DE19924879A1 - Process and sub-soil reactor assembly to clean contaminated flowing or stagnant ground water, exploits natural ground water flow gradient without flow interruption - Google Patents

Process and sub-soil reactor assembly to clean contaminated flowing or stagnant ground water, exploits natural ground water flow gradient without flow interruption

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DE19924879A1
DE19924879A1 DE1999124879 DE19924879A DE19924879A1 DE 19924879 A1 DE19924879 A1 DE 19924879A1 DE 1999124879 DE1999124879 DE 1999124879 DE 19924879 A DE19924879 A DE 19924879A DE 19924879 A1 DE19924879 A1 DE 19924879A1
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Thomas Daffner
Eberhard Beitinger
Carsten Leibenath
Thomas Jaeger
Erik Nowak
Marion Wahl
Peter Boerke
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Ubv Umweltbuero Vogtland GmbH
WCI UMWELTTECHNIK GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/002Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2806Anaerobic processes using solid supports for microorganisms

Abstract

An in-situ process cleans contaminated ground water (4; 5) within a sub-surface reactor (1, 7) of any chosen design and depth of construction. The reactor takes advantage of the local geophysical situation and hydrographic patterns. The process exploits the local geo-hydrographic gradient, causing the contaminated water to flow under its own weight through the reactor with adsorbent filter charge (9), which it leaves in a cleaned (10) condition. The reactor may have water-tight walls, reactive walls, and siphon processes. The reactor structure makes use of sub-soil strata (3), or suitable pipes or passages are introduced as required into the ground.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grund­ wässer mittels einer Kombination von Elementen zur bevorzugten Strömung - zum Beispiel horizontal, beziehungsweise vertikal einge­ brachter Filterstränge, oder Filtermedien - und einem Reaktorbauwerk. Die Erfindung befaßt sich mit der unterirdischen Reinigung von fließendem und stagnierendem Grundwasser, das durch anthropogene oder durch natürliche Umwelteinflüsse mit organischen, aber auch anorganischen Schadstoffen kontaminiert wurde. Derartige Kontami­ nationen können durch Auswaschungen des belasteten Erdreiches, durch Niederschlagswasser, oder durch Versickern flüssiger Schadstoff­ substanzen in das Grundwasser eingetragen werden, oder durch den Kontakt von Grundwasser mit beispielsweise nicht oder unvollkommen abgedichteten Deponiesohlen vom Grundwasser aufgenommen werden und bieten aufgrund ihrer humantoxischen, ökotoxischen beziehungs­ weise sonstigen schädlichen Wirkungen die Gefahr, unmittelbar wie mittelbar zu kurz oder langfristigen Schädigungen der Umwelt, nämlich dem Wasser, dem Boden, der Luft, der Flora und der Fauna sowie zur Gesundheitsgefährdung des Menschen, zu führen.The invention relates to a method for the remediation of contaminated ground water by means of a combination of elements to the preferred Flow - for example horizontally or vertically turned on brought filter strands, or filter media - and a reactor structure. The invention is concerned with the underground cleaning of flowing and stagnant groundwater caused by anthropogenic or through natural environmental influences with organic, but also inorganic pollutants has been contaminated. Such contami nations can be washed out of the contaminated soil, through rainwater or through seepage of liquid pollutants substances are introduced into the groundwater, or through the Contact of groundwater with, for example, not or only imperfectly sealed landfill soles are absorbed by the groundwater and offer due to their human toxic, ecotoxic relationship  wise other harmful effects the danger immediately like indirectly too short or long-term damage to the environment, namely water, soil, air, flora and fauna, and Health hazard to humans.

Das Füllgut des Reaktorbehälters, welches zur Dekontaminierung des Grundwassers eingesetzt werden soll, wird je nach der Art der Verun­ reinigungsstoffe ausgewählt. Beispielsweise für aliphatische, aromati­ sche, polyaromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe, aber auch Mineralölkohlenwasserstoffe, Benzol, Toluol, Xylol, polyzyklische Koh­ lenwasserstoffe, polychlorierte Biphenyle und weitere Stoffe werden be­ vorzugt durch Adsorption an z. B. Aktivkohle, Aktivkoks, oder anderen geeigneten Kohleprodukten mit guten Adsorptionseigenschaften gebun­ den, beziehungsweise über biologische Reinigungsverfahren eleminiert. Schwermetalle können zum Beispiel von einer Packung aus Ionenaus­ tauscherharz zurückgehalten werden. Zur Regulierung des ph-Wertes oder zur Entfernung von Anionen aus dem Grundwasser können gemahlene Kalksandsteine, aber auch anderweitige alkalische Granulate verwendet werden.The contents of the reactor vessel, which are used to decontaminate the Groundwater should be used, depending on the type of Verun cleaning agents selected. For example, for aliphatic, aromatic but also polyaromatic and chlorinated hydrocarbons Petroleum hydrocarbons, benzene, toluene, xylene, polycyclic Koh Hydrogen oils, polychlorinated biphenyls and other substances are used preferably by adsorption on z. B. activated carbon, activated coke, or others suitable coal products with good adsorption properties or eliminated using biological cleaning processes. For example, heavy metals can be made from a pack of ions exchanger resin are retained. To regulate the pH value or to remove anions from groundwater ground sand-lime bricks, but also other alkaline ones Granules are used.

