DE3509553A1 - Mittel zur reinigung und reinhaltung kontaminierten wassers, insbesondere von grundwasser zu trinkzwecken - Google Patents
Mittel zur reinigung und reinhaltung kontaminierten wassers, insbesondere von grundwasser zu trinkzweckenInfo
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Description
- PATENTANMELDUNG
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Mittel zur Reinigung und Reinhaltung kontaminierten Wassers, insbesondere von Grundwasser zu Trinzwecken.
- In Industriegebieten ist bisher durch Chemikalien kontaminiertes Wasser frei in die Erde abgelassen worden, falls eine Kanalisation nicht bestand.
- Der steigende Bedarf an Trinkwasser bzw. reinem Wasser zwingt dazu auch das Grundwasser zu Trinkzwecken brauchbar zu machen.
- Dazu ist es bisher erforderlich die kontaminierten Erdbereiche über dem Grundwasser zu entfernen und in andere YL Gegenden zu deponieren. Diese meist umfangreichen Arbeiten und die hohen Transportkosten zu den weit entfernten Deponierstellen sind für die Wirtschaft in vielen Fällen untragbar und bedrohen die Existenz einzelner Unternehmen.
- Es tritt keine Selbstreinigung ein, auch nicht durch Regenwasser.
- Im Gegenteil, durch das Regenwasser werden die kontaminierten Stoffe immer tiefer in das Erdreich bzw. das Grundwasser gespült und in Richtung der .. #.. Querrichtung Grundwasserstromung1in immer weiter flächig ausgebreitet.
- Die ERfindung sieht zwei Lösungen vor, um das Ausschachten und Abtransportieren solcher kontaminierten Erdbereiche zu ersparen.
- Diese Bereiche werden nach einer ersten Lösung von dem zufließenden reinen Wasser abgetrennt. Das reine Wasser ist gezwungen seitlich zu dem kontaminierten Bereich weiter zu fließen. Damit bleiben diese Kontaminierungen örtlich fixiert und isoliert. Die Kontamination kann sich nicht weiter ausbreiten.
- Die zweite Lösung sieht vor, daß quer zur Strömungsrichtung im kontaminierten Bereich, zwischen und/oder nachgeschaltet sind, insbesondere anschließend an das untere Ende des kontaminierten Bereiches. Die Kontaminierungen werden von den Filtern zurückgehalten. Nur reines Wasser fließt weiter.
- Das Grundwasser ist nicht wie ein Fluß auf einem festen Untergrund geführt, sondern fließt zwischen den feinen von Sandkörnern, Kies und dergl., gebildeten, unendlichvielen, freien Räumen, wie durch ein Sieb hindurch. Das ist für beide Lösungen von Bedeutung.
- In der beigefügten Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
- Fig. 1 zeigt einen horizontalen Schnitt in Höhe des Grundwassers des kontaminierten Bereiches.
- Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt, der sich auf in Fig. 1 aufgeführte Teile bezieht.
- In etwa der Mitte der Fig. 1 ist (schraffiert) der kontaminierte Bereich 1 zu erkennen. Das Grundwasser 2 strömt in Pfeilrichtung vom oberen zum unteren Teil. Sind die nach der Erfindung vorgesehenen Maßnahmen noch nicht erfolgt, so durchströmt das Grundwasser 2 den Bereich 1 und schwemmt einen Teil dieser kontaminierenden Stoffe in die nachfolgenden Bezirke. Dieses ausschwemmen und vergiften kann sich über Jahrhunderte erstrecken, da sehr geringe Mengen solcher kontaminierender Stoffe ausreichend sind, um das Grundwasser als Trinkwasser unbrauchbar zu machen.
- Zur Oeffnung der Erde zum Grundwasser 1 hin (Fig. 2), d.h. zur Bildung "freier Wege" in die Tiefe der Erde sind rohrartige Bohrungen 4, 5 mittels Geschossen bis zum Grundwasser 2 durchgeführt. Durch diese wird Calciumoxid mit Druck eingebracht. Dieser gebrannte Kalk wandelt sich stürmisch mit dem Grundwasser in Calciumhydroxid Ca(OH)2 unter hoher Wärmeentwicklung (bis etwa 450 ° C) und mehr facher Volumenvergrößerung um. Ein Teil löst sich im Wasser und bildet Kalkwasser.
