DE3619542A1 - Entsorgung von kontaminiertem erdreich und/oder rueckstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Entsorgung von kontaminiertem Erdreich und/oder Rückständen, insbesondere mit Kohlenwasserstoffkontaminationen.

Die meisten industriellen Prozesse gehen mit dem Entstehen von Abfall­ stoffen einher. Nicht selten tragen aber auch die produzierten Güter selbst bei Herstellung, Lagerung und Verteilung zur Verunreinigung von Luft, Abwasser und Boden bei. So entstehen z.T. typische Kontaminationen, die noch nach Jahren und Jahrzehnten nachweisbar sind und Auswirkungen auf das Ökosystem und den Menschen haben können.

Charakteristisch hierfür sind Kokereistandorte. Die beim Kokereiprozeß anfallenden Produkte sind, neben den Hauptbestandteilen Koks und Koke­ reigas, Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Trimethylbenzol, Naphthalin, Phenol, Öl- und Teerfraktionen, Ammoniak u.a. Rückstände sind besonders im Bereich früherer Anlagen zur Gaswäsche, Produktreinigung und Abwas­ serbehandlung festzustellen. Daneben finden sich reichlich polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle (vor allem Blei, Arsen, Quecksilber) und Kadmium. Hygienische Gefährdungen sind nicht auszu­ schließen durch direkten Kontakt mit kontaminiertem Material (Inhala­ tion, Hautkontakt) sowie durch Genuß von Lebensmitteln, die auf den kontaminierten Flächen gezogen wurden. Die inhalative Aufnahme von gas­ förmigen Bestandteilen hat nur untergeordnete toxikologische Bedeutung, jedoch sind die häufig intensiven Geruchsemissionen ein ernsthaftes hygienisches Problem. In der Regel ist das im kontaminierten Bereich neu gebildete Grundwasser mit organischen und anorganischen Komponenten befrachtet. Sein Eindringen in Trinkwassergewinnungsanlagen oder seine Verwendung zu Bewässerungszwecken kann unmittelbare oder mittelbare Gesundheitsrisiken entstehen lassen.

Ein weiteres Beispiel sind Produktionsstätten für Pflanzenschutzmittel. Zahlreiche der nach dem 2. Weltkrieg entstandenen kleineren Betriebe sind in den 60er und 70er Jahren einem Konzentrationsprozeß zum Opfer gefallen. Die Folge sind einerseits multiple kleinere Altlastabfälle aus den früheren Jahren sowie einige wenige Großablagerungen durch marktführende Unternehmen. Persistente chlororganische Substanzen, wie z.B. Hexachlorcyclohexan, gelangten bei der Abfallbeseitigung durch Verwehung sowie durch partikuläre und gasförmige Abluftemissionen in die unmittelbare Umgebung des Standorts. Hygienische Risiken bestehen durch Anreicherungsvorgänge der Substanzen in der Nahrungskette sowie durch Befrachtungen des Grund- und Oberflächenwassers. Bedenklich sind nicht nur die produzierten Stoffe und die gleichzeitig entstehenden Kon­ genären, sondern auch Begleitsubstanzen vom Typ der chlorierten Dibenzo­ dioxine und Furane. Sofern über die Atemluft nicht partikuläre Bestand­ teile aufgenommen werden, spielt dieser Aufnahmeweg eine nur geringe Rolle.

Bei metallverarbeitenden Betrieben besteht die Möglichkeit einer Unter­ grundverunreinigung mit Lösemitteln, die bei der Reinigung und Ober­ flächenvergütung angewandt werden. Härtesalze und Galvanikabfälle sowie staubförmige Abluftemissionen sind weitere charakteristische Begleit­ kontaminanten dieser Produktionszweige. Abgesehen von der Möglichkeit einer Inhalation von Schwermetallstaub oder einer direkten oralen Auf­ nahme von Rückständen bei Kontakt mit hochbelastetem Bodenmaterial bei bestimmten Produktionsstätten (Schwermetallverhüttung und -bearbeitung) wirken sich die mit der metallverarbeitenden Industrie zusammenhängen­ den Kontaminationsprobleme vorwiegend auf das Grundwasser aus.

