DE19810522A1 - Anaerobe Behandlung von Sedimenten, Schwebstoffen und Bodensuspensionen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere Giftstoffen, aus Bodenmaterialien, Schlick, Schlamm und dergleichen in Gewässern wie Hafenbecken, Meeresbuchten, Seen, Flüssen und Spülfeldern durch anaeroben Abbau der verunreinigten Stoffe. Erfindungsgemäß wird der Abbau durch Ablagerung des verunreinigten Materials in einer solchen Schichtdicke bewirkt, daß anaerobe Bedingungen gewährleistet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Ver­ unreinigungen, insbesondere Giftstoffen, aus Bodenmateria­ lien, Schlick, Schlamm und dergleichen in Gewässern wie Hafenbecken, Meeresbuchten, Seen und Flüssen.

In stehenden wie fließenden Wässern bilden sich fast überall Sedimente. An ihrer Bildung sind Schwebstoffe beteiligt, deren mengenmäßiger Anteil wesentlich dazu beiträgt, welche mechanischen Eigenschaften das so gebildete Sediment auf­ weist. So finden sich am Boden von Hafenbecken, nicht sehr stark durchspülten Meeresbuchten, in Seen und auch in Fluß­ läufen meist mehr oder weniger starke Schlammschichten und Schlickschichten, die große Anteile solcher sedimentierter Schwebstoffe umfassen.

Die Belastung von Gewässern mit Giftstoffen ist insofern problematisch, als sensible Bereiche wie z. B. das Wattenmeer nachhaltig geschädigt werden. Aus industriellen Prozessen gelangen giftige Verbindungen wie halogenierte Kohlenwasser­ stoffe, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, andere Teerbestandteile, Lösungsmittel und dergleichen in die Gewässer. Insbesondere in Küstengewässern und Häfen kommen Bestandteile von Schiffsanstrichen hinzu, wobei in letzter Zeit zunehmend die bewußt, zur Verhinderung des Bewuchses mit Muscheln, Algen und dergleichen als Schiffsfarbenbe­ standteile eingesetzten "anti-fouling"-Substanzen eine Rolle spielen. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um Tributylzinn (tributyl tin, TBT), das, wie auch andere metallorganische Verbindungen, eine hohe Giftigkeit für solche Lebewesen zeigt, die sich in unerwünschter Weise an Schiffsböden ansetzen.

Solche Substanzen gelangen, im Wasser, in Kontakt mit Schwebstoffen, die aufgrund ihrer großen Oberfläche und geeigneten Ladungsverteilung etc. als Adsorber für solche Giftstoffe wirken können. Mit den Schwebstoffen gelangen diese giftigen Substanzen in das Sediment.

Bei ausreichender Gewässertiefe kann dieser Prozeß sehr erwünscht sein. Beispielsweise werden viele der auf hoher See anfallenden Schadstoffe mittels solcher Vorgänge am Mee­ resboden sedimentiert und sind dann nach Überlagerung im wesentlichen unschädlich gemacht.

In geregelten und insbesondere in befahrenen Gewässern kann jedoch ein kontinuierliches Anwachsen der Sedimentschicht am Gewässerboden nicht hingenommen werden, weil durch die ent­ sprechende Erhöhung des Gewässergrundes die Strömungs­ verhältnisse in unerwünschter Weise verändert werden können, oder die Schiffahrt behindert wird. Es ist deshalb seit lan­ gem üblich, in solchen Gewässern Unterhaltungsbaggerungen durchzuführen, um die notwendige Tiefe aufrechtzuerhalten.

Für die Entfernung solcher Sedimente gibt es eine Vielzahl von bekannten Verfahren. Beispielsweise wird die Sediment­ schicht mit Eimerbaggern oder anderen mechanischen Einrich­ tungen ausgehoben, wobei das so gewonnene Bodenmaterial üblicherweise zunächst auf Schuten verbracht wird, um es später in einem anderen Gewässerbereich geeigneter Tiefe zu verklappen. Alternativ ist es möglich, Spülverfahren ein­ zusetzen, mit denen das zu entfernende Sediment auf Spül­ felder an Land verbracht wird. Weitere solche mechanische Verfahren werden praktiziert.