- Der andere Teil ist im Wasser als "Kalkmilch" suspendiert.
- Je nach dem Verhältnis der fest eingegebenen Calciumoxide (CaO) zu der Menge des Grundwassers kann die Kalkmilch bis zur Bildung eines Kalkbreies mit verschiedener Konsistenz ~verdickt werden. Damit kann man die Konsistenz entsprechend den Erfordernissen variieren.
- Das Grundwasser führt gelöstes Kohlendioxid (Co2) mit sich.
- Das Kohlenhydroxid bildet mit diesem gelöstes Calci.umhydrogencarbonat und Calciumcarbonat.
- Durch die erwähnten "freien Wege" kann man auch Kohlendioxid zusätzlich in das Grundwasser mit Druck eingeben. Das Carbonat (CaCO3) wandelt sich hierdurch in das leicht lösliche Calciumhydrogencarbonat (CaHCO3) 2 um, nach der Gleichung: Es ist somit möglich das unlösliche Calciumcarbonat durch Zufügen weiteren Kohlendioxids in das Grundwasser in Lösung zu bringen.
- Das ist für die Filterbildung und Aufrechthaltung der Filterfunktion, wie später näher ausgeführt wird, von Bedeutung.
- Nach der ersten Erfindung-Lösung werden Bohrlöcher 5 rings um die Grenzlinien des kontaminierten Bereiches 1 geschossen und das CaO mit Druck eingegeben. Durch die Bohrlöcher 5 wird weiterhin Kohlendioxid dem Grundwasser zugeführt. Es bildet sich hierdurch zwischen den Sandkörnern und Kies mit diesem sich "verfilzendeS" unlösliches Calciumcarbonat (CaC03). Hierdurch entsteht ein fester, wasserundurchlässiger "Sperrgürtel" 6, um den kontaminierten Bereich 1 herum. Dieser Bereich scheidet damit, als Wasserweg aus.
- Das Grundwasser 2 ist vielmehr gezwungen, sich längs der Außenseiten des Grenzgürtels 6 , an dem nun isolierten kontaminierten Bereich 1 seinen neuen Weg zu bahnen.
- Durch die Bohrlöcher 5 können weiterhin vorteilhaft an sich bekannte hydraulische Bindemittel mit Druck eingegeben werden und so den Grenzgürtel verstärken. Als hydraulische Bindemittel kommen insbesondere Zemente, z. B. Portlandzement, Hochofenschlacke, gebrannte Klinker, in Betracht. Das Abbinden erfolgt in teils stürmischen Reaktionen. Alsdann tritt die Erhärtung ein.
- Die verfilzenden Kristallnadeln und Blättchen binden das vorhandene Wasser chemisch. Der bei Anwendung von Zement übliche Sand wird durch den Sand, der das Sandbett des Grundwassers bildet, gestellt.
- Hierbei ist von Bedeutung, daß beim Löschen des gebrannten Kalkes bzw. entsprechender Bestandteile (CaO.A1203) der hydraulischen Bindemittel eine mehrfache Volumenvergrößerung eintritt. Hierdurch werden die feinsten Zwischenräume mit den, den Grenzgürtel 6 bildeten Stoffe angefüllt und in diesen einbezogen.
- Durch den Sperrgürtel wird das von oberhalb kommende reine Grundwasser 2 an dem abgesperrten kontaminierten Bereich 1 seitlich vorbei geführt. Damit wird die Vergiftung dieses reinen frischen Grundwassers verhindert.
- Die zweite Erfindungs-Lösung sieht eine ~Filterbildung" vor.
- Der gebrannte Kalk wird in Querrichtung zur Grundwasserströmung durch Bohrungen 4 mit Druck in dieses eingegeben. Damit bildet sich Calciumhydroxid (Ca(OH)2). Dieses bildet seinerseits mit der natürlichen Kohlensäure des Wassers CaHCO3 und CaC03 . Diese Carbonate setzen sich in die Lücken zwischen die Sandkörner.
