DE4210949A1

DE4210949A1 - On=site process for cleaning and restoration of contaminated ground - using coincident applied electric and sound wave fields in conjunction with an oxidising agent inserted in the affected ground

Info

Publication number: DE4210949A1
Application number: DE19924210949
Authority: DE
Inventors: Axel Prof Schoenbucher; Wolfgang D Schneider-Fresenius; Alfons Prof Dr Saus
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Ingenieurtechnik GmbH
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1993-10-07

Abstract

An on site process for restoration and clearing of contaminated earth mud and water. The contamination, esp. of organic form may be electrically neutral and not or only slightly polarisable. An electric field is applied to the contaminated region (in a known manner). A sound wave field is applied to the same region. Finally in oxidising agent is used within the contaminated region. The oxidising agent may be ionic, nonionic or amphoteric. If need be ozone or organic peroxide can be used. The electric and sound fields can be constant or pulsed. The oxidising agent is in a water circulation cycle through the affected region and operating equipment. ADVANTAGE - The ground mud etc) is not damaged biologically by the process. The sound field raises the permeability of the ground, which holds to concentrate the contamination at the electrodes. The electric field continuity is improved by the sound field. For a given electrical appts. the presence of a sound wave field enables a larger volume (of earth) to be restored. Costs are reduced and the process is widely applicable.

Description

Die Erfindung betrifft für in In-Situ Anwendungen geeignete Verfahren zur Boden-, Schlamm- und Wässersanierung sowie Vorrichtungen zu deren Durchführung und hat sich die Aufgabe gestellt, Böden, Schlämme und Wässer mit insbesondere orga nischen Kontaminanten zu reinigen. Mit anderen Worten sollen allgemein Kontaminanten mit oder ohne Dipolcharakter besei tigt werden, die elektrisch neutral (bzw. ungeladen) und nicht oder nur wenig polarisierbar sind, so daß Dekontamina tionsverfahren, die eine dissoziierende Wirkung ausnutzen, ausscheiden.The invention relates to suitable for in-situ applications Processes for soil, sludge and water remediation as well Devices for their implementation and has the task posed, soils, sludges and waters with in particular orga clean contaminants. In other words, should generally contaminants with or without dipole character which are electrically neutral (or uncharged) and are not or only slightly polarizable, so that decontamina tion processes that take advantage of a dissociative effect, retire.

Es gibt eine Fülle von bisher z. B. für Böden vorgeschlagenen und mit unterschiedlichem Erfolg auf bestimmte Kontaminanten angewandten Reinigungsverfahren wie Bodenluftabsaugung, biologische Reinigung, thermische Reinigung, Bodenwäsche, elektrokinetische Verfahren usw. Ohne dabei auf die Verfah rensvarianten jeder einzelnen Verfahrensgruppe hinzuweisen, seien die folgenden zu beobachtenden Nachteile genannt:There is an abundance of z. B. proposed for floors and with varying degrees of success on certain contaminants applied cleaning methods such as soil air extraction, biological cleaning, thermal cleaning, floor washing, electrokinetic processes, etc. Without referring to the process point out variants of each process group, The following disadvantages can be observed:

bei der Reinigung auftretende Schadstoffemissionen,
zu hohe Restkonzentrationen an Kontaminanten,
lange Sanierungsdauern von etlichen Monaten bis zu einigen Jahren,
Erzeugung großer Mengen an schadstoffbelasteten Schlämmen,
hoher Kostenaufwand,
Veränderung des Bodens bzw. Schlamms und der Wässer durch das Verfahren und auch noch danach,
zusätzlich erforderliche Reinigung durch eingeleitete Dekon taminationsflüssigkeiten.pollutant emissions occurring during cleaning,
residual contaminants too high,
long renovation times from several months to a few years,
Generation of large quantities of polluted sludge,
high cost,
Change of the soil or sludge and the water through the process and also afterwards,
additional cleaning required through introduced decontamination liquids.