Alternativ hierzu wird seit langem ein sehr elegantes, höchst wirkungsvolles und dabei wenig aufwendiges Verfahren eingesetzt, wie insbesondere in EP-B1 0 119 653 beschrieben. Hierbei wird die abgesetzte Sedimentschicht nicht ausgebag­ gert oder dergleichen, sondern vielmehr durch Injektion mit Wasserstrahlen im Volumen vergrößert und auf eine geringere Viskosität eingestellt, so daß die Schicht grundsätzlich fließfähig wird. Sie bleibt dabei jedoch als Schicht erhal­ ten, d.i. vom darüber anstehenden Gewässerkörper getrennt, und kann unterhalb dessen, über dem nicht verflüssigten Boden, unter der Einwirkung der Schwerkraft abfließen, wenn der darunter liegende Boden ein entsprechendes Gefälle aufweist.

Dies gestattet es, eine solchermaßen fließfähig gemachte Schlamm- oder Schlickschicht gezielt, ohne Vermischung mit dem darüber stehenden Wasser, an eine geeignete tiefer gele­ gene Stelle abfließen zu lassen, wo sie von einer dort stär­ keren Wasserströmung aufgenommen und fortgetragen werden kann, oder wo man eine entsprechend stärkere Strömung gezielt erzeugen kann. Mit diesem Verfahren ist es bei­ spielsweise gelungen, Schlickschichten aus Hafenbecken in Flußläufe, Meeresbuchten und dergleichen abfließen zu las­ sen, wobei in einigen Fällen Wege von mehreren -zig Kilo­ metern zurückgelegt wurden, bis die Schlickschicht sich wie­ der absetzte.

Der Einsatz solcher Verfahren ist stark eingeschränkt, wenn das zu beseitigende Sediment, wie eingangs dargestellt, kontaminiert ist. Überschreitet der Giftstoffgehalt die durch nationale und internationale Verordnungen und Gesetze gegebenen Grenzwerte, kann der Fall auftreten, daß das Bag­ gergut überhaupt nicht mehr im Gewässer umgelagert werden kann, sondern vielmehr mit besonderen Vorsichtsmaßnahmen ausgehoben werden und an Land beseitigt werden muß. Dann kann es sehr leicht sein, daß auch eine Deponierung an Land nicht mehr möglich ist, sondern vielmehr das ausgehobene Bodenmaterial mit Spezialverfahren ausgewaschen oder ausge­ glüht werden muß, um die Giftstoffe unschädlich zu machen.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, insbeson­ dere Giftstoffen, aus Bodenmaterialien, Schlick, Schlamm und dergleichen in Gewässern wie Hafenbecken, Meeresbuchten, Seen, Flüssen und Spülfeldern anzugeben, das eine einfachere und unaufwendigere Entgiftung gestattet.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung der genannten Aufgabe die verunreinigten Bodenmaterialien nach einer aerob-Phase einem anaeroben Abbau der verunreinigenden Stoffe unterworfen, wozu das verunreinigte Material in ausreichend dicker Schicht u. a. in Spülfeldern gelagert wird, bis der anaerobe Abbau der Verunreinigungsmaterialien zu den gewünschten niedrigen Werten fortgeschritten ist.

Dabei wird die Schichtdicke des abgelagerten, anfangs noch kontaminierten Materials so gewählt, daß anaerobe Bedingun­ gen gewährleistet sind. Gegen Ende der Behandlung wird die zum Großteil gereinigte Schicht vorzugsweise belüftet, ggf. nochmals über einen längeren Zeitraum anaerob gelagert bevor sie bleibend deponiert wird, zurückgeführt wird oder irgend­ einer anderen endgültigen Verwendung zugeführt wird.