- Das CaHCO3 zerfällt bei Wärme, nach der Gleichung: Das gasförmig freiwerdende CO2 bewirkt eine Porenbildung zwischen den Sandkörnern.
- Auch andere Bicarbonate, z. B. Kaliumbicarbonat, können dem Calciuni oxid bzw. dem Grundwasser beigegeben werden. Dieses Bicarbonat zerfällt durch die Löschwärme nach der Gleichung: Durch die porige Ausfüllung zwischen den Sandkörnern entstehen liniare Filter 3 (bzw. 3 a), die die kontaminierenden Stoffe zurückhalten.
- Der Grad der Porosität ist je nach der Menge des beigegebenen CaO und des Bicarbonats variierbar. Das Verhältnis des leicht löslichen CaHCO3 zu dem unlöslich gefällten CaCO3 kann durch zusätzlich einzugebendes Kohlendioxid reguliert werden, nach der Gleichung: Die Poren verkleinern sich je mehr CaC03 ausfällt. Sie vergrößern sich wiederum, wenn durch C02 leicht lösliches CaHC03 gebildet wird.
- Fig. 1 zeigt drei Querfilter 3 innerhalb des kontaminierenden Bereiches 1 und einen Filter 3 a unterhalb dieses Bereiches.
- Das über dem Grundwasser befindliche Erdreich ist besonders kontaminiert. Die Giftstoffe müssen zunächst einmal das Erdreich durchfließen ehe sie zum Grundwasser gelangen.
- Es ist bereits eingangs darauf hingewiesen worden, daß die Kalk-Löschung eine Wärmeentwicklung bis 450 ° C bewirken kann. Durch die Erhitzung des Grundwassers werden die kontaminierenden Stoffe zum großen Teil gasförmig aus dem Grundwasser und aus dem darüber befindlichen Erdreich ausgetrieben. Dazu können auch andere Stoffe hinzugegeben werden, wie z.B. Wasserstoffsuperoxid, Natriumperoxid, Bariumperoxid und dergl.. Beim Zerfall von Wasserstoffsuperoxid werden ebenfalls große Wärmeenergien frei. Dies ergibt sich aus der Gleichung: Um das Zerfallbestreben des Wasserstoffsuperoxid, wie auch anderer Peroxide zu beschleunigen können Katalysatoren, wie Braunstein, Aktiv-Kohle und dergl. beigegeben werden.
- Wie erwähnt kann auch Natriumperoxid ( pa202) dem Grundwasser und Erdreich zugefügt werden. Hierbei vollzieht sich folgender Vorgang: Das so gebildete H 202 zerfäl!t rasch in H20 und Sauerstoff.
- Das NaOH kann durch Magnesiumsulfat unschädlich gemacht werden.
- Zur Steigerung der Reinigung kann weiterhin Aluminiumsulfat beigefügt werden. Dieses bildet mit den Hydrogen-Carbonaten Aluminim-Hydroxid.
- Der nach obigen Gleichungen im Statu-nascendi freiwerdende Sauerstoff wandelt die kontaminierenden Stoffe in nicht störende um.
- Das Bohren der "freien Wege" gibt die Möglichkeit Proben den verschiedenen Erdschichten zu entnehmen. Dazu ist erforderlich, die Bohrvorrichtungen (Geschoße oder dergl.) mit solchen Bohrköpfen zu versehen, wie man sie beispielsweise bei der Tiefseeforschung anwendet. Die Bohrköpfe besitzen Bohrmeisel, die im Falle der Tiefenbohrung durch die Geschoße nach der Erfindung von im Geschoß eingebrachten Treibstoffen (Brennstoffen oder dergl.) in Rotation versetzt werden. Die freigebohrte bzw. gemeiselte Erde wird im Geschoß rohr nach oben gedrückt und somit der späteren Untersuchung zugängig.
- Um die Bohrmeisel in Rotation zu versetzen, können sie, z.B. an ihren oberen Enden etwa wie Wasserräder von Turbinen, oder wie das bekannte Seegersche Wasserrad, ausgebildet sein. Nicht nur die Treibstoffgase sondern auch das Wasser, kann zur Inbewegungsetzung dieser rotierenden Räder zur Anwendung kommen.