Mit der DE 44 25 061 ist die Lösung des Verfahrens einer reaktiven Wand bekannt welches davon ausgeht großflächig, daß heißt über die gesamte Grundwasserteufe und in voller Breite der kontaminierten Grundwasserbereiche eine durchlässige Wand niederzubringen, die mit reaktiven Materialien ausgestattet ist. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Möglichkeit der Anpassung der geohydraulischen Parameter der reaktiven Wand an das umliegende Gebirge, so daß keine bis fast keine Veränderungen der Grundwasserströmungsverhältnisse erfolgen und somit ein Durchströmen des Grundwassers auf natürliche Weise durch die reaktive Wand ohne zusätzliche Energiekosten erfolgen kann. Weitere Vorteile dieses Verfahrens liegen im Verzicht auf aktives Pum­ pen des kontaminierten Wassers und auf Verzicht einer Oberflächenver­ siegelung.With DE 44 25 061 the solution of the method is a reactive one Known wall which assumes large-scale, that means over the Entire groundwater depth and the full range of contaminated Groundwater areas to bring down a permeable wall that with reactive materials. The advantage of this procedure lies in the possibility of adjusting the geohydraulic parameters of the reactive wall to the surrounding mountains, so none to almost none Changes in the groundwater flow conditions take place and thus a flow through the groundwater in a natural way through the reactive wall without additional energy costs. Further advantages of this method are that there is no active pump pen of contaminated water and without a surface ver sealing.

Dem Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, sehr hohe Kosten zur Errichtung der Wand zu verursachen. Der zweite Nachteil liegt in der schwerfälligen bis überhaupt keiner Steuerungsmöglichkeit der Absorpti­ onsleistung bei verändertem Kontaminationsgrad im Grundwasser über mehrere Jahre. Der dritte Nachteil besteht im relativ hohen Kontrollauf­ wand entlang der gesamten reaktiven Wand zur differenzierten Erfas­ sung der Durchbruchkurven beziehungsweise des Erschöpfungsgrades der reaktiven Wand in Teilbereichen. Relativ hohe Betriebskosten entstehen infolge der eingeschränkten rückholbaren Füllstoffe, den Adsorbentien.However, the process has the disadvantage of very high costs To cause erection of the wall. The second disadvantage is that cumbersome to no control of the absorpti at all performance with changed contamination levels in the groundwater  several years. The third disadvantage is the relatively high level of control wall along the entire reactive wall for differentiated detection solution of the breakthrough curves or the degree of exhaustion of the reactive wall in some areas. Relatively high operating costs arise due to the limited retrievable fillers Adsorbents.

Mit der DE 197 24 418 wird ein weiteres Verfahren vorgestellt, welches in vorhandene Schlitzwände Geotextilsäcke in Füllrohren als Reaktoren integriert. Bei der Niederbringung der Schächte wird mittels Tonsuspen­ sion die Bohrwand gestützt. Trotz anschließender Spülung ist ein Ein­ trag von Tonfraktionen in den Porengrundwasserleiter nicht zu verhin­ dern. Dieser Nachteil und die unhandliche Einbringung des Geotextils, welches beim Erneuem von Füllmaterial schwer in die alte Position zu bringen ist, haften dieser Lösung an. Das Verfahren geht von einem Betrieb ohne zusätzliche Energie aus, erbringt hierfür jedoch nicht den ansatzweisen Nachweis. Der Austausch von Füllmaterialien über Ein- und Ausspülen mit den Filterrohren sowie die Anpassung verschiedener Füllmaterialien an die konkrete Kontamination werden als Vorteil geltend gemacht. Die offenbarte Lösung durch die zeichnerische Darstellung läßt jedoch eine einfache Handhabung dieser Arbeiten nicht ersichtlich werden.DE 197 24 418 presents another method, which in existing diaphragm walls geotextile bags in filling pipes as reactors integrated. When the manholes are brought down, they are made using clay suspensions sion supported the drilling wall. Despite subsequent flushing is an on of clay fractions in the pore aquifer not to be avoided other. This disadvantage and the unwieldy introduction of the geotextile, which is difficult to return to the old position when filling material is renewed bring, adhere to this solution. The process starts from one Operation without additional energy, but does not provide for this partial proof. The exchange of filling materials via input and Rinse out with the filter tubes and adjust various Filling materials for the specific contamination are considered an advantage made. The solution disclosed by the graphic representation however, a simple handling of this work is not apparent become.