Soweit die Verfahren überhaupt über den Labormaßstab hinaus erprobt sind und sich für In-Situ Anwendungen eignen, schließen die bisherigen Erfahrungen eine erfolgreiche Dekontamination von mit den eingangs erwähnten Stoffgruppen verunreinigten Böden, Schlämmen usw. aus. Insbesondere bei feinkörnigem Bodenmaterial, wie es z. B. bei weit verbreite ten Tonböden anzutreffen ist und zu einer Adsorption der Kontaminanten an den Bodenteilchen führt, ist kein erfolg versprechender Ansatz zu finden.As far as the procedures go beyond the laboratory scale have been tried and tested and are suitable for in-situ applications, previous experiences conclude a successful one Decontamination of the groups of substances mentioned at the beginning contaminated soils, sludges, etc. Especially at fine-grained soil material, such as z. B. spread widely ten clay soils can be found and to adsorb the Contamination on the soil particles is not a success to find promising approach.

Dies gilt auch für die DE 39 20 342 C2, die ein Verfahren beschreibt, bei dem elektrokinetisch transportable Schad stoffe in einem durch eine elektrische Flüssigkeit leitfähig gemachten Bodenbereich elektrophoretisch an einer Elektrode gesammelt werden sollen. Als mögliche Schadstoffe sind ele mentares Quecksilber, das allerdings nicht elektrokinetisch transportabel ist, oder allgemein ionisierbare Verbindungen in Böden angegeben. Ferner ist noch allgemein ausgesagt, daß durch Auswahl des Elektrodenmaterials, Spannung und Strom stärke Reduktion bzw. Oxidation im Boden zustande kommen sollen und hierbei eine Wanderung von einer Elektrode zur anderen stattfinden soll. In einer leitfähigen Flüssigkeit bzw. einem z. B. durch Grundwasser leitfähig gemachten Boden selbst können jedoch keine Oxidation- bzw. Reduktionsvorgän ge stattfinden, wenn nicht durch ausreichend hohe Spannungen für Elektrolyse gesorgt wird, die allerdings durch eine Spannung von nur 1 Volt gemäß diesem Verfahren möglichst gerade unterdrückt werden soll. Keinesfalls kann man jedoch auf diese Weise eine Oxidation/Reduktion von elementarem Quecksilber oder irgendwelchen anderen Kontaminanten außer direkt an den Elektroden auch noch im Bodenbereich verur sachen. Stattdessen ist durch die elektrisch leitfähige Flüssigkeit im Boden lediglich eine Konvektion erzielbar, mit der, abhängig von der Bodenbeschaffenheit, ein im allge meinen nicht zufriedenstellender Transport der durch die strömende Flüssigkeit mitgenommenen Schadstoffe zu einer Elektrode stattfindet. Daß gemäß der Lehre dieser Schrift durch ein pulsierendes Gleichfeld bzw. kurzzeitiges Umpolen eine Stoßmobilisation von elementarem Quecksilber bzw. Losreißeffekte möglich wären, setzt eine bereits auch außer halb der Elektroden erfolgte Oxidation bzw. Reduktion vor aus. Hierzu müssen die Kontaminanten jedoch erst einmal zu den Elektroden mitgenommen und damit notwendigerweise auch schon losgerissen worden sein.This also applies to DE 39 20 342 C2, which is a method describes the electrokinetically transportable damage substances in one conductive by an electrical liquid made floor area electrophoretically on an electrode should be collected. Possible pollutants are ele mental mercury, but not electrokinetic is portable, or generally ionizable compounds stated in soils. Furthermore, it is generally stated that by selecting the electrode material, voltage and current strong reduction or oxidation occur in the soil should and here a hike from an electrode to others should take place. In a conductive liquid or a z. B. ground made conductive by groundwater However, no oxidation or reduction processes themselves ge take place if not by sufficiently high voltages is provided for electrolysis, which, however, through a Voltage of only 1 volt according to this procedure if possible to be suppressed. Under no circumstances can you in this way an oxidation / reduction of elementary Mercury or any other contaminant other than directly on the electrodes in the floor area stuff. Instead, it is electrically conductive Liquid in the floor can only achieve convection, with which, depending on the nature of the soil, a generally mean unsatisfactory transportation by flowing liquid entrained pollutants Electrode takes place. That according to the teaching of this writing due to a pulsating DC field or brief polarity reversal a shock mobilization of elemental mercury or Tear-free effects would be possible, one already excludes Oxidation or reduction occurred before the electrodes out. To do this, the contaminants must first be closed the electrodes and therefore necessarily have already been torn off.

