DE19707883A1 - Verfahren zur in-situ-Sanierung von mit Hexogen und/oder Oktogen und/oder Hexyl belasteten Böden und Gewässern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten in-situ/on-site Sanierung von Grund­ stücken, deren Böden und Grundwasser bzw. Oberflächengewässer infolge früherer Muni­ tions- und Sprengstoffherstellung bzw. Konfektionierung von Hexogen und Oktogen als Ne­ benprodukt und/oder Hexyl belastet und die deshalb in der weiteren Nutzung stark einge­ schränkt sind.

Der Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, daß mit Hexogen oder Hexyl belastete Böden in speziell dafür vorgesehenen geschlossenen Anlagen verbrannt werden. Dieses Verfahren ist wegen der Verbrennungsanlage aufwendig, als endothermer Prozeß teuer, erzeugt unerwünschte Abgase und erfordert teuere Transportbewegungen. Außerdem sind die Anlagenkapazitäten in der Bundesrepublik Deutschland sehr begrenzt. Bei einem weite­ ren Verfahren, dem Reibwäscheverfahren, werden die kontaminierten Böden mechanisch behandelt und gewaschen. Auch dieses Verfahren erfordert Anlagen, Energieeinsatz und Erdtransporte.

Für die biotechnologische Reinigung von Böden und Schlämmen existiert ein Kompostie­ rungsverfahren, das von der Firma Arctech Inc., USA, entwickelt wurde. Diese Firma betreibt sowohl im Pilotmaßstab als auch im technischen Maßstab entsprechende Anlagen für die Behandlung von Altlasten (Visitt, Version 2.01, EPA, 1994). Mit diesem Verfahren wurden z. B. Sedimente einer Meeresbucht mit Gehalten von 3483 mg/kg Hexogen auf 563 mg/kg reduziert. Oktogen wurde von 510 auf 160 mg/kg abgebaut. Auch dieses Kompostierverfah­ ren erfordert Anlagen und Erdbewegungen mit entsprechenden Kosten.

Für die Reinigung hexylkontaminierter Böden und Wasser existiert bislang kein spezielles Verfahren. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur in-situ-Sanierung von mit Hexogen/Oktogen/Hexyl belasteten Böden und zur on-site-Behandlung von Grund- und Oberflächengewässern bereitzustellen, das einen hohen Abbaugrad aufweist und mit geringem technischen Aufwand und mit minimalen technischen Vorrichtungen und Energie­ einsatz, ohne Abgase und ohne Erdaushub/Erdtransportbewegungen auskommt.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Abbau von Hexogen, Oktogen und/oder Hexyl in den belasteten Böden vor Ort und ohne Erdbewegungen nur mit einer landwirtschaftlichen Bearbeitung des Oberbodens durch Einbringung einer standortgeeigne­ ten Mikroflora bzw. Pilzflora erfolgt, die die Fähigkeit besitzt, die genannten Sprengstoffe biologisch zu unschädlichen Endprodukten abzubauen. Das zu lösende Problem besteht darin, für o. g. Sprengstoffe genau jene standortgeeigneten, abbaufähigen Mikroorganismen zu identifizieren und bereitzustellen, die diese Sprengstoffe mit einem hohen Umwand­ lungswirkungsgrad in akzeptabler Zeit bis zu einer befriedigenden Bodentiefe abbauen. Für die Inhaltsstoffe Hexogen/Oktogen/Hexyl wurden hierfür einheimische Basidiomyceten und Deuteromyceten identifiziert, vorzugsweise Spezies der Gattung Coprinus, Agrocybe, Stro­ pharia, Clitorcybe, Aspergillus, Penicillium. Diese Pilzgattungen werden für die Bodenbe­ handlung beispielsweise auf Nährsubstraten (wie Stroh, Sägemehl, Holz, Hobelspäne, Rin­ denmulch) oder in Nährlösungen vorgezüchtet und anschließend werden die Mycelien der Basidiomyceten bzw. die Sporensuspensionen der Deuteromyceten mitsamt der Nährlösung und den Substraten auf die belasteten Böden aufgebracht und erforderlichenfalls in den Oberboden eingearbeitet. Für die on-site Wasserbehandlung werden die Pilzkulturen in geschlossenen Flüssigkeits- oder Festbettreaktoren kultiviert, die von dem kontaminierten Wasser (Grund- oder Oberflächenwässer) kontinuierlich oder diskontinuierlich durchflossen werden. In Versuchsreihen, die unter freilandnahen Bedingungen durchgeführt wurden, konnten Abbauraten bis zu 92% in 21 Tagen nachgewiesen werden.

Es ist zweckmäßig, die Ausbreitung der Pilzmyzele im Boden durch periodisches Nach­ gießen von Nährstofflösungen, z. B. Mineralsalzlösungen, zu unterstützen. Die Ausbreitungs­ geschwindigkeit der Pilzmycelien wird von der Bodenzusammensetzung sowie von dem jah­ reszeitlich schwankenden Temperatur- und Feuchteniveau beeinflußt.