Ferner ist mit der DE 41 05 987 ein weiteres Verfahren mit Vorrichtung zur Insitubehandlung verunreinigter Grundwässer bekannt, welches ei­ nen feststofffreien quer zur Grundwasserströmung errichteten Graben zum Inhalt hat. In diesem offen liegenden Wasserinhalt werden Belüf­ tungs- und Umwälzeinrichtungen angeordnet und ferner durch Zugabe von Wasserbehandlungsmaterialien die Grundwasserbehandlung vorgenommen. Ein derartiger feststofffreier Graben kann typischerweise 550 m lang, 1,50 m breit und 12 m tief sein. Mehrere durchgezogene Gräben können in Reihe, beziehungsweise auch parallel angeordnet werden. Ebenso können in Reihe angeordnete Gruben vorgesehen sein. Über die Anwendung von Adsorptionsmaterialien die austauschbar und regenerierbar sind, werden keine Ausführungen gemacht. Dieser Lösung haftet weiterhin der Nachteil an, daß damit keine großen Teufenbereiche erfaßt werden können. Furthermore, DE 41 05 987 is another method with a device known for the treatment of contaminated groundwater, which egg a solids-free ditch erected across the groundwater flow to the content. Aeration is created in this exposed water content arranged and circulating devices and further by adding of water treatment materials the groundwater treatment performed. Such a solid-free trench can typically 550 m long, 1.50 m wide and 12 m deep. Several solid Trenches can be arranged in a row or in parallel become. Pits arranged in a row can also be provided. About the use of adsorbent materials which are interchangeable and no explanations are made. This Solution still has the disadvantage that it is not a big one Depth areas can be captured.  

Weiterhin ist mit der DE 42 21 198 ein Verfahren zum Entfernen von wasserlöslichen sorbierbaren Stoffen aus dem Grundwasser bekannt. Das Wesen dieses Verfahrens besteht darin, daß ein quer zur Grund­ wasserströmung nach dem sogenannten Schmalwandverfahren errich­ teter Graben vorgesehen ist, welcher mit dicht gepreßtem Sorptions­ material ausgefüllt wird. Das Grundwasser durchströmt das Sorptions­ material und wird dabei gereinigt. Ist das Sorptionsmaterial erschöpft, wird hinter dem Graben ein neuer Graben mit Sorptionsmaterial nach dem Schmalwandverfahren angelegt. Dieser Lösung haftet jedoch der Nachteil an, daß eine Erneuerung des Sorptionsmaterials in einer bestehenden Dichtwand nicht möglich ist.Furthermore, DE 42 21 198 describes a method for removing water-soluble sorbable substances known from groundwater. The essence of this procedure is that one is transversal to the bottom erect water flow using the so-called narrow wall method teter trench is provided, which with tightly pressed sorption material is filled out. The groundwater flows through the sorption material and is cleaned. If the sorption material is exhausted, a new trench with sorbent material will follow behind the trench the narrow wall method. However, this solution is liable Disadvantage that a renewal of the sorption material in one existing sealing wall is not possible.

Mit der Schrift US 50 57 227 ist ein Verfahren zur Insitu-Entfernung von Kohlenwasserstoffverunreinigungen aus Grundwässern bekannt, mit einem quer zur Grundwasserströmung errichteten Graben, welcher mit einer vertikalen Schicht aus Nährboden für Mikroorganismen für den na­ türlichen Abbau der Wasserverunreinigung und einer sich daran an­ schließenden vertikalen Schicht aus einem Gemisch von natürlichem Torf und absorbierenden Zuschlagstoffen als Behandlungsbett ausgefüllt ist. Dieses soll 15 bis 20 Jahre wirken, wonach die Füllung in dem Gra­ ben ausgehoben und durch eine neue Füllung ersetzt werden soll.The document US 50 57 227 is a method for the in situ removal of Known hydrocarbon contaminants from groundwater a ditch erected transversely to the groundwater flow a vertical layer of nutrient medium for microorganisms for the na door degradation of water pollution and one of them closing vertical layer of a mixture of natural Filled with peat and absorbent additives as a treatment bed is. This should work for 15 to 20 years, after which the filling in the Gra ben excavated and replaced with a new filling.

Diesem Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, daß keine Möglichkeiten des Austausches oder Rückbaus vorgesehen sind und keine Angaben zur Bemessung des Behandlungsbettes gemacht werden.However, this method has the disadvantage that none Possibilities of exchange or dismantling are provided and no information given on the dimensioning of the treatment bed become.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen mit dem es möglich ist, schadstoffbelastetes Grundwasser gezielt über ein Reakt­ orbauwerk derart zu leiten, indem keine Nachteile für die Grundwasser­ strömung eintreten; das kontaminierte Wasser über reaktive Medien wie beispielsweise Adsorbentien geleitet wird und somit eine Reinigung des Grundwassers auf geforderte Sanierungszielwerte erfolgt. Dabei soll das erfindungsgemäße Verfahren mit reaktiven, zum Beispiel Dichtwänden, "Funnel and Gate" in vielfältiger Weise kombinierbar sein und an die örtlichen Standortverhältnisse angepaßt werden können. Mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren soll ferner aufgabengemäß die Verbesserung geohydraulischer Parameter des Untergrundes durch Einbringung von Elementen zur bevorzugten Strömung, beispielsweise von vertikalen, beziehungsweise horizontalen Filtersträngen oder Filtermedien, mit bes­ seren geohydraulischen Strömungseigenschaften gegenüber dem Gebirge und der Ausnutzung dieser geringeren hydraulischen Verluste zur Ausrichtung der Grundwasserströmung zu einem Reaktorbauwerk, erreicht werden. Bei der Anwendung des Verfahrens können mit dessen Hilfe kostengünstig Grundwasserkontaminationen insitu saniert werden. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst, durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgezeigten technischen Merkmale.The object of the invention is to provide a method with which it it is possible to target contaminated groundwater via a reaction to manage the structure in such a way, without any disadvantages for the groundwater flow into; the contaminated water via reactive media such as For example, adsorbents is passed and thus cleaning the Groundwater to the required remediation target values. It should inventive method with reactive, for example sealing walls, "Funnel and Gate" can be combined in a variety of ways and to the  local location conditions can be adapted. With the invent The method according to the invention is also intended to improve the task geohydraulic parameters of the subsoil by introducing Preferred flow elements, e.g. vertical, or horizontal filter strands or filter media, with spec its geohydraulic flow properties compared to the Mountains and the exploitation of these lower hydraulic losses to align the groundwater flow to a reactor structure, can be achieved. When using the method, you can use it Help inexpensive groundwater contamination to be remedied in situ. The object of the invention is achieved by the in the characterizing Technical features shown in part of claim 1.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Einbrin­ gung von Elementen zur bevorzugten Strömung, beispielsweise horizontal beziehungsweise vertikal eingebrachten Filterstrangen wie auch Filtermedien in das Grundwasserströmungsfeld, mit dem konta­ miniertes Grundwasser zu einem Reaktorbauwerk geleitet wird. Die Bemessung des Reaktors erfolgt dabei derart, daß eine für die zu indu­ zierenden Reaktionen ausreichende Aufenthaltszeit gewährleistet ist. Auf solche Weise ist es möglich, kontaminierte Grundwässer beliebiger Tiefe in situ zu sanieren.The essence of the method according to the invention consists in the introduction supply of elements to the preferred flow, for example horizontally or vertically inserted filter strands such as also filter media in the groundwater flow field, with the contact mined groundwater is directed to a reactor structure. The The reactor is dimensioned such that one for the ind decorative reactions sufficient time is guaranteed. In this way, it is possible to contaminate any groundwater Restore depth in situ.

