DE3733365A1 - Verfahren und vorrichtung zum eintrag eines fluessigen und/oder gasfoermigen mediums in einen boden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintrag eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums in einen Boden mittels einer in den Boden eingebrachten Einspeisesonde mit mindestens einer Austrittsöffnung für das Medium sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Sanierung von mit Schadstoffen kontaminierten Erdböden wurden inzwischen verschiedene Techniken entwickelt, die auf eine Vernichtung, Abtrennung oder Umwandlung der kontaminierenden Stoffe abzielen. Je nachdem, ob dabei der kontaminierte Boden bewegt oder in seiner bestehenden Lagerung belassen wird, spricht man von On-Site- oder In-Situ-Verfahren.

Aus der Zeitschrift "Umwelt 4/86, Seiten 292-296" sind biologische Verfahren zur Bodensanierung bekannt. Durch mikrobiellen Abbau von Kohlenwasserstoffen zu Kohlendioxid und Wasser werden z.B. mit Mineralöl kontaminierte Böden saniert. Der natürliche Abbau von Schadstoffen beruht dabei auf der Lebenstätigkeit von Mikroorganismen, welche die gelösten oder in lösliche Form überführten organischen Verbindungen zum Teil als Energiespender, zum Teil zum Aufbau neuer Zellsubstanz verwerten und dadurch aus dem Umgebungsmilieu eliminieren. Hierzu werden die Mikroorganismen über Bodenbohrungen in die kontaminierten Bodenschichten eingebracht und mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt, bzw. bodeneigene Mikroorganismen durch Einstellung optimaler Milieubedingungen in ihrer Tätigkeit unterstützt.

In "Umwelt 7-8/87, Seiten 417-422" sind ferner Verfahren zur ln-Situ-Sanierung beschrieben. Dabei werden die Mikroorganismen über in den Boden eingebrachte Einspeisesonden den kontaminierten Bodenschichten zugeführt und über die Einspeisesonden mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt.

Ein Problem des Eintrags gasförmiger und/oder flüssiger Medien in die Bodenschichten ist jedoch, daß sich das Medium zu einem erheblichen Teil entlang der Einspeisesonde vertikal ausbreitet und so kaum in das Erdreich eintritt. Dies ist vor allem bei in Bohrungen eingesetzten Sonden der Fall. Damit geht ein Teil des eingespeisten Mediums ungenutzt verloren, was die Wirtschaftlichkeit und Effektivität des Verfahrens verringert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß Effektivität und Wirtschaftlichkeit des Eintrags verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einspeisesonde nach deren Einbringung in den Boden zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung für das Medium zur angrenzenden Bodenschicht hin abgedichtet wird.

Durch die Abdichtung des Zwischenraums Boden/Einspeisesonde wird eine vertikale Ausbreitung des Mediums von der unterhalb der Abdichtungsstelle befindlichen Austrittsöffnung entlang der Einspeisesonde zur Bodenoberfläche verhindert. Das Medium verteilt sich radial um die Einspeisesonde im Boden, wodurch eine ausreichende Versorgung der Mikroorganismen und eine gute Ausnutzung des Mediums gewährleistet ist.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Abdichtung durch Expansion eines flexiblen Schlauchs. Hierfür ist vorgesehen, an mindestens einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung der Einspeisesonde den Schlauch rings um die Einspeisesonde zu fixieren und nach Einbringung der Sonde in den Boden zu expandieren. Der expandierte Schlauch dichtet den Zwischenraum Boden/Einspeisesonde zuverlässig ab.

Vorteilhafterweise wird zur Expansion des Schlauchs Druckgas in den Schlauch eingepreßt. Es ist auch möglich, ein Fluid, insbesondere Wasser, in den Schlauch einzubringen, um den Schlauch zu expandieren. Diese beiden Verfahrensvarianten ermöglichen eine unbeschädigte Entnahme der Einspeisesonde nach Abschluß des Eintrags.