Erhebliche Umweltschäden mit teilweiser massiver Verunreinigung des Grundwassers werden bei Lösungsmittelbetrieben festgestellt. Hierbei kann die Vielfalt der Produktpalette zu unerwartetem Verhalten einzelner Komponenten im Untergrund führen. Auch hierbei gilt, daß eine hygienisch- toxikologische Beeinträchtigung in erster Linie über Grund- und Trink­ wasser erfolgen müßte, und daß eine inhalative Aufnahme von ausgegastem Material von untergeordneter Bedeutung ist.

Die bei obigen Betrieben anfallenden Rückstände müssen entsorgt werden. Das gleiche gilt für das Erdreich von kontaminierten Standorten, wenn das Gelände einer weiteren Nutzung, insbesondere einer Wohnbebauung zu­ geführt werden soll bzw. wenn von dem kontaminierten Standort durch Verwehung bzw. Grundwassergefährdung ausgeht.

Nach dem die Entsorgung in früherer Zeit im wesentlichen unkontrolliert auf Deponien erfolgte, in jüngerer Zeit kontrolliert den sogenannten Sondermülldeponien zugeführt wurde, haben sich zwei erhebliche Probleme gezeigt. Das eine Problem stellen die Deponierungskosten und Transport­ kosten zu Sondermülldeponien dar. Das andere Problem stellt die Sicherung der Sondermülldeponie dar.

Um beiden Problemen abzuhelfen sind in der Vergangenheit eine außerordent­ liche Vielzahl von Lösungsvorschlägen gemacht worden. Ein Teil dieser Lösungsvorschläge basiert auf einer thermischen Behandlung, ein anderer Teil auf einer chemischen Behandlung, noch andere auf mikrobieller Behand­ lung. Manche Lösungsvorschläge beinhalten eine Kombination verschiedener Verfahrensschritte. Außerdem unterscheiden sich die Verfahrensvorschläge nach denjenigen, die in-situ arbeiten und solchen, die on-site arbeiten.

Überwiegend wird eine Überführung der kontaminierten Stoffe in eine weniger schädliche oder unschädliche Verbindung oder Zustand angestrebt. In der Regel ist die Reaktion jedoch nicht 100 %ig, sondern bleiben noch er­ hebliche Prozentsätze an kontaminierten Stoffen übrig, so daß im wesentlichen nur von einer Herabsetzung des Kontaminationsgrades ge­ sprochen werden kann. Offen ist dabei, ob die derzeit als zulässig ange­ sehenen Grenzwerte nicht in Zukunft aufgrund weitergehender Erkenntnisse vertretbar sind.

Schließlich gibt es auch eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen, die auf eine Einkapslung der kontaminierten Stoffe gerichtet sind. Dabei sind Totaleinkapselungen der kontaminierten Standorte, wie auch Verfahren mit partikelweiser Einkapselung im Gespräch. Bei der Totaleinkapselung kann es sich nur um ein Zwischenlager handeln, denn die Abdichtungen haben nach aller Erfahrungen nur eine beschränkte Lebensdauer, die durchaus 50 Jahre und mehr erreichen kann. Jedoch stellt sich dann erneut die Frage der Dekontamination bzw. einer erneuten Einkapselung.

Eine partikelweise Einkapselung bedingt ausreichende Sicherheit gegen Auslauung durch Beaufschlagung mit Grundwasser bzw. Oberflächenwässern.

Bei allen Vorschlägen ist gemeinsam, daß sie mit außerordentlichen Kosten behaftet sind, die im Minimum bei 200 bis 300,-- DM/t liegen, wobei im einzelnen noch unsicher ist, ob der technisch angestrebte Erfolg auch erreicht wird.