Die Erfinder mußten jedenfalls feststellen, daß Böden, die üblicherweise durch Grundwasser usw. per se leitfähig sind, durch das Erzeugen elektrischer Felder selbst bei zusätzli cher Durchströmung mit Grundwasser nicht erfolgreich von organischen Kontamination befreit werden konnten.In any case, the inventors discovered that floors which are usually conductive per se from groundwater, etc. by generating electric fields even with additional flow of groundwater not successful organic contamination could be freed.

Hingegen konnte die erfindungsgemäße Aufgabe der Sanierung von Böden, Schlämmen und Wässern mit den genannten Kontami nanten gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst werden, indem dem elektrischen Feld ein akustisches Feld überlagert wurde und zusätzlich entweder Tenside oder Oxi dationsmittel oder wahlweise auch beide in den zu reinigen den Bereich eingebracht wurden.In contrast, the task of renovation according to the invention of soils, sludges and water with the contami mentioned nanten solved according to the subject matter of claim 1 be made an acoustic field by the electric field was superimposed and additionally either surfactants or oxi dation agent or alternatively both in the to clean the area has been brought in.

Dabei ist die direkte Auswirkung des akustischen Feldes auf die elektrokinetischen Vorgänge überraschend. Die offen sichtlich auftretende, noch nicht geklärte synergistische Wirkung vom elektrischen und akustischen Feld führte stets zu einer Erhöhung des erzielbaren Reinigungsgrades. Aus den bisherigen Erfahrungen mit Ultraschallwellen in dünnen Bodenschichten konnte der Fachmann allenfalls erhoffen, daß infolge einer Auflockerung des Bodens Konvektionsmechanismen weniger behindert wurden. Daß jedoch offensichtlich auch die molekulare Diffusion und Migration spürbar positiv beein flußt werden, war nicht zu erwarten. Auf die bisher ermit telten Erklärungen hierfür wird weiter unten näher eingegan gen.The direct impact of the acoustic field is on the electrokinetic processes are surprising. The open visibly occurring, not yet clarified synergistic Effects of the electrical and acoustic field always led to increase the achievable degree of cleaning. From the previous experience with ultrasonic waves in thin At best, the expert could hope that layers of soil due to loosening of the floor convection mechanisms were less hindered. However, that obviously also molecular diffusion and migration have a noticeably positive effect was not expected to flow. On the hitherto Explanations for this will be discussed in more detail below gene.

Eine Migration der nicht dissoziierbaren Kontaminanten überall im Boden-, Schlammbereich usw. wird erfindungsgemäß möglich, indem gemäß einer Lösung durch eingebrachte Oxida tionsmittel für eine Oxidation der im zu sanierenden Bereich außerhalb der Elektroden vorhandenen Kontaminanten gesorgt wird. Die alternative Tensidzugabe bewirkt, daß die abge lösten organischen Kontaminanten entweder in eine stabile Emulsion überführt werden oder in Tensidmicellen eingebaut werden. Sowohl durch einen hierbei auftretenden Emulgier mechanismus als auch die Micellenbildung wird eine elektri sche Aufladung erzielt. Grundlage für beide Mechanismen ist die oberflächenspannungs-verringernde Wirkung von ionischen oder auch nichtionischen Tensiden, die in biologisch abbau barer Form eingesetzt werden.A migration of the non-dissociable contaminants everywhere in the soil, mud area, etc. is invented possible by according to a solution by introduced oxida agent for oxidation of the area to be renovated contaminants present outside the electrodes becomes. The alternative addition of surfactant causes the abge either dissolved organic contaminants into a stable Emulsion can be transferred or incorporated into tenside micelles will. Both by an emulsifier that occurs here mechanism as well as micelle formation becomes an electri achieved charging. The basis for both mechanisms is the surface tension-reducing effect of ionic or also non-ionic surfactants that biodegrade bar form can be used.

