DE4040838A1 - Verfahren zum entfernen leichtfluechtiger schadstoffe aus boeden und grundwaessern - Google Patents
Verfahren zum entfernen leichtfluechtiger schadstoffe aus boeden und grundwaessernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen
leichtflüchtiger Schadstoffe aus Böden und Grundwässern,
bei dem ein gasförmiges Medium in das Grundwasser ein
geleitet wird, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einer Vielzahl sogenannter Altlastenfälle ist der
Boden sowohl im mit Wasser ungesättigten Bereich als
auch unterhalb des Grundwasserspiegels, also im gesät
tigten Bereich durch Schadstoffe belastet. Vielfach
handelt es sich hierbei um leichtflüchtige Substanzen,
vor allem leichtflüchtige Halogenwasserstoffe, Benzol,
Toluol, Xylole und Diisopropylether. Bei den leicht
flüchtigen Halogenwasserstoffen handelt es sich vor
allem um Trichlorethen, Trichlormethan (Chloroform),
Dichlormethan, Dichlorethan, Tetrachlorethen und
Tetrachlormethan. Darüber hinaus kommen auch andere
leichtflüchtige Substanzen vor, die im Zusammenhang
mit chemischen Prozessen angefallen und aufgrund von
Schadensfällen in den Untergrund gelangt sind. Es ist
notwendig, diese Stoffe dem Boden und dem Grundwasser
wieder zu entziehen, da von ihnen eine Umweltbelastung
und von einigen eine toxische Wirkung auf den Menschen
ausgeht.
Hierzu saugt man entweder die Bodenluft aus dem mit
Wasser ungesättigten Bereich der Böden oder man pumpt
Wasser aus dem Grundwasserbereich leitet es durch eine
Desorptions- oder Strippanlage, in welcher die Schad
stoffe abgetrennt werden und fängt die in die Luft
übergeführten Schadstoffe schließlich in Aktivkohle
filtern auf. Wegen der geringen Löslichkeit der
meisten dieser Substanzen im Wasser dauern solche Sa
nierungsmaßnahmen sehr lange. Zeiträume von fünf und
mehr Jahren sind nicht ungewöhnlich. Es ist daher
wünschenswert, diese langen Sanierungszeiten zu ver
kürzen.
Eine Beschleunigung der Reinigung im Grundwasserbereich
läßt sich erreichen, indem man Luft in das Grundwasser
einleitet. Oft handelt man sich dadurch aber neue Nach
teile ein. So erfolgt vor allem bei hohen Eisengehalten
im Grundwasser eine Ausfällung von Eisenhydroxid. An
dessen großer Oberfläche reichern sich viele Schadstof
fe an, welche somit der Reinigung entzogen werden.
Ferner besteht bei einigen Schadstoffen, beispielsweise
bei Benzol, die Gefahr, daß in der an der Bodenoberflä
che abzusaugenden Luft explosive Gemische entstehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum entfernen leichtflüchtiger Schadstoffe
aus Böden und Grundwässern zu schaffen, welches zwar
die Beschleunigung des Reinigungsverfahrens durch Ein
tragung eines gasförmigen Mediums in den Grundwasserbe
reich beibehält, andererseits die Bildung von Eisen
hydroxid und explosiver Gemische ausschließt.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 be
rücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, anstelle von Luft
ein inertes Gas, vorzugsweise Stickstoff oder Kohlen
dioxid bzw. ein Gemisch aus beiden, in den
Grundwasserbereich einzuführen, wird die Bildung ex
plosiver Gemische mit Sicherheit verhindert. Gleich
zeitig wird die Gefahr ausgeschlossen, daß Eisen- und
Manganschlamm ausgefällt wird, wodurch die Entfernung
der Schadstoffe behindert wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Gaseintragung
nicht kontinuierlich, sondern pulsierend, vorzugsweise
mit Freqzenzen von 1 bis 100 kHz.