Bei kontaminierten Standorten wie beispielsweise Kokereistandorten mit Erdmassen von zumeist mehr als 1 Mio m³, welche dekontaminiert werden müssen, ist die volkswirtschaftlich tragbare Grenze solcher Dekontami­ nierungsmaßnahmen zumindest bei notwendiger Dekontaminierung mehrerer Standorte überschritten. Deshalb können die bisherigen vielen Lösungs­ vorschläge in der Praxis nur scheitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine volkwirtschaftlich trag­ bare Entsorgung zu ermöglichen. Dabei wendet sich die Erfindung erneut dem Gedanken einer Deponierung zu.

Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß das Erdreich bzw. die Rückstände übertägig mit Flotationsbergen des Steinkohlebergbaus gemischt und nach untertage gepumpt und dort mit Bindemittel gemischt und in die Hohlräume eines Bruchfeldes von Grubenräumen beim Strebbau verfüllt wird.

Ein Bruchfeld entsteht bei traditionellem Kohleabbau, wird nach dem Ab­ bau der Kohleflöze die während des Abbaus vorhandene Sicherung des Hangenden über dem Liegenden entfernt. Das geschieht in der Weise, daß die als Sicherung dienenden Schildausbaueinheiten weitergerückt werden. Dies geht schrittweise. Deshalb tragen die Schildausbaueinheiten die Bezeichnung Schreitausbau.

Zumeist hat bereits jedes Schreiten einen Bruch des Hangenden zur Folge. Solchermaßen durchgeführter Bruchbau hat Setzwirkungen zur Folge, die unter dem Wort Bergschäden bekannt sind.

Zur Vermeidung solcher Bergschäden ist seit langem bekannt, ein Teil der mit der Förderung anfallenden Berge in den Grubenbetrieb zurückzu­ führen und im Bruchfeld zu verfüllen. Das ging z.B. auf pneumatischem Wege über sogenannten Blasversatz. Es gibt jedoch auch ältere Lösungs­ vorschläge für eine hydraulische Verfüllung. Eine hydraulische Verfüllung bedingt allerdings eine Verfestigung und/oder eine Bindung des Wasseran­ teiles. Dazu wird beispielsweise Elektrofilterasche verwendet.

Die Erfindung wendet sich der Technologie des hydraulischen Versatzes von Bergen in Form von Flotationsschlämmen zu, weil dabei im wesentlichen vorhandene Einrichtungen mit relativ geringen Änderungen bzw. Ergänzungen genutzt werden können.

Große Mengenströme vorhanden sind, mit denen auch erhebliche Entsorgungs­ mengen wie z.B. die Bodenmassen eines kontaminierten Kokereistandortes in ausreichend kurzer Zeit entsorgt werden können.

Im Ergebnis führt die erfindungsgemäße Entsorgung über hydraulischen Bergeversatz untertage lediglich zu sehr geringen Mehrkosten gegenüber dem bloßen hydraulischen Versatz untertage. Diese Mehrkosten sind dann die Entsorgungskosten und sind etwa einer Zehnerpotenz kleiner als die Entsorgungskosten bisheriger Lösungsvorschläge. Überraschenderweise hat die Vermischung des kontaminierten Erdreiches oder Rückstandes mit den Bergen eine Einbindung der sonst austretenden Flüchtigen Bestandteile in den kontaminierten Stoffen zur Folge. D.h. die Rückstände bzw. das kontaminierte Erdreich wird mit den Bergen in den Rohrleitungen gefahr­ los bis in das Bruchfeld transportiert. Dort werden die Flüchtigen Be­ standteile vom Wasser bzw. Bindemittel eingeschlossen. Eine Gefährdung der Grubenwetter ist dadurch ausgeschlossen.