- Die Geschoße bzw. die Tiefseebohrer können so ausgebildet sien, daß sie an Ösen und Kabeln (mit Haken) nach oben aus ihrer Endstellung zurück nach oben bewegt werden.
- Auch sonstige Ausbildungen, wie sie aus der Tiefseeforschung bekannt sind, können hier ihre Anwendung finden.,
Claims (26)
- P A T E N T A N S P R U C H E 1. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung kontaminierten Wassers insbesondere von Grundwasser zu Trinkwasser dadurch gekennzeichnet, daß in das Wasser mit diesem chemische Reaktionen exotherm vollziehende und die störenden Stoffe bindenden und umwandelnden Stoffe eingegeben sind , z.B. CaO und/oder Nu202, BaO2.
- 2. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung kontaminierten Wassers nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in das Wasser und ggf. in das Erdreich Sauerstoff freisetzende chemische Verbindungen, z. B. Wasserstoffsuperoxid (H 202) eingegeben sind, durch welche die kontaminierenden Stoffe in chemisch nicht störende Stoffe umgewandelt werden.
- 3. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung kontaminierten Wassers nach den Ansprüchen 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundwasser Stoffe beigefügt werden, die sich mit den kontaminierenden Stoffen verbinden, so z.B. CaO bzw. Ca(OH)2 mit den Chloratomen chlorierter Kohlenwasserstoffe.
- 4. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebenen Zusatzstoffe, z.B. CaO, in etwa lotrechter Richtung, vorzugsweise auch in das Erdreich, das über dem Grundwasser sich befindet eingegeben sind.
- 5. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebenen Zusatzstoffe, z.B. Ca O bzw. Ca(OH) 2' mit dem Erdreich, bzw. Sand oder dergl. des kontaminierten Bereiches zu einer lotrechten Sperrschicht vereinigt sind.
- 6. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die lotrechten Sperrschichten T iltereigenschaften haben und die unerwünschten Stoffe beim Durchfluß des Grundwassers zurückhalten.
- 7. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß durch das im Grundwasser gelöste Kohlendioxidgas (CO2) und ggf. durch eingegebenes Kohlendioxid das Calziumhydroxid (Ca(OH)2) in nicht lösliches Calziumcarbonat umgewandelt ist.
- 8. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht den kontaminierten Grundwasserbereiches mindestens teilweise umgrenzt und damit einen Zufluß des nicht kontaminierten Wassers verhindert.
- 9. Mittel zur Reinigung und Reinllaltullg nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die als Filter ausgebildeten lotrechten Schichten als Zwischenschichten in Abständen zueinander, vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung des Grundwassers, angeordnet sind.
- 10. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß durch exothermische Vorgänge die kontaminierenden Stoffe und ggf. auch Sauerstoff, gasförmig aus dem Grundwasser und den darüber befindlichen Erdschichten in die Luft ausgetrieben werden.
- 11. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Filter wahlweise auf die Funk#tion der Reinigung einstellbar sind.
- 12. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Erdschichten über dem kontaminierten Bereich des Grundwassers mit Zusatzstoffen, z. B. Wasserstoffsuperoxid, getränkt sind, durch welche die austretenden Gase (kontaminierende Stoffe) in andere nicht störende Stoffe umgewandelt werden.
- 13. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundwasser und/oder Erdreich und/oder den Zusatzstoffen Katalysatoren, Beschleuniger, Anreger und dergl., beigegeben sind.
- 14. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß mittels Geschossen durch die Erdschichten, rohrartige Verbindungen zum Grundwasser hergestellt sind, durch welche die Zusatzstoffe dem Grundwasser zugeführt werden.
- 15. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß in die von den Geschossen bewirkten rohrartigen Offnungen Führungsrohre eingesetzt sind.
- 16. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe mittels Schläuchen durch diese Führungsrohre zugeführt sind.
- 17. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Geschosse, z.B. in Kammern, die Zugabestoffe, die in das Grundwasser und Erdreich eingegeben werden sollen, mit sich führen.