Bei beiden Aufladungsmechanismen werden sowohl das Loslösen der häufig an feinkörnigen Partikeln anhaftenden Kontami nanten als auch die Migration der anschließend geladenen Teilchen durch die Schallwellen ausgelöst bzw. verstärkt. Ferner können eine Mobilisierung von Porenflüssigkeit und Umordnung von Partikeln durch die Schallwellen bewirkt wer den. Durch die Mobilisierung ist es möglich, die Schadstof fe auch aus geschlossenen Poren oder Kapillaren zu verdrän gen. Durch Umordnung von geschlossenen Kapillaren ist deren Öffnung möglich. Beide Effekte fördern und beschleunigen die elektrokinetischen Vorgänge erheblich.With both charging mechanisms, both detachment the contamina often adhering to fine-grained particles names as well as the migration of the subsequently loaded Particles triggered or amplified by the sound waves. Mobilization of pore fluid and Rearrangement of particles caused by the sound waves the. By mobilizing it is possible to remove the pollutant can also be displaced from closed pores or capillaries By rearranging closed capillaries is their Opening possible. Both effects promote and accelerate the electrokinetic processes considerably.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:Further advantages of the method according to the invention are:

a. The soil or mud etc. are not biologically nega tiv changed or even killed. In other words actually a redevelopment and not just an exemption of certain contaminants possible. So z. B. avoided hydrochemical changes. The bacteria remain intact. By generating oxygen, the Electrodes at the same time a microbiological renovation be induced. When using oxidizing agents biological regeneration preferably takes place at the same time as the electro-acoustic decontamination. When using surfactants, it can then be used complete renovation can be applied.
b. The sound field increases the floor per meability because the contaminants are on the electrodes focus. So it is possible on the electrodes conventional, otherwise not applicable in the case under consideration bare air extraction process to apply the concentrated remove contaminants. The same applies hydraulic measures. These would be the only measure me with particularly fine-pored soils because of the low Pore diameter ineffective and practically not applicable bar. On the other hand, the one previously running according to the invention is electroosmotic flow process much less of Pore diameter dependent and allows a subsequent hydraulic decontamination on the electrodes.
c. The continuity of the electric field can be determined by the Sound field to be improved.
d. Given the electrode arrangement, the sound field, a larger renovation volume is possible.
e. The cost of the procedure as well as the corresponding Device can be kept small. So are single Lich add surfactants or oxidizing agents. By a Circulation of the surfactants means less consumption ben. Installation costs with electrodes, sound generator like, feed and discharge lines as well as pumps etc. keep within limits. Corresponding devices in mobile Containers can be integrated at different stands locations are used repeatedly.
f. It is possible to measure the amount of residue on the electrodes removed materials (contaminants, if necessary Additives for pH adjustment etc. included Circulation means) after separation of the pollutants and Recovery of surfactants etc. to less than 1% of the treated to keep contaminated material.
G. The renovation period is short and is z. B. in soils in Range of a few days and for mud and water even below.
H. It is not just high-quality renovation materials meability such as sand and gravel but also those with low permeability such as clay and silt can be treated.
i. Other contaminants may also be present e.g. B. also inorganic and radionuclides.
j. The procedure is also a safeguard usable by shielding an underground one Area in a predetermined border zone by the invented Process according to the invention for continuous decontamination nation of pollutants from a hazardous area is taken care of and so on the side facing away from this area No contamination can occur on the side of the zone.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich außer für polare organische Kontaminanten insbesondere für unpolare organi sche Kontaminanten wie Mineralöle, nichthalogenierte Aromate oder PAKs. Jedoch kann durch die Solubilisierung mit Tensi den bzw. die Oxidation auch z. B. jeder andere nichtmetalli sche nicht dissoziierbare Bestandteil durch die beschriebe nen Vorgänge zur Migration gebracht werden. Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren mit Erfolg auf Schwermetalle und deren salzartigen oder chelathaltigen Verbindungen anwend bar.The method according to the invention is suitable in addition to polar ones organic contaminants especially for non-polar organi contaminants such as mineral oils, non-halogenated aromatics or PAKs. However, solubilization with Tensi the oxidation or the z. B. any other non-metallic non-dissociable component by the description migration processes. It is also Process according to the invention with success on heavy metals and apply their salt-like or chelated compounds bar.