Allerdings bedarf der hydraulische Versatz von Bergen insofern einer Änderung, als nur nicht wasserlösliche Bindemittel zugemischt werden dürfen und die Zumischung untertage möglichst dicht am Bruchfeld erfolgt. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels dient der Sicherung der Grubenwässer gegen Kontamination bzw. soll eine Auslauung der in das Bruchfeld eingeschlossenen Rückstände bzw. des kontaminierten Erdreiches durch Grubenwässer verhindern.

Die untertägige Beimischung des Bindemittels schließt ein Verstopfen und Zufrieren von Rohrleitungen für die Heranführung der hydraulisch zu ver­ setzenden Berge aus.

Besonders geeignet für das hydraulische Versetzen von Bergen sind Flotationsberge. Flotationsberge haben einen hohen Wasseranteil. Sie sind feinkörnig und gut pumpfähig. Nach der Erfindung können dem Rückstände bzw. Erdreich mit einer Korngröße bis zu 20 mm beigemischt werden. Das Mischungsverhältnis Flotationsberge zu kontaminiertem Erdreich bzw. Rückständen beträgt vorzugsweise mindestens zwei. D. h. auf ein Teil Rückstand oder kontaminiertem Erdreich kommen mindestens zwei Teile Flotationsberge.

Statt Flotationsberge können auch andere Berge mit ähnlicher Partikelgröße wie die der Rückstände bzw. des kontaminierten Erdreiches eingesetzt werden. Der Pumpvorgang für das Gemisch wird dadurch erleichtert, daß die nach untertage führende Materialsäule des Gemisches infolge ihrer Schwerkraft auch ohne nennenswerten Pumpendruck einen ausreichenden Förderstrom verursacht. Der Pumpvorgang kann sich deshalb auch darauf beschränken, daß Berge/Wasser/Rückstands/Erdreichgemisch aus dem Mischer in die nach untertage führende Rohrleitung zu fördern.

Soweit dem Gemisch Elektrofilterasche (Flugasche) zugesetzt wird, er­ setzt das nach der Erfindung nicht das Bindemittel. Als Bindemittel dient vorzugsweise Zement. Nach der Erfindung ist nach Zumischung des Bindemittels ein Mischungsanteil des Bindemittels von mindestens 10% und höchstens 40%, vorzugsweise 15 bis 30% vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Versatz des Gemisches kann vor dem Bruch des Hangenden auf das Liegende erfolgen. Sofern dabei die Gefahr eines Eindringens des Gemisches in den Schreitausbau besteht, kann der im Bereich des Bruchschildes mit einer Rückhaltung für das Gemisch ver­ sehen sein. Die Rückhaltung von leichter baulicher Ausführung sein. Vorzugsweise wird das Gemisch so gegen den Bruch gefördert, daß es sich an dem Bruch andämmt. Die bei Verrücken des Schreitausbaues aus dem Hangenden niederbrechenden Berge fallen dann in das Gemisch.

Der Versatz kann auch in der Weise erfolgen, daß das Gemisch in einem texotropen Zustand in die Hohlräume des Bruchehaufwerkes eingepreßt wird. Der Feststoffgehalt des Füllstoff-Wassergemisches soll dann 50 bis 70 Volumensprozente betragen. Nach Abgabe der Oberschußwasser an die naturtrockenen Berge bzw. Abbinden des Bindemittels ist das Gemisch verfestigt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darge­ stellt. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Bruchfeld in Verbindung mit einem Strebbau.

Fig. 2 zeigt die Verbindung der untertägigen Anlage zum Nachversetzen mit einer übertägigen Mischanlage.

Fig. 3 eine untertägige Mischanlage.

In Fig. 1 ist ein Abbaubetrieb mit Bruchfeld 1, einem Streb 2, einem Strebförderer 3 sowie einem entsprechenden Schildausbau 12 wiedergegeben. Die Abbaurichtung ist durch den Pfeil A angedeutet. Das zum erfindungsge­ mäßen hydraulischen Versetzen vorgesehene Gemisch wird mittels Dickstoff­ pumpen 9 in den Abbaubegleitstrecken 4 und 5, Oberleitung 11 in das Bruchfeld 1 eingebracht.

