DE4040838C2 - Verfahren zum Entfernen leichtflüchtiger Schadstoffe aus Böden und Grundwässern - Google Patents
Verfahren zum Entfernen leichtflüchtiger Schadstoffe aus Böden und GrundwässernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen leichtflüchtiger Schadstoffe aus
Böden und Grundwässern.
Bei einer Vielzahl sogenannter Altlastenfälle ist der Boden sowohl im mit Wasser
ungesättigten Bereich als auch unterhalb des Grundwasserspiegels, also im
gesättigten Bereich durch Schadstoffe belastet. Vielfach handelt es sich hierbei
um leichtflüchtige Substanzen, vor allem leichtflüchtige Halogenwasserstoffe,
Benzol, Toluol, Xylole und Diisopropylether. Bei den leichtflüchtigen
Halogenwasserstoffen handelt es sich vor allem um Trichlorethen,
Trochlormethan (Chloroform), Dichlormethan, Dichlorethan, Tetrachlorethan und
Tetrachlormethan. Darüber hinaus kommen auch andere leichtflüchtige
Substanzen vor, die im Zusammenhang mit chemischen Prozesses 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 Schadstoffe
abgetrennt werden, und fängt die in die Luft übergeführten Schadstoffe
schließlich in Aktivkohlefiltern auf. Wegen der geringen Löslichkeit der meisten
dieser Substanzen im Wasser dauern solche Sanierungsmaßnahmen sehr lange.
Zeiträume von fünf oder mehr Jahren sind nicht ungewöhnlich. Es ist daher
wünschenswert, diese langen Sanierungszeiten zu verkürzen.
Eine Beschleunigung der Reinigung im Grundwasserbereich läßt sich erreichen,
indem man Luft in das Grundwasser einleitet. Oft handelt man sich dadurch aber
neue Nachteile ein. So erfolgt vor allem bei hohen Eisengehalten im Grundwasser
eine Ausfällung von Eisenhydroxid. An dessen großer Oberfläche reichern sich
viele Schadstoffe an, welche somit der Reinigung entzogen werden. Ferner
besteht bei einigen Schadstoffen, beispielsweise bei Benzol, die Gefahr, daß in
der an der Bodenoberfläche abzusaugenden Luft explosive Gemische entstehen.
In der DE 34 37 195 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen von leichtflüchtigen
Flüssigkeiten aus kontaminiertem Boden und/oder Grundwasser
beschrieben, bei dem aus dem kontaminierten, zur Oberfläche hin
gasundurchlässig abgeschlossenen Bereich des Bodens mittels eines
Unterdrucks kontinuierlich Gas abgesaugt wird und bei dem im unteren
Bereich einer Grundwasserschicht Pressluft eingeblasen wird. Mit dem
Verfahren sollen die hohen Kosten und langen Reinigungszeiten für die
Beseitigung von Verunreinigungen vermieden werden.
Ferner ist in der DE 36 26 145 A1 ein Verfahren zum Austreiben
leichtflüchtiger Verunreinigung aus dem Erdreich beschrieben, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß im Zentrum eines zu säubernden Bodenbereichs,
welcher mittels einer luftundurchlässigen Folie abgedeckt ist, ein Schacht
mit gasdurchlässiger Schachtwandung ausgebildet wird, aus welchem Luft
und Gas abgesaugt werden. Das Eindringen der Luft oder eines anderen
Trägergases, beispielsweise N2, wird durch am Rande des zu reinigenden
Bodenbereichs ausgebildete Lufteindringöffnungen, beispielsweise
Bohrschächte oder einen Ringgraben, begünstigt. Mit diesem Verfahren soll
ein guter Wirkungsgrad und eine Kostenreduzierung erreicht werden.
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 Eintragung eines
gasförmigen Mediums in den Grundwasserbereich beibehält, andererseits die
Bildung von Eisenhydroxid und explosiver Gemische auschließt.
Ausgehend von dem zuvor genannten Stand der Technik ist die Aufgabe
erfindungsgemäß gelöst mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, anstelle von Luft ein inertes Gas,
vorzugsweise Stickstoff oder Kohlendioxid bzw. ein Gemisch aus beiden, in den
Grundwasserbereich einzuführen, wird die Bildung explosiver Gemische mit
Sicherheit verhindert. Gleichzeitig wird die Gefahr ausgeschlossen, daß Eisen-
und Manganschlamm ausgefällt wird, wodurch die Entfernung der Schadstoffe
behindert wird.