Es können beliebige mit derartigen Stoffen belastete Berei che in situ saniert werden, z. B. Deponien aller Art, Schlammreservoire, Wohn- und Industrieflächen. Das erfin dungsgemäße Verfahren läßt sich selbstverständlich auch im Labor erfolgreich anwenden, sein Vorteil besteht jedoch gerade darin, daß die In-Situ Behandlung möglich ist.Any area contaminated with such substances can be used be renovated in situ, e.g. B. landfills of all kinds, Mud reservoirs, residential and industrial areas. That invented Process according to the invention can of course also in Use the laboratory successfully, but there is an advantage precisely because the in-situ treatment is possible.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen spe ziell für Bodensanierung näher erläutert, wobei sich bei Wässern und Schlämmen nach den gleichen Prinzipien verfahren läßt. Es zeigen:In the following the invention with reference to the drawings specifically explained for soil remediation, whereby at Process water and sludge according to the same principles leaves. Show it:

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 1 shows the basic representation of a device for explaining the method according to the invention and

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Simu lation des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 shows an embodiment of a device for simu lation of the method according to the invention.

Fig. 3 eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung. Fig. 3 shows an advantageous development of the device.

In der prinzipiellen Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein einzi ges Kathoden/Anodenpaar mit einer einzigen Schallquelle im Raum zwischen den Elektroden im Erdreich angeordnet. Tat sächlich wird eine Elektrodenmatrix mit entsprechender Anzahl von Schallquellen eingesetzt, um eine flächendeckende Sanierung zu erzielen. Mittels perforierter oder beispiels weise netzartiger Strukturen der Elektroden wird ein konti nuierlicher Transport durch die gesamte Matrix von für die mit Kontaminanten beladene Strömung gewährleistet. Auch Form und Ausrichtung der Elektroden sind in beliebiger Weise variierbar, wobei z. B. durch eine Schrägstellung der Elek troden zusätzlich Schwerkrafteffekte ausnutzbar sind. Sämt liche möglichen Kreisgeometrien mit Feldverstärkungseffekten an der Mittenelektrode sind neben stabförmigen hohlen Aus führungen der Elektroden von Vorteil. Jedoch sind auch ebene Anordnungen mit jeder beliebigen Ausrichtung möglich. Ferner ist eine Auslegung der Kathode als Entnahmebrunnen und der Anode als Infiltrationsbrunnen vorteilhaft. Die Spannungen des elektrischen Gleichfeldes, das wahlweise gepulst wird, liegen z. B. im Bereich von etwa 20 bis 30 V mit einer resul tierenden Stromdichte von 4 bis 5 A/m², jedoch sind abhängig von den Elektrodengeometrien, Abständen usw. auch andere Werte möglich. Die Einbautiefe der Elektroden beträgt z. B. 0,5 bis 1,5 m, so daß bei Anordnung entsprechend ausgedehn ter Elektrodenfelder große Bodenflächen, beispielsweise auch bis zu 10 bis 12 m Tiefe sanierbar sind.In the basic illustration according to FIG. 1 a only peo ges cathode / anode pair is arranged with a single sound source in the space between the electrodes in the ground. In fact, an electrode matrix with a corresponding number of sound sources is used to achieve a comprehensive renovation. Perforated or, for example, net-like structures of the electrodes ensure continuous transport through the entire matrix of the flow loaded with contaminants. The shape and orientation of the electrodes can also be varied in any way. B. by tilting the elec trodes additionally gravity effects can be exploited. All possible circular geometries with field reinforcement effects on the central electrode are advantageous in addition to rod-shaped hollow designs of the electrodes. However, flat arrangements with any orientation are also possible. It is also advantageous to design the cathode as a removal well and the anode as an infiltration well. The voltages of the DC electric field, which is optionally pulsed, are, for. B. in the range of about 20 to 30 V with a resulting current density of 4 to 5 A / m ² , but other values are possible depending on the electrode geometries, distances, etc. The installation depth of the electrodes is z. B. 0.5 to 1.5 m, so that large floor areas, for example also up to 10 to 12 m depth, can be rehabilitated when arranged correspondingly extended electrode fields.