Das Gemisch wird nach Fig. 2 und Fig. 3 teilweise übertägig, teilweise untertägig gefertigt.

Obertage wird aus einem Bunker 13 über ein Förderband 14 Elektrofilter­ asche (Flugasche) einem Mischer 15 zugeführt. Zugleich wird kontaminiertes Erdreich eines Kokereistandortes über einen nicht dargestellten weiteren Bunker und ein Förderband 14 a dem Mischer 15 zugeführt und treten aus einer Rohrleitung 14 b Flotationsberge in den Mischer 15 aus. Die Anteile der Flotationsberge zu kontaminiertem Erdreich, zu Elektrofilterasche stehen im Verhältnis von zwei zu 0,5 zu 0,5. Die Flotationsberge haben einen Feststoffanteil von 40%.

Im Mischer 15 erfolgt eine homogene Vermischung der Einsatzstoffe. Aus dem Mischer 15 werden zwei Silos 16 bedient. Aus den Silos 16 wird nach Bedarf Gemisch über eine Pumpe 17 abgezogen und über eine Rohrleitung nach untertage gefördert.

Die Fig. 2 verbindet schematisch den Abbaubetrieb nach Fig. 1 mit der übertägigen Anlage, wobei die Ansicht der übertägigen Anlage an der Stelle 19 in die Draufsicht des Abbaubetriebes wechselt.

Die Mischstation mit der Pumpe 9 und einem Mischer 8 ist in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 läßt zugleich erkennen, daß zur untertägigen Misch­ station noch ein Zementsilo 20, eine Betonrutsche 21, eine Zementförder­ schnecke 22, eine Zementwaage 23 und ein Aufzug 24 mit Waage 25 für weitere Zuschlagstoffe, die mit Gleisunterstützung 26 herangeführt werden können.

Als weiterer Zuschlagstoff kann z. B. Kies vorgesehen sein, können auch grobkörnige Berge und dergleichen verwendet werden.

Der Zement wird in einem derartigen Verhältnis zugemischt, daß er am Pumpenaustritt 20% des Mischungsanteiles ausmacht.

Die Pumpe drückt die Mischung in die Leitungen 10.

Die Hohlräume der Bergeschüttung werden von dem erfindungsgemäßen Ge­ misch komplett ausgefüllt. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Berge kann das Oberschußwasser des Gemisches aufnehmen. Das völlige Verfüllen von Bergeschüttungen mit dem Gemisch führt zu einer äußerst geringen Setzung, die bei 6 bis 8% der ursprünglichen Flözmächtigkeit liegt. Das Gemisch erhält nach kurzer Zeit eine ausreichende Festigkeit. Ein Abfließen des Gemisches ist nicht zu befürchten.

Claims (6)

1. Entsorgung von kontaminiertem Erdreich und/oder Rückständen, insbe­ sondere von Kohlenwasserstoff kontaminierten Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdreich und/oder die Rückstände übertägig mit Bergen gemischt und nach untertage gepumpt und dort mit Bindemittel gemischt und in ein Bruchfeld beim Strebbau des Steinkohle­ bergbaus verfüllt wird.

2. Entsorgung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ver­ wendung hydraulischer, nicht wasserlöslicher Bindemittel.

3. Entsorgung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Flotationsbergen.

4. Entsorgung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis der Berge zu den kontaminierten Stoffen einschließlich Zuschlagstoffen mindestens 2 beträgt.

5. Entsorgung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anteil des Binde­ mittels am Austritt der untertägigen Mischanlage mindestens 15% und höchstens 40% des Gemisches beträgt.

6. Entsorgung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch die Verwendung von Zement als Binde­ mittel.