- 18. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammern der Geschosse so ausgebildet sind, z.B. Querperforationen aufweisen, so daß die Zusatzstoffe in das Grundwasser oder Erdreich austreten können.
- 19. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe aus den ALI Aufnallmckalnmern oder dergl. durch Druck von expandierenden,z.B. explodicrcnden, den Aufnahmekammern zugeordneten entsprechenden Mittein,in das Grundwasser und Erdreich gelangen.
- 20. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Geschosse offene Kopfausbildungen besitzen, z.B. um den Geschossen es zu ermöglichen, bohrend in das Erdreich weiter einzudringen.
- 21. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßköpfe Bohr-Meisel aufweisen, die durch ihre Rotation und die Meiselform sich wie ein Bohrer immer tiefer in das Erdreich eindringen und dabei das Erdreich in einen inneren Aufnahmezylinder transportieren.
- 22. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Meisel durch im Geschoß angeordnete, seine Rotation bewirkende, Elemente und Treibstoffe, bewegt wird.
- 23. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Bohrmeisels mit einem Rad, z.B. Turbinenrad Seegnerisches Wasserrad oder dergl. verbunden ist und durch die ausströmenden Explosionsgase oder dergl. oder das hierdurch in Bewegung gesetzte Wasser die Rotation des Rades und damit des Bohrmeisels erfolgt.
- 24. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe im Geschoß in Längsrichtung so angeordnet sind, daß sie durch das offene Kopfteil unter dem Druck gegen sie wirkender anderer expandierender Stoffe ausgestoßen werden.
- 25. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß dem gebrannten Kalk oder Grundwasser Bicarbonate in bestimmten Mengenanteilen beigemischt sind.
- 26. Mittel zur Reinigung und Reinhaltung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Freisetzung des Kohlendioxid-Gases aus den Bicarbonaten z.B. durch die Löschwärme des Kalkes oder infolge sonst eines exothermen chemischen Vorganges erfolgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853509553 DE3509553A1 (de) | 1985-03-16 | 1985-03-16 | Mittel zur reinigung und reinhaltung kontaminierten wassers, insbesondere von grundwasser zu trinkzwecken |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19853509553 DE3509553A1 (de) | 1985-03-16 | 1985-03-16 | Mittel zur reinigung und reinhaltung kontaminierten wassers, insbesondere von grundwasser zu trinkzwecken |
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| DE3509553A1 true DE3509553A1 (de) | 1986-09-18 |
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ID=6265449
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|---|---|---|---|
| DE19853509553 Withdrawn DE3509553A1 (de) | 1985-03-16 | 1985-03-16 | Mittel zur reinigung und reinhaltung kontaminierten wassers, insbesondere von grundwasser zu trinkzwecken |
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|---|---|
| DE (1) | DE3509553A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4004711A1 (de) * | 1990-02-15 | 1991-08-22 | Peter Husten | Verfahren und vorrichtung zur entfernung von schadstoffen aus untergrund-formationen im erdboden |
| DE4105987A1 (de) * | 1991-02-26 | 1992-08-27 | Haldenwang Lutz | Verfahren und anlage zur in situ-behandlung verunreinigter grundwaesser |
| DE4221198A1 (de) * | 1992-06-27 | 1994-01-05 | Steffen Ingenieurgesellschaft | Verfahren zur Entfernung von wasserlöslichen sorbierbaren Schadstoffen aus dem abströmenden Grundwasser in der Umgebung eines Kontaminationsherdes |
| DE19541932A1 (de) * | 1995-11-10 | 1997-05-15 | Paurat Geotechnik Gmbh | Anlage für die Entfernung von radioaktiven Ionen aus strömendem Grundwasser |
| DE19724418A1 (de) * | 1997-06-10 | 1999-01-07 | Lausitzer Braunkohle Ag | Reaktor zur Grundwassersanierung und Verfahren zum Herstellen des Reaktors |
-
1985
- 1985-03-16 DE DE19853509553 patent/DE3509553A1/de not_active Withdrawn
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| DE19724418B4 (de) * | 1997-06-10 | 2007-10-11 | Vattenfall Europe Mining Ag | Verfahren zum Herstellen eines Reaktors zur Grundwassersanierung |
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