DE4113440A1 - Verfahren zur sanierung von belasteten boeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Sanierung von mit Chemikalien oder schädlichen Mikroorganismen belasteten Böden mit Hilfe von Plasma.

Unter einem Plasma versteht man ein völlig oder teilweise ionisiertes Gas. Es besitzt eine hohe elektrische Leitfähigkeit und besteht aus Elektronen, Ionen und gegebenenfalls elektrisch neutralen Teilchen. Nach außen hin ist ein Plasma elektrisch neutral. Jede Materie kann, wenn man hinreichend Energie zuführt, in den Plasmazustand überführt werden. Man bezeichnet das Plasma auch als den vierten Aggregatzustand der Materie.

Aufgrund des hohen Ionisierungsgrades sind die Teilchen im Plasma hoch reaktiv. Außerdem entsteht im Plasmazustand Lichtstrahlung von der insbesondere die Vakuum-UV-Strahlung photochemische Reaktionen auslösen kann.

Man unterscheidet das Hochtemperaturplasma und das Niedertemperaturplasma.

Hochtemperaturplasmen werden bereits verwendet und in sogenannten Plasmabrennern erzeugt. Man kann sie mit Hilfe eines Lichtbogens erhalten, oder aber, wie beim Hochfrequenzplasmabrenner, mit Hilfe eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes (beispielsweise bei 20 MHz) erzeugen.

Auch Niedertemperaturplasmen werden heute zunehmend in der Technik eingesetzt. Sie finden in jüngster Zeit Verwendung zur Polymerisation, zur Aktivierung von Kunststoffoberflächen, zum Behandeln von Metalloberflächen und insbesondere in der Elektronikindustrie zum Ätzen von Leiterplatten.

Niedertemperaturplasmen können erzeugt werden durch Mikrowellenentladungen, Koronaentladungen, Gleichstrom- und Niederfrequenz-Glimmentladung und Hochfrequenz- bzw. Radiofrequenz-Glimmentladung. Niedertemperaturplasmen werden in der Regel bei Drucken von einigen hundert Pascal erzeugt, während Hochtemperaturplasmen bei höheren Drucken erzeugt werden.

Das Verfahren gemäß den Ansprüchen benutzt entweder ein Nieder- oder ein Hochtemperaturplasma um Böden, die mit Chemikalien oder Mikroorganismen belastet sind, zu sanieren. Die Anwendung des Plasmaverfahrens für die Sanierung von Böden ist neu. Das Verfahren eignet sich für die Sanierung von Grob- und Feinböden, die vor dem Einsatz gegebenenfalls durch Zerkleinern, Sieben oder Trocknen vorbehandelt wurden. Die Vorteile des Plasma-Verfahrens gegenüber dem bis heute eingesetzten Hochtemperatur-Verbrennungsverfahren mittels herkömmlichen Brennstoffen wie Gas oder Heizöl sind die folgenden:

• 1. Das Plasma-Verfahren ist umweltfreundlich, weil keine Verbrennungsgase entstehen. Es entstehen lediglich in geringer Konzentration Gase aus den oxidativen Abbauprodukten der Verunreinigungen.
• 2. Das Plasma-Verfahren ist energiesparend.
• 3. Das Plasma dringt in die kleinsten Hohlräume in den Böden ein und kann auch geringste Spuren von Verunreinigungen in schwer zugänglichen Stellen abbauen.
• 4. Das Plasma-Verfahren ist einfach in der Durchführung und Handhabung.
• 5. Die Anlagen zur Plasma-Erzeugung sind mobil und können leicht an den Ort der Sanierung transportiert werden.
• 6. Das Plasma ist "dosierbar" und kann je nach Verunreinigungsgrad des Bodens den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden.

Die Sanierung des Bodens geschieht in sogenannten Plasma-Reaktoren, die zweckmäßigerweise als Drehtrommelreaktoren konstruiert sind, mit einer Kippvorrichtung oder anderweitigen Konstruktion zur leichten Befüllung und Entleerung des Reaktors. Die Bedingungen, die für ein bestimmtes Sanierungsproblem gewünscht werden, prüft man zweckmäßigerweise in einem Laborreaktor. Hier wird auch die Entscheidung für ein Nieder- oder Hochtemperaturplasma ermittelt.

Durch Variationen der Temperatur, Druck, Prozeßdauer und Zugabe von Gasen oder Gasgemischen wie Sauerstoff, Luft, Stickstoff, Edelgase, Kohlenstofftetrafluorid, Schwefelhexafluorid u. a. lassen sich auch für stark belastete Böden die geeigneten Bedingungen für die Sanierung herausfinden.

Die eigentliche Sanierung kann dann vor Ort in Reaktoren mit bis zu einigen m³ Volumeninhalt erfolgen. Dabei gestaltet sich die Durchführung denkbar einfach. Der Boden, der gegebenenfalls vorbehandelt wurde, wird in die Trommel des Plasmareaktors gefüllt, die Kammer verschlossen, mittels einer Vakuumpumpe evakuiert und das Plasma gezündet. Unter Drehen der Trommel läßt man das Plasma, zweckmäßigerweise in Gegenwart eines oxidierenden Gases, wie Sauerstoff oder Sauerstoff/Tetrafluormethan-Gemische oder Luft, entsprechend den vorher im Labor ermittelten Prozeßparametern einwirken.

Nachdem der Prozeß beendet ist, wird die Kammer geöffnet und der Boden durch Kippen derselben aus dem Reaktor geschüttet oder durch eine andere Vorrichtung entfernt.

Das Verfahren ist weitgehend automatisierbar, die Prozeßparameter lassen sich in einer Steuereinheit programmieren. Prizipiell ist auch eine Durchführung im in-line-Betrieb durch Einbau von Schleusen möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine leistungsfähige Methode dar, um die zunehmend mit gefährlichen und gesundheitsschädlichen Chemikalien belasteten Böden zu sanieren.

Claims (12)

1. Verfahren zur Sanierung von mit chemischen Verbindungen belasteten Böden mit Hilfe eines Plasmas, welches aus Elektronen und Ionen und gegebenenfalls neutralen Teilchen besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verunreinigte Material einem Plasma gemäß der Beschreibung im geschlossenen System ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma ein Niedertemperaturplasma darstellt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma ein Hochtemperaturplasma darstellt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma bei einem Druck von 1 bis 1000 Pascal erzeugt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma oberhalb von 1000 Pascal erzeugt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasma ein Gas zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gas Luft oder Sauerstoff ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Edelgas, Tetrafluormethan, ein Gemisch aus Sauerstoff/Tetrafluormethan, Fluor oder Schwefelhexafluorid ist.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma mit Hilfe eines Lichtbogens oder eines elektromagnetischen Feldes mit Frequenzen im Kiloherz-, Megaherz- oder Gigaherz-Bereich erzeugt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Grob- und Feinböden saniert werden können.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es auch zur Bodendesinfektion geeignet ist.