Als Filterstränge oder Filtermedien finden Filter-, Kies-, Schottermaterial, Rohre, Filtermatten oder analoge, gleichwertige Stoffe Einsatz, welche bessere geohydraulische Eigenschaften als das umliegende Gebirge haben die bewirken, daß das kontaminierte Grundwasser durch diese Elemente zur bevorzugten Strömung mit oder ohne Energiezufuhr angezogen und damit die Grundwasserfließrichtung auf austauschbare Reaktoren geleitet wird, das in diesen aufbereitet und anschließend eingeleitet wird.As filter strands or filter media, filter, gravel, gravel material, Pipes, filter mats or similar, equivalent materials use which better geohydraulic properties than the surrounding mountains have the effect that the contaminated groundwater through this Preferred flow elements with or without energy attracted and thus the groundwater flow direction to interchangeable Reactors is directed, processed in these and then is initiated.

Das Reaktorbauwerk besteht beispielsweise aus einem standardisierten, wassergedichteten Senkschacht, welcher bei gegebenem Erfordernis bis in den Liegendstauer reichen kann. Von ihm aus werden die Elemen­ te zur bevorzugten Strömung in einem oder beliebig vielen Horizonten derart positioniert, daß das kontaminierte Grundwasser diese unterirdischen Wege mit geringerem hydraulischen Widerstand nutzt und dieses damit gezielt in das Reaktorbauwerk geführt wird.The reactor structure consists, for example, of a standardized, water-sealed countersink, which if required can reach into the lying stowage. From him become the elemen preferred flow in one or any number of horizons positioned so that the contaminated groundwater these  underground paths with lower hydraulic resistance and this is guided into the reactor structure.

Diese Elemente zur bevorzugten Strömung sind verschiedenster Art. Beispielsweise sind das Sickerstränge, Kiespfähle, mit Kies gefüllte Schlitzgräben, Dränagen, Horizontalfilterbrunnenstränge oder Gleich­ wertiges. Das Wesen dieser bevorzugten Elemente zur bevorzugten Strömung besteht im deutlich größeren geohydraulischen Durchlässig­ keitswert gegenüber dem natürlichen Grundwasserleiter. Die Elemente zur bevorzugten Strömung können horizontal beliebig oft, in beliebiger Teufe angeordnet und somit auf mögliche vertikale Kontaminationsgra­ dienten optimal angepaßt werden. Außerdem wird damit die Anordnung in mehreren Grundwasserstockwerken getrennt möglich.These preferred flow elements are of various types. For example, these are seepage strands, gravel piles, filled with gravel Slit trenches, drainage, horizontal filter well strings or the like valuable. The essence of these preferred elements to the preferred Flow consists in the significantly larger geohydraulic permeability value compared to the natural aquifer. The Elements to the preferred flow can be horizontal any number of times, in any Depth arranged and thus on possible vertical contamination level served to be optimally adapted. It also makes the arrangement Separately possible in several groundwater levels.

Im Reaktorbauwerk selbst durchströmt das kontaminierte Grundwasser ein oder auch mehrere mit reaktiven Medien, beispielsweise Adsorben­ tien, gefüllte Behälter und wird dadurch gereinigt. Als reaktive Medien kommen je nach Art und Umfang der Kontamination Kalkstein, gemahlener Muschelkalk, Aktivkohle, Ionenaustauschharze, Xeolithe und nullwertiges Eisen zum Einsatz, bzw. andere geeignete Materialien, wie Torf, Asche, Zellstoffprodukte oder Keramik.The contaminated groundwater flows through the reactor structure itself one or more with reactive media, for example adsorbents tien, filled container and is thereby cleaned. As reactive media Depending on the type and extent of contamination, limestone, ground mussel lime, activated carbon, ion exchange resins, xeolites and zero-valued iron for use, or other suitable materials, such as peat, ash, cellulose products or ceramics.