Wesentlich für die Wirksamkeit des Verfahrens ist, daß neben der
erfindungsgemäßen Einleitung eines inerten Gases in den Grundwasserbereich
gleichzeitig eine Gasabsaugung aus dem wasserungesättigten oberen Bereich
des Bodens und eine Grundwasserentnahme 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 der Gasphase als auch aus
dem Adhäsionswasser des Bodens in das freiströmende Grundwasser übertreten.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt die Gaseintragung nicht kontinuierlich, sondern pulsierend,
vorzugsweise mit Frequenzen von 1 bis 100 kHz. Durch den pulsierenden Eintrag
werden Schwingungen in das Grundwasser und in den vom Grundwasser
ungesättigten Teil des Bodens übertragen. Diese Schwingungen tragen dazu bei,
die an den Bodenkörnern adhäsiv haftenden Schadstoffe in verstärktem Maße
abzulösen.
Die Eintragungsvorrichtungen für das Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder
Kohlendioxid, werden nach der Bodenbeschaffenheit und sonstigen örtlichen
Gegebenheiten ausgewählt. Insbesondere sind herkömmliche Brunnenfilter mit
unterschiedlicher Schlitzweite, Rohre mit verschieden großer Anzahl von
Bohrungen mit verschiedenen Durchmessern und Rohre, an welchen
Sintermetallfilter verschiedener Porosität angeschweißt sind, geeignet. Eine
solche Eintragvorrichtung zeigt beispielsweise die DE 37 33 365 A1.
Alle diese Vorrichtungen müssen auf jeden Fall so gestaltet sein, daß der
Gasaustritt je nach Erfordernis über die gesamte Mächtigkeit des
Grundwasserleiters als auch abschnittsweise in verschiedenen Tiefen
gewährleistet ist. Das eingetragene Inertgas breitet sich nach dem Austritt
radialsymetrisch aus, perlt durch das Grundwasser nachoben 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 Vorratstanks in flüssiger Form bevorratet und über
Luftverdampfer 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 Halogenwasserstoffen 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 hierbei 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
Grundwasserförderung aus der wassergesättigten Schicht 3 vorgesehen. Die
Absaugung der Bodenluft erfolgt durch Absaugrohre 7 mittels des Lüfters 8.
Anschließend erfolgt eine Reinigung im Aktivkohlefilter 9 bzw. Aktivkohlefilter 10.
Die das mit Halogenwasserstoffen belastete Gas führenden Leitungen 11 und 12
sind kurzgestrichelt eingezeichnet, die Strömungsrichtung durch Pfeile
angegeben.
Das belastete Grundwasser wird aus dem Sanierungsbrunnen 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 Grundwasser gesättigte Schicht 3. Der Strömungsweg des Grundwassers
in der wasserungesättigten Schicht ist durch die gestrichelte und mit Pfeilen
versehenen Linien 19 wiedergegeben.
Zur Beschleunigung dieser Sanierung wird gemäß der Erfindung Stickstoff in die
wassergesättigte Schicht 3 eingetragen. Das Gas wird in flüssiger Form im
Vorratstank 20 bereitgehalten, im Verdampfer 21 in den gasförmigen Zustand
übergeführt und durch die strichpunktiert dargestellten Leitungen 22 und die
Injektionsrohre 23 in die mit Grundwasser gesättigte Schicht 3 eingeleitet. Das
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
Halogenkohlenwasserstoffen befreite Stickstoff kann aus dem Aktivkohlefilter 9
durch die strichpunktiert dargestellte Leitung 25 ins Freie entlassen werden. Er
kann jedoch auch ganz oder teilweise erneut den Injektionsrohren 23 zugeführt
werden. Dies erfolgt durch die aus dem Aktivkohlefilter 10 führende,
strichpunktiert dargestellte Leitung 26.
Claims (7)
1. Verfahren zum Entfernen leichtflüchtiger Schadstoffe aus Böden
und Grundwässern, bei dem ein inertes Gas oder inertes
Gasgemisch 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Stickstoff eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
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 Halogenwasserstoffe,
insbesondere Trichlorethen, Trichlormethan, Dichlormethan,
Dichlorethan, Tetrachlorethen und Tetrachlormethan, sowie
Benzol, Toluol, Xylole und Diisopropylether entfernt werden.
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