Durch den pulsierenden Eintrag werden Schwingungen in
das Grundwasser und in den vom Grundwasser ungesättig
ten Teil des Bodens übertragen. Diese Schwingungen tra
gen dazu bei, die an den Bodenkörnern adhäsiv haftenden
Schadstoffe im verstärkten Maße abzulösen.
Wesentlich für die Wirksamkeit des Verfahrens ist, daß
neben der erfindungsgemäßen Einleitung eines inerten
Gases in den Grundwasserbereich gleichzeitig in an sich
bekannter Weise eine Gasabsaugung aus dem wasserunge
sättigten oberen Bereich des Bodens und eine Grundwas
serentnahme erfolgt und das abgesaugte Gas und das
Grundwasser eigenen Reinigungsstufen zugeführt werden.
Diese gleichzeitig durchgeführten Maßnahmen bewirken
eine Mobilisierung der leichtflüchtigen Schadstoffe,
wodurch diese sowohl in die Gasphase als auch aus dem
Adhäsionswasser des Bodens in das freiströmende Grund
wasser übertreten.
Die Eintragungsvorrichtungen für das Inertgas, bei
spielsweise Stickstoff und Kohlendioxid, werden nach
der Bodenbeschaffenheit und sonstigen örtlichen Gege
benheiten ausgewählt. Insbesondere sind herkömmliche
Brunnenfilter mit unterschiedlicher Schlitzweite, Rohre
mit verschieden großer Anzahl von Bohrungen mit ver
schiedenen Durchmessern und Rohre, an welche Sinter
metallfilter verschiedener Porosität angeschweißt sind,
geeignet. Eine solche Eintragvorrichtung zeigt bei
spielsweise die DE-OS 37 33 365.
Alle diese Vorrichtungen müssen auf jeden Fall so ge
staltet sein, daß der Gasaustritt je nach Erfordernis
über die gesamte Mächtigkeit des Grundwasserleiters
als auch abschnittweise in verschiedenen Tiefen
gewährleistet ist. Das eingetragene Inertgas breitet
sich nach dem Austritt radialsymmetrisch aus, perlt
durch das Grundwasser nach oben und belädt sich hierbei
mit den leichtflüchtigen Schadstoffen. Die belasteten
Gase werden oberhalb des Grundwasserspiegels abgesaugt
und über Aktivkohle gereinigt. Das gereinigte Inertgas
kann im Kreislauf erneut in den Grundwasserbereich
eingeleitet werden. Durch die Gasabsaugung werden
gleichzeitig Restbelastungen oberhalb des
Grundwasserspiegels erfaßt, so daß eine gesonderte
Sanierungsmaßnahme für diesen Bereich entfällt.
Das erforderliche Inertgas, vorzugsweise Stickstoff
oder Kohlendioxid, wird zweckmäßigerweise in Vorrats
tanks in flüssiger Form bevorratet und über Luftverdam
pfer in den gasförmigen Zustand überführt. Durch die in
den Tanks eingestellte Druckstufe können hierbei die
Gase ohne zusätzliche Energie oder sonstige Aggregate
direkt in den Grundwasserbereich eingeleitet werden.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in schematischer Form.
In der Zeichnung ist ein mit leichtflüchtigen Halogen
wasserstoffen belasteter Boden dargestellt, der aus
einer Abdeckung 1, einer wasserungesättigten Schicht 2,
einer wassergesättigten Schicht 3 und einer Grundwasser
nicht leitenden Schicht 4 besteht. Belastet sind hier
bei die Schichten 2 und 3. Der Grundwasserspiegel ist
durch die Linie 5 und die Grundwasserfließrichtung
durch den Pfeil 6 wiedergegeben. Zur Sanierung des
Bodens ist sowohl eine Absaugung der Bodenluft aus der
wasserungesättigten Schicht 2 als auch eine Grundwas
serförderung aus der wassergesättigten Schicht 3 vor
gesehen. Die Absaugung der Bodenluft erfolgt durch Ab
saugrohre 7 mittels des Lüfters 8. Anschließend erfolgt
eine Reinigung im Aktivkohlefilter 9 bzw. Aktivkohle
filter 10. Die das mit Halogenwasserstoffen belastete
Gas führenden Leitungen 11 und 12 sind kurzgestrichelt
eingezeichnet, die Strömungsrichtungen durch Pfeile
angegeben.