Über eine Dosierung von Nährstoffen, Elektronenakzeptoren bezie­ hungsweise Reagenzien und die Integration von für die Ansiedlung eines biologischen Rasens geeigneten Medien in das Reaktorbauwerk besteht die Möglichkeit, dieses nicht nur auf die Adsorption von Stoffen, sondern auch auf biologische Stofftransformationsprozesse auszurich­ ten. Ebenso können die Elemente zur bevorzugten Strömung zum Input von Stoffen, beispielsweise Nährstoffen, Elektronenakzeptoren oder aber Reagenzien in den Grundwasserleiter eingesetzt werden, die dort biologische Stofftransformationen induzieren.About a dosage of nutrients, or electron acceptors way reagents and the integration of for the settlement a biological lawn suitable media in the reactor building there is the possibility of this not only on the adsorption of substances, but also to focus on biological material transformation processes Likewise, the elements can be the preferred flow for input of substances, for example nutrients, electron acceptors or but reagents are used in the aquifer that is there induce biological transformations.

Das Wesen der Erfindung besteht weiterhin darin, daß die Reaktorbehälter innerhalb des Reaktorbauwerkes so angeordnet werden können, daß sowohl eine horizontale, als auch eine vertikale Durchströmung möglich ist und daß eine separate Durchströmung hochbelasteter Grundwasserströme, getrennt von Grundwasserströmen niedriger Schadstoffkonzentration bzw. Grundwasserströmen mit an­ deren Schadstoffen, erfolgen kann. Die Reaktorbehälter sind derart eingebaut, daß sie problemlos bei der Erschöpfung der reaktiven Medien, beziehungsweise zu deren Anpassung auch separat ausgetauscht werden können. Die Einleitung des gereinigten Grundwassers erfolgt dann abstromig des Reaktorbauwerkes z. B. auch über analoge Elemente zur bevorzugten Strömung.The essence of the invention is further that the Reactor vessel arranged within the reactor structure can be that both a horizontal and a vertical Flow is possible and that a separate flow highly contaminated groundwater flows, separated from groundwater flows low pollutant concentration or groundwater flows their pollutants can take place. The reactor vessels are like this built in that they easily with the exhaustion of the reactive  Media, or to adapt them separately can be exchanged. The initiation of the cleaned Groundwater then takes place downstream of the reactor structure, e.g. Belly via analog elements to the preferred flow.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann je nach gegebenen Erfordernis­ sen mit zusätzlichen Bauwerken, wie beispielsweise einer Dichtwand kombiniert werden. Damit kann der hydraulische Gradient des Grundwassers erhöht und somit die Dimensionen der eingebauten Stromröhren, Stränge oder Bahnen optimiert werden. Die geeignete Anordnung mehrerer Reaktorbauwerke und/oder mehrerer geohydrolo­ gisch bevorzugte Stromröhren, Stränge bzw. Bahnen können kostenin­ tensivere Dichtwände substituieren und in ihrer Wirkung ohne den zum Teil nachteiligen Grundwasseraufstau kompensieren. Für Bereiche kon­ taminierten Grundwassers können vor, im bzw. nach dem Reaktorbauwerk eingegliederte Verfahren zur Anhebung des geohy­ draulischen Gefälles vorgesehen werden, wie beispielsweise kleine Inli­ nerpumpen.The method according to the invention can, depending on the given requirement sen with additional structures, such as a sealing wall be combined. This allows the hydraulic gradient of the Groundwater increases and thus the dimensions of the installed Stream tubes, strands or tracks can be optimized. The right one Arrangement of several reactor structures and / or several geohydrolo Electrically preferred flow tubes, strands or tracks can cost substitute more intensive sealing walls and in their effect without the Compensate for some disadvantageous groundwater build-up. For areas con contaminated groundwater can be before, in or after Reactor structure integrated procedures for raising the geohy drastic gradients, such as small inlets nerpumpen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment are explained. In the accompanying drawings:

Fig. 1 das Schema des Reaktorbauwerkes mit Dichtwand Fig. 1 shows the diagram of the reactor structure with a sealing wall

Fig. 2 Schnitt durch das Reaktorbauwerk Fig. 2 section through the reactor structure

Fig. 3 Anordnung mehrerer Reaktorbauwerke mit Dichtwand. Fig. 3 arrangement of several reactor structures with sealing wall.