Die Reinigung von stehenden Oberflächengewässern, die mit Hexogen/Oktogen/Hexyl kontaminiert sind, erfolgt in der Weise, daß in ausreichender Menge die Mycelien oder Spo­ ren der Pilzstämme in einem Reaktor oder Becken oder Teich kultiviert werden, d. h. mit Nährsubstraten und Luft versorgt werden. Die kontaminierten Oberflächengewässer werden mit dem Wasser, das die vorkultivierten Mycelien oder Sporen enthält, versetzt. Alternativ können die Mycelien oder Sporen direkt in die kontaminierten Gewässer eingebracht und dort durch Beigaben von Nährsubstraten in der Ausbreitung gefördert werden. Die genannten Pilzstämme nutzen die Inhaltsstoffe Hexogen/Oktogen und/oder Hexyl als Stickstoffquellen bzw. auch als Kohlenstoffquellen und bauen so die Schadstoffe ab. Dadurch erfolgt die Dekontamination des Wassers.

Der Volumendurchsatz hängt von der Anlagenkapazität, der anfallenden Wassermenge und der notwendigen Verweilzeit ab; Erfahrungswerte liegen derzeit zwischen 10-100 m³/Std. Zur Behandlung des Grundwassers muß dieses aus Entnahmebrunnen hochgepumpt und in die Behandlungsanlage geleitet werden. Behandeltes Wasser kann entweder direkt in den Grundwasserleiter eingeleitet werden oder in Versickerungsgräben versickert werden.

Neben den für den Abbau von Hexogen/Oktogen/Hexyl als besonders leistungsfähig er­ kannten Arten Stropharia rigosoannulata, Agrocybe semiorbicularis und Coprinus comatus erfüllen auch andere Pilzarten der Klasse der Basidiomyceten (mit Ausnahme der Art Phaenerochaete chrysosporium) und der Deuteromyceten (wie z. B. Gattung Penicillium, Aspergillus) sowie Zygomyceten diese Abbauanforderungen, jedoch mit geringerem Ge­ samtwirkungsgrad. Dennoch sollen auch diese Pilzarten Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein.

Diese Pilze sind ebenso in der Lage Trinitrotoluol und andere Nitrotoluole sowie Aminonitro­ toluole abzubauen.

Claims (8)

1. Verfahren zur in-situ-Sanierung von mit Hexogen oder Oktogen oder Hexyl oder mit einem Gemisch dieser Stoffe kontaminierten Böden und on-site-Behandlung von kontaminiertem Grund- und Oberflächenwasser, gekennzeichnet dadurch, daß zum Abbau dieser Inhaltsstoffe die Mycelien von Basidiomyceten, vorzugsweise der Gat­ tung Coprinus, Agrocybe und Stropharia und/oder Sporen von Deuteromyceten vor­ zugsweise Spezies der Gattungen Penicillium und Aspergillus sowie Zygomyceten eingesetzt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Dekontamina­ tion benötigten Mycelien oder Sporen der o. g. Pilze in wasserbefüllten Becken oder Gefäßen, denen ausbreitungs- und wachstumsfördernde Nährlösungen wie Zucker, Malzextrakte und Mineralsalze beigegeben werden kann, vorkultiviert werden und daß die Mycelien oder Sporen durch Vergießen auf die belasteten Böden aufge­ bracht werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Dekontamina­ tion benötigten Mycelien oder Sporen der o. g. Pilze auf festen Substraten wie Stroh, Rindenmulch oder Holzspäne, die mit ausbreitungs- und wachstumsfördernden Nährlösungen angereichert werden können, vorkultiviert werden und daß die Mycelien durch landwirtschaftliches Einarbeiten wie Pflügen oder Eggen mit den Substraten in die Oberschicht der belasteten Böden eingebracht werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Dekontamination von stehenden Oberflächengewässern von Inhaltsstoffen gemäß Anspruch 1 die My­ celien oder Sporen der in Anspruch 1 genannten Pilze eingebracht werden, und zwar entweder nach Vorkultivieren in separaten Becken oder durch direktes Beigeben, zweckmäßig unter Hinzufügung ausbreitungs- und wachstumsfördernder Nährlösun­ gen gemäß Anspruch 2.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Dekontamination fließender Oberflächengewässer wenigstens ein mit Zu- und Ablauf versehenes Becken oder Behälter vorhanden ist, dessen Querschnitt mit Bezug auf die Durch­ strömgeschwindigkeit so zu dimensionieren ist, daß die gewünschte Abbaurate der Inhaltsstoffe erreicht wird; in den Becken oder Behältern werden Kulturen der in An­ spruch 1 genannten Pilze oder Sporen permanent gehalten, wobei diese separat vor­ kultiviert oder unter Zugabe geeigneter Nährlösungen gemäß Anspruch 2 in den Becken oder Behältern selbst kultiviert werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß zur De­ kontamination von Grundwässern von in Anspruch 1 genannten Inhaltsstoffen das belastete Grundwasser hochgepumpt und in Becken oder dazu anzulegenden Tei­ chen oder geschlossenen Behältern gesammelt und mit den Mycelien oder Sporen der in Anspruch 1 genannten Pilze, zweckmäßig unter Beigabe ausbreitungs- und wachstumsfördernder Nährlösungen gemäß Anspruch 2, dekontaminiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Abbau der Inhalts­ stoffe auch Mycelien weiterer Pilzgattungen der Klasse der Basidiomyceten, Deu­ teromyceten und/oder Zygomyceten eingesetzt werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Inhalts­ stoffe auch Trinitrotoluol und/oder andere Nitrotoluole bzw. Aminonitrotoluole sein können.