Eine bevorzugte Arbeitsweise gemäß der Erfindung liegt darin, das kontaminierte Material, beispielsweise mit Tributylzinn verseuchtes Hefenbeckensediment, auf ein Spülfeld zu fördern. Dies kann beispielsweise durch her­ kömmliches Naßbaggern, Pumpen und dergleichen geschehen.

Erfindungsgemäß wird das kontaminierte Material im Spülfeld zu einer besonders dicken Schicht aufgefahren. Während man herkömmlicherweise bei Schichtdicken im Bereich von bei­ spielsweise 30 Zentimetern bleiben kann, liegen die erfin­ dungsgemäß eingesetzten Schichtdicken sehr viel höher, bei einem Meter und oberhalb, vorzugsweise oberhalb von zwei Metern. In solch dicken Schichten sind anaerobe Bedingungen garantiert. In jedem Fall wird erfindungsgemäß die Schicht­ dicke so bemessen, daß diese Garantie anaerober Bedingungen gegeben ist.

Die Schicht wird dann dem anaeroben bakteriellen Abbau der Kontaminationsstoffe überlassen. Überraschenderweise ergibt sich bei ausreichend langer Lagerung, von ein bis zwei Jahren und mehr und bis zu sechs Jahren und mehr, ein dra­ matischer Abbau von über 90% auch solcher Verunreinigungen, bei denen ein anaerober Abbau bisher nicht bekannt war.

So zeigt sich im Versuch, daß bei nur zweijähriger Lagerung in ausreichender Schichtdicke eine Reduktion des Zinngehal­ tes (aus Tributylzinn) um mehr als den Faktor 5 erreicht wird.

Vorzugsweise schließt sich an die anaerobe Abbauphase noch eine lüftende Nachbehandlung an.

Das Verfahren ist extrem unaufwendig und dabei von überra­ schender Wirksamkeit. Es gestattet die Bearbeitung von hoch­ gradig kontaminierten Böden, die sich anderweitig oder nur mit sehr viel aufwendigeren Verfahren behandeln lassen.

Alternativ läßt sich die Erfindung bei Verwendung dünnerer Schichten dadurch realisieren, daß die Schicht ausreichend luftdicht abgedeckt wird, beispielsweise mit Folie oder einer Deckschicht aus schüttbarem, gegebenenfalls verdichte­ tem Material. Auch so lassen sich über die benötigten Zeit­ räume anaerobe Bedingungen realisieren.

Claims (5)

1. Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, ins­ besondere Giftstoffen, aus Bodenmaterialien, Schlick, Schlamm und dergleichen in Gewässern wie Hafenbecken, Meeresbuchten, Seen, Flüssen und Spülfeldern durch anaeroben Abbau der verunreinigenden Stoffe, bei dem das verunreinigte Material in einer zur Gewährleistung anaerober Bedingungen ausreichend dicken Schicht oder bei dünnerer Schicht unter einer ausreichend luftdichten Abdeckung über einen solchen Zeitraum gelagert und dem anaeroben Abbau der Verunreini­ gungsstoffe überlassen wird, bis der gewünschte Abbaugrad erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zu entfer­ nenden Verunreinigungen Schiffsfarbenbestandteile, wie ins­ besondere bewuchshindernde (anti-fouling) Stoffe, beispiels­ weise metallorganische Verbindungen wie Tributylzinn (tributyl tin, TBT); Schadstoffe wie poly- und perhaloge­ nierte Kohlenwasserstoffe, cyclische und polycyclische aro­ matische Kohlenwasserstoffe und/oder andere oxidativ zer­ störbare, schwer oder nicht flüchtige organische Verbindun­ gen enthalten.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Material während der anaeroben Abbaubehandlung größer als 1 Meter, vorzugsweise größer als 2 Meter ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anaerobe Behandlung mindestens ein Jahr, vorzugsweise zwei Jahre und besonders bevorzugt mehr als zwei Jahre andauert.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Bodenmaterial, am Ende der Abbaubehandlung aufge­ lockert und durchlüftet wird.