination unmittelbar mit der Sauerstoff abgebenden Substanz in den betreffenden Bodenbereich oder separat durch einfaches Auftragen auf die Bodenoberfläche eingebracht werden. Gegebenenfalls ist die Zugabe der Wirkstoffe in definierten Zeitabständen zu wiederholen. Zusätzlich können auch Mikroorganismenkulturen eingeimpft werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche Elemente.
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Es zeigt:
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1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Anlage.
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Es sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage denkbar. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform verlaufen drei zueinander beabstandete Injektionslanzen 5, 10, 15 als Zuführeinrichtungen von der Bodenoberfläche in senkrechter Richtung in den Bodenbereich und durchstoßen den Kontaminationsbereich 20, so dass die erdseitigen Enden 7, 12, 17 der Injektionslanzen 5, 10, 15 unterhalb des Kontaminationsbereiches 20 angeordnet sind. An den Enden 7, 12, 17 der Injektionslanzen 5, 10, 15 sind horizontal liegende Injektionsdüsen (nicht gezeigt) vorgesehen, über die eine Suspension und/oder Emulsion, welche eine Sauerstoff abgebende Substanz enthält, im Wesentlichen in horizontaler Richtung in den umgebenden Bodenbereich eingebracht wird. Dabei bilden sich an den erdseitigen Enden 7, 12, 17 der Injektionslanzen 5, 10, 15 sich weitgehend horizontal erstreckende Depots 25, 30, 35, welche sich auch teilweise überlappen, in denen eine erhöhte Konzentration der Sauerstoff abgebenden Substanz vorliegt.
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Durch gleichzeitiges Drehen der jeweiligen Injektionslanzen 5, 10, 15 um ihre Längsachse während des Einbringens der Suspension und/oder Emulsion werden die Volumina der Depots 25, 30, 35, insbesondere in horizontaler Richtung, deutlich vergrößert, so dass sich im Wesentlichen rotationssymmetrische Depotbereiche ergeben. Die Suspension und/oder Emulsion mit der Sauerstoff abgebenden Substanz wird an der Bodenoberfläche an den luftseitigen Enden der Injektionslanzen 5, 10, 15 in geeigneter Konzentration eingeleitet und tritt an den erdseitigen Enden 7, 12, 17 der Injektionsdüsen unter Druck horizontal aus. Diese drei Depots 25, 30, 35 bilden dadurch eine im Wesentlichen zusammenhängende Depotschicht unterhalb des Kontaminationsbereiches 20 die möglichst nicht mit diesem überlappt, so dass möglichst keine Suspension mit Sauerstoff abgebender Substanz in den Kontaminationsbereich 20 eintreten kann. Der pH-Wert des Kontaminationsbereiches 20 wird somit durch die Zugabe der Suspension nicht beeinflusst und das Wachstum der Mikroorganismen nicht beeinträchtigt.
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In den Depots 25, 30, 35 bewirkt die Zersetzung der Sauerstoff abgebenden Substanz eine Freisetzung von Sauerstoff, der aufgrund der Schwerkraft nach oben aus den Depots 25, 30, 35 diffundiert und in den Kontaminationsbereich 20 eintritt. In dem Kontaminationsbereich 20 bewirkt der Sauerstoff eine Anregung der aeroben Mikroorganismen, welche dadurch in verstärktem Maße dazu befähigt werden, die in dem Kontaminationsbereich 20 enthaltenen Schadstoffe aerob zu metabolisieren.
