DE3733365C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Eintrag eines flüssigen und/oder gasförmigen 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, wobei die Einspeisesonde nach de­ ren Einbringung in den Boden zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung für das Medium zur angrenzenden Bodenschicht hin abgedichtet wird, sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Sanierung von mit Schadstoffen kontaminierten Erdböden wurden inzwischen ver­ schiedene Techniken entwickelt, die auf eine Vernichtung, Abtrennung oder Umwand­ lung 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 Bo­ densanierung bekannt. Durch mikrobiellen Abbau von Kohlenwasserstoffen zu Kohlen­ dioxid und Wasser werden z. B. mit Mineralöl kontaminierte Böden saniert.

Der natürliche Abbau von Schadstoffen beruht dabei auf der Lebenstätigkeit von Mikro­ organismen, welche die gelösten oder in lösliche Form überführten organischen Verbin­ dungen zum Teil als Energiespender, zum Teil zum Aufbau neuer Zellsubstanz verwer­ ten und dadurch aus dem Umgebungsmilieu eliminieren. Hierzu werden die Mikroorga­ nismen 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 In-Situ-Sanierung beschrieben. Dabei werden die Mikroorganismen über in den Boden eingebrachte Ein­ speisesonden den kontaminierten Bodenschichten zugeführt und über die Einspeise­ sonden 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 Bohrun­ gen eingesetzten Sonden der Fall. Damit geht ein Teil des eingespeisten Mediums un­ genutzt verloren, was die Wirtschaftlichkeit und Effektivität des Verfahrens verringert.

In der DE 34 28 305 C2 ist bei einem Verfahren zum Eintrag eines gasförmigen Medi­ ums in einen Boden bereits vorgeschlagen worden, die Einspeisesonde nach deren Einbringung in den Boden zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung für das Medium zur angrenzenden Bodenschicht hin abzudichten.

Ein entsprechendes Verfahren ist aus der DE 32 38 576 A1 für den Eintrag eines flüssi­ gen Mediums in einem Boden bekannt.

Durch diese bekannten Verfahren soll verhindert werden, daß das eingespeiste Medium längs der Außenwand der Einspeisesonde nach oben ins Freie entweicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestal­ ten, daß bestimmte kontaminierte Bodenschichten gezielt mit dem Medium versorgt werden, ohne daß unerwünschte Verluste auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abdichtung jeweils in Höhe undurchlässiger horizontal er Bodenschichten erfolgt.

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 vorzu­ sehen, die einen Eintrag des betreffenden Mediums in unterschiedlichen Tiefen erlau­ ben. In diesem Fall erfolgt die Abdichtung bevorzugterweise jeweils in Höhe der undurchlässigen Bodenschicht. Dadurch wird eine weitgehende horizontale Verteilung des Mediums im Boden erreicht.

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 Ein­ bringung der Sonde in den Boden zu expandieren. Der expandierte Schlauch dichtet den Zwischenraum Boden/Einspeisesonde zuverlässig ab.

Zur Expansion des Schlauchs kann Druckgas in den Schlauch einge­ preßt werden. Es ist auch möglich, ein Fluid, insbesondere Wasser, in den Schlauch einzubrin­ gen, um den Schlauch zu expandieren. Diese beiden Verfahrensvarianten ermöglichen eine unbeschädigte Entnahme der Einspeisesonde nach Abschluß des Eintrags.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Einbringung aller denkbaren gasförmigen und/oder flüssigen Medien in Böden verwendet werden. Insbesondere eignet es sich zur Sanierung von mit Schadstoffen kontaminierten Böden durch Einbringung von Reaktan­ ten 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 bevor­ zugt mit technisch reinem Sauerstoff, oder mit O₂-angereichertem Wasser. Selbstver­ ständlich können bei der Sanierung größerer Gebiete mehrere Einspeisesonden in den Boden eingebracht werden.

Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 wird 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 angegeben, bei der zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung in Höhe undurchlässiger Bodenschichten ein flexibler Schlauch an der Einspeisesonde so befestigt ist, daß er diese umschließt.

Das Schlauchmaterial wird z. B. mit Schlauchbindern an der Einspeisesonde fixiert.

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

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

Die Figur zeigt zwei in Bohrungen 6 im Boden 5 eingesetzte parallel angeordnete Ein­ speisesonden 7. Nach dem Einsetzen der Einspeisesonden 7 in die Bohrungen 6 wer­ den die an den Einspeisesonden 7 fixierten flexiblen Schläuche 2 über Zufuhrleitungen 4 mit Druckgas beaufschlagt, so daß die Schläuche 2 expandieren und den Zwischen­ raum 8 zwischen Bohrung und Einspeisesonde abdichten. Die in der Figur links darge­ stellte Einspeisesonde zeigt den Zustand vor Einleiten des Druckgases, die rechts dar­ gestellte Sonde den Zustand nach dem Einleiten des Druckgases. Die in der Figur ein­ getragenen Pfeile kennzeichnen den Weg des Mediums. Der über der Austrittsöffnung 1 für das Medium angeordnete Schlauch 2 unterbindet die vertikale Ausbreitung des Me­ diums 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 Boden­ schichten gezielt mit dem Medium versorgt werden, ohne daß unerwünschte Verluste auftreten.

Claims (5)

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, wobei die Einspeisesonde nach deren Ein­ bringung in den Boden zumindest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung für das Medium zur angrenzenden Bodenschicht hin abgedichtet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abdichtung jeweils in Höhe undurchlässiger horizontaler Bodenschichten erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer in den Boden eingebrach­ ten 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 zumin­ dest an einer Stelle oberhalb der Austrittsöffnung (1) in Höhe undurchlässiger Bo­ denschichten ein flexibler Schlauch (2) an der Einspeisesonde (7) so befestigt ist, daß er diese umschließt.

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

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

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