ln einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Zwei-Komponenten-Schaumstoff in den Schlauch eingeführt, der dann für die Expansion des Schlauches sorgt. Diese Verfahrensvariante führt zu einem dauerelastischen Dichtring und bietet eine besonders hohe Betriebssicherheit, da praktisch keine Undichtigkeiten auftreten können und keine Druckkontrolle notwendig ist.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Abdichtung in Höhe undurchlässiger Bodenschichten oberhalb der Austrittsöffnung für das Medium. Das Medium kann sich so unterhalb der undurchlässigen Bodenschicht horizontal im Boden verteilen, so daß eine gleichmäßige Versorgung der Mikroorganismen im Boden gewährleistet ist. Häufig ist es auch erforderlich, aufgrund mehrerer undurchlässiger horizontaler Bodenschichten in der Einspeisesonde mehrere Austrittsöffnungen vorzusehen, die einen Eintrag des betreffenden Mediums in unterschiedlichen Tiefen erlauben. ln diesem Fall erfolgt die Abdichtung bevorzugterweise jeweils in Höhe der undruchlässigen Bodenschicht. Dadurch wird eine weitgehende horizontale Verteilung des Mediums im Boden erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Einbringung aller denkbaren gasförmigen und/oder flüssigen Medien in Böden verwendet werden. lnsbesondere eignet es sich zur Sanierung von mit Schadstoffen kontaminierten Böden durch Einbringung von Reaktanten oder Nährstoffen in den Boden, die für einen Abbau der Schadstoffe sorgen. Ein spezieller Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt die biologische Bodensanierung dar, bei der abwechselnd Nährstoffe, Hilfsstoffe und Sauerstoff, dieser evtl. auch in gelöster Form, über die Einspeisesonde in den Boden eingebracht werden. Die Versorgung der Mikroorganismen im Boden erfolgt über die Einspeisesonde bevorzugt mit technisch reinem Sauerstoff, oder mit O₂-angereichertem Wasser. Selbstverständlich können bei der Sanierung größerer Gebiete mehrere Einspeisesonden in den Boden eingebracht werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine in den Erdboden eingebrachte Einspeisesonde, die an ihrem oberen Ende mit einem Vorratsbehälter für das Medium in Verbindung steht und unterhalb der Bodenoberfläche mindestens eine Austrittsöffnung für das Medium aufweist. Erfindungsgemäß ist mindestens an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung ein flexibler Schlauch rings um die Einspeisesonde befestigt.

Das Schlauchmaterial wird z.B. mit Schlauchbindern an der Einspeisesonde fixiert, zweckmäßigerweise in Höhe undurchlässiger Bodenschichten oberhalb der Austrittsöffnung für das Medium.

Zweckmäßigerweise ist der Schlauch mit einer Zufuhrleitung für Druckgas verbunden. Das Druckgas sorgt für die Expansion des Schlauches. Eine andere Variante sieht vor, daß der Schlauch mit einer Zufuhrleitung für ein Fluid, z.B. Wasser, in Verbindung steht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schlauch mit einer Zufuhrleitung für einen Zwei-Komponenten-Schaum verbunden, der eine zuverlässige und dauerhafte Abdichtung gewährleistet.

Im folgenden sei die Erfindung anhand eines in einer Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

Die Figur zeigt zwei in Bohrungen 6 im Boden 5 eingesetzte parallel angeordnete Einspeisesonden 7. Nach dem Einsetzen der Einspeisesonden 7 in die Bohrungen 6 werden die an den Einspeisesonden 7 fixierten flexiblen Schläuche 2 über Zufuhrleitungen 4 mit Druckgas beaufschlagt, so daß die Schläuche 2 expandieren und den Zwischenraum 8 zwischen Bohrung und Einspeisesonde abdichten. Die in der Figur links dargestellte Einspeisesonde zeigt den Zustand vor Einleiten des Druckgases, die rechts dargestellte Sonde den Zustand nach dem Einleiten des Druckgases. Die in der Figur eingetragenen Pfeile kennzeichnen den Weg des Mediums. Der über der Austrittsöffnung 1 für das Medium angeordnete Schlauch 2 unterbindet die vertikale Ausbreitung des Mediums im Zwischenraum 8 entlang der Einspeisesonde 7 nach oben. Das Medium tritt horizontal in die angrenzende Bodenschicht über und breitet sich in ihr gleichmäßig aus. Weitere Schläuche 2 sind in Höhe undurchlässiger Bodenschichten 3 angeordnet. Sie verhindern, daß das Medium entlang der Einspeisesonde 7 durch die undurchlässige Bodenschicht 3 durchtritt. Auf diese Weise können bestimmte kontaminierte Bodenschichten gezielt mit dem Medium versorgt werden, ohne daß unerwünschte Verluste auftreten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Eintrag eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums in einen Boden mittels einer in den Boden eingebrachten Einspeisesonde mit mindestens einer Austrittsöffnung für das Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisesonde (7) nach deren Einbringung in den Boden (5) zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung (1) für das Medium zur angrenzenden Bodenschicht (9) hin abgedichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung durch Expansion eines flexiblen Schlauchs (2) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des flexiblen Schlauchs (2) durch Einpressen von Druckgas in den Schlauch (2) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des flexiblen Schlauchs (2) durch Einbringen eines Fluids, insbesondere von Wasser, in den Schlauch (2) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion des flexiblen Schlauchs (2) durch Einbringen eines Zwei-Komponenten-Schaumstoffs in den Schlauch (2) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung in Höhe undurchlässiger Bodenschichten (3) erfolgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer in den Boden eingebrachten Einspeisesonde, die an ihrem oberen Ende mit einem Vorratsbehälter für das Medium in Verbindung steht und unterhalb der Bodenoberfläche mindestens eine Austrittsöffnung für das Medium aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung (1) ein flexibler Schlauch (2) an der Einspeisesonde (7) so befestigt ist, daß er diese umschließt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Schlauch (2) mit einer Zufuhrleitung (4) für Druckgas in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Schlauch (2) mit einer Zufuhrleitung (4) für ein Fluid, insbesondere Wasser, in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Schlauch (2) mit einer Zufuhrleitung (4) für einen Zwei-Komponenten-Schaum in Verbindung steht.