Von einem Reaktorbauwerk 1, welches bei Erfordernis bis in den Lie­ gendstauer 2 reichen kann und mit einem Innendurchmesser von 2 m und größer, aber auch als Rechteckschachtbauwerk ausgeführt sein kann, werden geohydraulisch bevorzugte Stromröhren, Stränge bezie­ hungsweise Bahnen 3 in einem oder beliebig vielen Horizonten derart positioniert, daß das kontaminierte Grundwasser 4; 5 diese unterirdi­ schen Wege geringeren Widerstandes nutzt und so gezielt in das Re­ aktorbauwerk 1 geführt wird. Die Anordnung des Reaktorbauwerkes 1 bedarf nur einer sehr geringen Fläche und kann abstromig der Grund­ wasserkontamination 4, 5 so positioniert werden, daß die geohydraulisch bevorzugten Stromröhren, Stränge oder Bahnen 3, welche aus Filter-, Kies-, Schottermaterialien, Rohren, Filtermatten sowie Gleichwertigem bestehen können, derart eingebracht werden, daß das kontaminierte Grundwasser 4, 5 geohydraulisch effektiv zuströmt und Kurzschlußströ­ me nicht entstehen. Die bevorzugten Stromröhren, Stränge oder Bahnen 3 können Filterstränge verschiedenster Art, Sickerstränge, Kiespfähle, mit Kies gefüllte Schlitzgräben 6 sein. Sie werden mit herkömmlich bekannten Verfahren wie Mikrotunneling, horizontalem Rohrvortrieb, dem Preussag-Verfahren sowie weiteren vergleichbaren Verfahren vorgetrieben, eingespült beziehungsweise geschlitzt. Auf solche Weise wird ein deutlich größerer geohydraulischer Durchlässigkeitswert gegenüber dem natürlichen Grundwasserleiter erreicht, wodurch das kontaminierte Grundwasser 4, 5 diese ohne Energiezufuhr benutzt.From a reactor structure 1 , which if necessary can extend into the storage area 2 and with an inner diameter of 2 m and larger, but can also be designed as a rectangular shaft structure, geohydraulically preferred flow tubes, strands or tracks 3 are in one or any number of horizons positioned so that the contaminated groundwater 4 ; 5 uses these subterranean paths of lower resistance and is guided into the reactor structure 1 in a targeted manner. The arrangement of the reactor structure 1 requires only a very small area and can be positioned downstream of the ground water contamination 4 , 5 so that the geohydraulically preferred flow tubes, strands or tracks 3 , which are made of filter, gravel, ballast materials, pipes, filter mats and equivalent can exist, be introduced such that the contaminated groundwater 4 , 5 flows geohydraulically effectively and short-circuit currents do not arise. The preferred flow tubes, strands or tracks 3 can be filter strands of various types, seepage strands, gravel piles, slot trenches 6 filled with gravel. They are driven, washed in or slotted using conventionally known methods such as microtunnelling, horizontal pipe jacking, the Preussag method and other comparable methods. In this way, a significantly greater geohydraulic permeability value compared to the natural aquifer is achieved, as a result of which the contaminated groundwater 4 , 5 uses it without the supply of energy.

Die bevorzugten Stromröhren, Stränge und Bahnen 3 werden horizontal beliebig oft in beliebiger Tiefe angeordnet und somit auf mögliche vertikale Kontaminationsgradienten bzw. verschiedenartige Konta­ minanten optimal angepaßt. Außerdem wird damit die Anordnung in mehreren Grundwasserstockwerken 4, 5 getrennt möglich. Der Abstand zwischen den geohydraulisch bevorzugten Stromröhren, Strängen oder Bahnen 3 wird hinreichend eng ausgeführt, damit kein kontaminiertes Grundwasser 4, 5 das Reaktorbauwerk 1 über Kurzschlußströme passie­ ren kann.The preferred flow tubes, strands and tracks 3 are arranged horizontally any number of times at any depth and thus optimally adapted to possible vertical contamination gradients or different Konta minants. In addition, the arrangement in several groundwater levels 4 , 5 is possible separately. The distance between the geohydraulically preferred flow tubes, strands or tracks 3 is made sufficiently narrow so that no contaminated groundwater 4 , 5 can pass the reactor structure 1 via short-circuit currents.

Bei Grundwasserleitern mit geringer Mächtigkeit, können auch vertikale hochdurchlässige Elemente wie beispielsweise Kiespfähle, schotterge­ füllte Schlitzwände als bevorzugte Stromröhre, Strang beziehungsweise Bahn zur Anwendung gelangen. Im Reaktorbauwerk 1 selbst durch­ strömt das kontaminierte Grundwasser 4, 5 ein oder mehrere mit Adsorbentien gefüllte Reaktorbehälter 7 und wird dadurch gereinigt. Dabei kann die Grundwasserzuführung in den Reaktor zum Reaktorbehälter 7 über geschlossene Rohrleitungen, oder als freier Zulauf 8 erfolgen. Im ersten Fall handelt es sich dann um eine Trockenaufstellung des Reaktorbehälters 7. Im zweiten Fall um eine Naßaufstellung. Der Reaktorbehälter 7 ist derart konstruiert, daß eine über die Querschnittsfläche gleichmäßige An- und Durchströmung des Grundwassers erfolgt. Eine kassettenweise Übereinandersetzung von mehreren Reaktorbehältern 7 kann die Laufzeit eines Reaktorbau­ werkes wesentlich verlängern und kassettenweise einen Austausch der Reaktorbehälter 7 ohne Außerbetriebnahme des gesamten Reaktors ermöglichen.In the case of aquifers of low thickness, vertical, highly permeable elements such as gravel piles, ballast-filled diaphragm walls can also be used as the preferred flow tube, strand or rail. In the reactor structure 1 itself, the contaminated groundwater 4 , 5 flows through one or more reactor containers 7 filled with adsorbents and is thereby cleaned. In this case, the groundwater supply to the reactor to the reactor vessel 7 can take place via closed pipes or as a free inlet 8 . In the first case, the reactor vessel 7 is then set up dry. In the second case, a wet installation. The reactor vessel 7 is constructed in such a way that the inflow and flow through the groundwater is uniform over the cross-sectional area. A cassette-wise collision of several reactor vessels 7 can significantly extend the running time of a reactor construction and allow an exchange of the reactor vessels 7 in cassettes without decommissioning the entire reactor.