Das belastete Grundwasser wird aus dem Sanierungsbrun
nen 13 gefördert und durch die als Vollinie dargestellte
Leitung 14 der Strippanlage 15 zugeführt. Hier erfolgt
eine Abtrennung der Halogenkohlenwasserstoffe, welche
mittels der kurzgestrichelt dargestellten Leitung 16
ebenfalls dem Aktivkohlefilter 9 zugeführt werden. Das
gereinigte Grundwasser gelangt aus der Strippanlage 15
durch die langgestrichelt dargestellte Leitung 17 und
den Infiltrationsbrunnen 18 zurück in die mit Grundwas
ser gesättigte Schicht 3. Der Strömungsweg des Grund
wassers in der wassergesättigten Schicht ist durch die
gestrichelte und mit Pfeilen versehenen Linien 19 wie
dergegeben.
Zur Beschleunigung dieser Sanierung wird gemäß der Er
findung Stickstoff in die wassergesättigte Schicht 3
eingetragen. Das Gas wird in flüssiger Form im Vor
ratstank 20 bereitgehalten, im Verdampfer 21 in den
gasförmigen Zustand übergeführt und durch die strich
punktiert dargestellten Leitungen 22 und die Injektions
rohre 23 in die mit Grundwasser gesättigte Schicht 3
eingeleitet. Das Gas breitet sich nach dem Austritt
aus den Injektionsrohren 23 radialsymmetrisch aus,
perlt durch das Grundwasser nach oben und belädt sich
hierbei mit den leichtflüchtigen Halogenwasserstoffen.
Das belastete Gas wird oberhalb des Grundwasserspiegels
mittels der Absaugrohre 7, wie zuvor beschrieben,
abgesaugt. Die Gasströmung im Boden ist durch die
mit Pfeilen versehenen, gestrichelt dargestellten
Linien 24 wiedergegeben. Der von den Halogenkohlenwas
serstoffen befreite Stickstoff kann aus dem Aktivkohle
filter 9 durch die strichpunktiert dargestellte Leitung
25 ins Freie abgelassen werden. Er kann jedoch auch
ganz oder teilweise erneut den Injektionsrohren 23
zugeführt werden. Dies erfolgt durch die aus dem Aktiv
kohlefilter 10 führende, strichpunktiert dargestellte
Leitung 26.
Claims (7)
1. Verfahren zum Entfernen leichflüchtiger Schadstoffe
aus Böden und Grundwässern, bei dem ein
gasförmiges Medium in das Grundwasser eingeleitet
wird, belastetes Grundwasser abgesaugt und einer
Reinigungsstufe (15) zugeführt wird, und Bodenluft
aus dem wasserungesättigten oberen Teil des Bodens
(2) ebenfalls abgesaugt und einer Reinigungsstufe
(9,10) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als gasförmiges Medium ein inertes Gas oder
inertes Gasgemisch eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Stickstoff eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kohlendioxid eingeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaseintragung pulsierend erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintragung mit Frequenzen von 1 bis 100 kHz
erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eingeleitete Gas zumindest teilweise im
Kreislauf geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Schadstoffe leichtflüchtige Halogenwasser
stoffe, insbesondere Trichlorethen, Trichlormethan,
Dichlormethan, Dichlorethan, Tetrachlorethen und
Tetrachlormethan, sowie Benzol, Toluol, Xylole und
Diisopropylether entfernt werden.
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