Als Adsorbienten kommen je nach Art und Umfang der Kontamination beispielsweise Kalkstein, gemahlener Muschelkalk, Aktivkohle, Ionen­ austauschharze, Xeolithe zum Einsatz. Über eine Dosierung von beispielsweise Nährstoffen, Elektronenakzeptoren, beziehungsweise Reagenzien und die Integration von für die Ansiedlung eines bio­ logischen Rasens geeigneten Medien in das Reaktorbauwerk 1 besteht die Möglichkeit, dieses nicht nur auf die Adsorption, sondern auch auf biologische Stofftransformationsprozesse auszurichten. Ebenso können die Elemente zur bevorzugten Strömung zum Input von Stoffen wie Nährstoffen, Elektronenakzeptoren oder Reagenzien in den Grund­ wasserleiter eingesetzt werden, die dort biologische Stofftransformation induzieren.Depending on the type and extent of the contamination, limescale, ground mussel lime, activated carbon, ion exchange resins, xeolites are used as adsorbents. By dosing nutrients, electron acceptors or reagents, for example, and integrating media suitable for the settlement of a biological lawn into the reactor structure 1 , it is possible to align this not only with the adsorption but also with the biological substance transformation processes. Likewise, the elements for preferred flow for the input of substances such as nutrients, electron acceptors or reagents can be used in the aquifer, which induce biological substance transformation there.

Die Reaktorbehälter 7 werden innerhalb des Reaktorbauwerkes 1 derart angeordnet, daß sowohl eine senkrecht, als auch längs zur Grundwas­ serfließrichtung angeordnete Durchströmung möglich ist und ferner eine separate Durchströmung verschiedenartig nach Konzentration oder schadstoffbelasteter Grundwasserströme erfolgen kann. Die Reaktorbehälter 7 sind dabei so eingebaut, daß sie problemlos bei Erschöpfung des Adsorbentien ausgetauscht werden können. Schließlich erfolgt die Ableitung des gereinigten Grundwassers 10 abstromig des Reaktorbauwerkes 1, wie z. B. auch über analog vorbeschriebene Stromröhren, Stränge beziehungsweise Bahnen 3, oder Schlitzgräben 6.The reactor vessel 7 are arranged within the reactor structure 1 in such a way that both a vertical and longitudinal flow direction to the bottom water flow direction is possible and also a separate flow can be carried out in different ways according to concentration or polluted groundwater flows. The reactor vessel 7 are installed so that they can be easily replaced when the adsorbent is exhausted. Finally, the purified groundwater 10 is discharged downstream of the reactor structure 1 , such as, for. B. also via analog previously described flow tubes, strands or tracks 3 , or trenches 6th

Die in Fig. 1 dargestellte Dichtwand 11 abstromig des Reaktor­ bauwerkes 1 dient der Erhöhung des Grundwassergefälles vom Grund­ wasserstand 12 über Grundwasserstand 13 nach dem Grundwasser­ stand 14 The sealing wall 11 shown in FIG. 1 downstream of the reactor structure 1 serves to increase the groundwater gradient from the groundwater level 12 above the groundwater level 13 after the groundwater was 14th

BezugszeichenlisteReference list

11

Reaktorbauwerk
Reactor structure

22nd

Liegendstauer
Lying down

33rd

Bahnen
Tracks

44th

kontaminiertes Grundwasser
contaminated groundwater

55

kontaminiertes Grundwasser
contaminated groundwater

66

Schlitzgräben
Trenches

77

Reaktorbehälter
Reactor vessel

88th

freier Reaktorzulauf
free reactor feed

99

Adsorbentien
Adsorbents

1010th

gereinigtes Grundwasser
purified groundwater

1111

Dichtwand
Sealing wall

1212th

Grundwasserstand im Kontaminationsbereich
Groundwater level in the contamination area

1313

Grundwasserstand am Reaktorbauwerk vor Dichtwand
Groundwater level on the reactor structure in front of the sealing wall

1414

Grundwasserstand abstromig
Groundwater level downstream

Claims (8)

1. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer dadurch gekennzeichnet, daß mittels Einsatz einer Kombination von Elementen zur bevorzugten Strömung Grundwasser zu einem Reaktorbauwerk (1) geleitet wird, in diesem befindliche Reaktorbehälter (7) das kontaminierte Grundwasser (4; 5) aufbereitet wird, gereinigtes Grundwasser (10) das Reaktorbauwerk (1) abstromig verläßt, wozu horizontal und/oder vertikal eingebrachte geohydraulisch bevorzugte Stromröhren, Stränge oder Bahnen (3) in den zu sanierenden Grundwasserbereich (4; 5) und in den abströmenden sanierten Grundwasserbereich eingebracht werden.1. A method for the remediation of contaminated groundwater, characterized in that groundwater is passed to a reactor structure ( 1 ) by using a combination of elements for preferred flow, in which reactor vessel ( 7 ) the contaminated groundwater ( 4 ; 5 ) is processed, cleaned groundwater ( 10 ) leaves the reactor structure ( 1 ) downstream, for which purpose horizontally and / or vertically introduced geohydraulically preferred flow tubes, strands or webs ( 3 ) are introduced into the groundwater area ( 4 ; 5 ) to be rehabilitated and into the outflowing remediated groundwater area. 2. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorbauwerk (1) mit geohydraulisch bevorzugten Stromröhren, Strängen oder Bahnen (3) in ihrer räumlichen Anordnung derart verbunden ist, daß allein über das Grundwassergefälle die Zuführung des kontaminierten Grundwassers (4; 5) über das Reaktorbauwerk (1) und das gereinigte Grundwasser (10) derart abgeleitet wird, daß keine nachteiligen Verhältnisse der Grundwasserströmung eintreten.2. A method for the remediation of contaminated groundwater according to claim 1, characterized in that the reactor structure ( 1 ) with geohydraulically preferred flow tubes, strands or tracks ( 3 ) is connected in their spatial arrangement in such a way that the supply of the contaminated groundwater ( 4 ; 5 ) is derived via the reactor structure ( 1 ) and the cleaned groundwater ( 10 ) in such a way that no adverse conditions of the groundwater flow occur. 3. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach An­ spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß neben einem Reaktorbauwerk (1) dieses auch in Kombination mit Dichtungs­ wänden (11) und/oder reaktiven Wänden zum Einsatz gelangt.3. A method for the remediation of contaminated groundwater according to claim 1, characterized in that in addition to a reactor structure ( 1 ) this is also used in combination with sealing walls ( 11 ) and / or reactive walls. 4. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach An­ spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dosiert Stoffe, als Nährstoffe, Elektronenakzeptoren und Reagenzien zur Induzierung biologischer Reinigungsprozesse wahlweise in den geohydraulisch bevorzugten Stromröhren, Strängen oder Bahnen (3), oder in den Reaktor­ behältern (7) eingesetzt werden. 4. Process for the remediation of contaminated groundwater according to claim 1, characterized in that metered substances, as nutrients, electron acceptors and reagents for inducing biological cleaning processes either in the geohydraulically preferred flow tubes, strands or webs ( 3 ), or in the reactor containers ( 7 ) be used. 5. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß für die Ansiedlung eines biologischen Rasens geeignete Medien, vorzugsweise Nährstoffe, Elektronenakzeptoren und Reagenzien in das Reak­ torbauwerk (1) eingebracht werden.5. A method for the remediation of contaminated groundwater according to claim 1 and 4, characterized in that suitable media for the settlement of a biological lawn, preferably nutrients, electron acceptors and reagents are introduced into the reactor structure ( 1 ). 6. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktorbauwerk (1) wahlweise ein- oder mehrere Reaktorbehälter (7) eingebaut sind, welche mit geeigneten Materialien wie vorzugsweise Adsorbentien, Aktivkohle und Ionenaustauschharze gefüllt, horizontal oder vertikal von kontaminiertem Grundwasser (4; 5) durchströmt werden und dieses reinigt.6. A method for the remediation of contaminated groundwater according to claim 1, characterized in that one or more reactor vessels ( 7 ) are optionally installed in the reactor structure ( 1 ), which are filled with suitable materials such as preferably adsorbents, activated carbon and ion exchange resins, horizontally or vertically from contaminated groundwater ( 4 ; 5 ) are flowed through and this cleans. 7. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des kontaminierten Grundwassers (4; 5) vorzugsweise durch den Einsatz mit Heberanlage oder Inlinerpumpen in das Reaktorbauwerk (1) und/ oder die Ableitung des gereinigten Grundwassers (10) erfolgt.7. The method for the remediation of contaminated groundwater according to claim 2, characterized in that the supply of the contaminated groundwater ( 4 ; 5 ) is preferably carried out by use with a lifting system or inliner pumps in the reactor structure ( 1 ) and / or the discharge of the cleaned groundwater ( 10 ) . 8. Verfahren zur Sanierung kontaminierter Grundwässer nach An­ spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die im Reaktorbauwerk (1) befindlichen Reaktorbehälter (7) horizontal oder vertikal vom konta­ minierten Grundwasser (4; 5) durchströmt werden, derart im Reaktor­ bauwerk (1) eingebaut sind, daß eine einzelne oder aber komplette Herausnahme möglich ist.8. A method for the remediation of contaminated groundwater according to claim 1, characterized in that the reactor vessel ( 7 ) located in the reactor structure ( 1 ) is flowed through horizontally or vertically from the contaminated groundwater ( 4 ; 5 ), so built into the reactor structure ( 1 ) that a single or complete removal is possible.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105645561A (en) * 2014-11-14 2016-06-08 重庆大学 A biomembrane deep denitrification and phosphorus removal reactor for a tail-water pressure conveying pipeline and a tail water deep-treatment method therefore

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CN105645561A (en) * 2014-11-14 2016-06-08 重庆大学 A biomembrane deep denitrification and phosphorus removal reactor for a tail-water pressure conveying pipeline and a tail water deep-treatment method therefore

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