Geeignete Schallquellen sind z. B. aus dem Bereich der Schallwellen anwendenden Lagerstättenuntersuchungs-Techno logie entnehmbar. Auch hier sind unterschiedliche Formen (stab-, punkt- oder kugelförmig) möglich. Prinzipiell sind Schallfrequenzen zwischen etwa 20 Hz und 20 kHz und vor zugsweise zwischen etwa 400 und 1000 Hz verwendbar. Neben Schallfeldern mit konstanter Amplitude sind auch pulsierende Schallfelder anwendbar. Im tiefen Frequenzbereich können auch Vibratoren als Schwingungserzeuger eingesetzt werden. Auch der Infraschallbereich und Ultraschallbereich sind nicht ausgeschlossen. Die Schallamplitude wird abhängig vom Abstand der Schallquellen und von der Bodenbeschaffenheit eingestellt.Suitable sound sources are e.g. B. from the field of Deposit investigation techno using sound waves logie removable. Again, there are different forms (rod, point or spherical) possible. Are principally Sound frequencies between about 20 Hz and 20 kHz and before usable between about 400 and 1000 Hz. Next Sound fields with constant amplitude are also pulsating Sound fields applicable. Can in the low frequency range vibrators can also be used as vibration generators. The infrasound area and ultrasound area are also not excluded. The sound amplitude depends on Distance of the sound sources and of the ground condition set.

Die Kathode und Anode sind in ein Zirkulationssystem inte griert, in dem z. B. Wasser ("Wasserströmung") plus der wahlweise einzusetzenden Additive umlaufen. Diesem wird im dargestellten Fall an der Anode eine Tensidlösung zugeführt. Die Auswahl der möglichen Tenside (anionische, kationische, nichtionisch-polare oder Amphotenside) ist sehr groß. Ihr Eintrag in das Erdreich ist wegen der biologischen Abbaubar keit und der sehr geringen Konzentration unbedenklich. Das Volumen der zugeführten Tenside sollte dem mehrfachen (z. B. dreifachen oder mehr) des Porenvolumens vom Boden entspre chen. The cathode and anode are integrated in a circulation system freezes in which z. B. water ("water flow") plus the circulate optional additives. This is in illustrated case fed a surfactant solution at the anode. The selection of possible surfactants (anionic, cationic, non-ionic-polar or amphoteric surfactants) is very large. your Entry into the soil is biodegradable safe and the very low concentration harmless. The The volume of the surfactants added should be several times (e.g. three times or more) of the pore volume from the bottom chen.

An Kathode und Anode werden eine Katholyt- bzw. Anolytbe handlung durchgeführt, um die Kontaminanten aus der Katho den- und Anodenflüssigkeit zu entfernen, die sich unterir disch sammeln und orberirdisch abgeführt werden. Zur Aufar beitung und Entsorgung organischer Substanzen (z. B. Ölen) werden Flockungsmittel bzw. dem Stand der Technik entspre chende Separatoren eingesetzt.On the cathode and anode are a catholyte or anolyte acted to remove the contaminants from the Katho to remove the anode fluid, which is underneath collect collectively and be carried away above ground. To Aufar Processing and disposal of organic substances (e.g. oils) are flocculants or the state of the art separators used.

In der schematischen Darstellung ist die Grenze des Sanie rungsvolumens mit G angedeutet. Ferner sind die gesättigte und ungesättigte Zone im Boden durch den Trennstrich ange zeigt.In the schematic representation is the border of the Sanie volume indicated with G. Furthermore, the are saturated and unsaturated zone in the ground indicated by the hyphen shows.

Für die kombinierte Wirkung der Tensidzufuhr mit Überlage rung vom elektrischen und akustischen Feld haben die Erfin der bisher folgende Erklärungsansätze.For the combined effect of the surfactant supply with a cover The electrical and acoustic fields are invented the following explanatory approaches.

Die Tenside führen zur Erniedrigung der Grenzflächenspannung zwischen der Kontaminanten- und Bodenoberflächenphase, wobei es zu einer Ablösung der adsorbierten Kontaminanten kommt. Es bilden sich dann Kontaminantentropfen, die von Tensiden umgeben sind und sich vom Boden ablösen. Ablösung und Ab transport auch aus feinen Bodenporen wird, wie bereits erwähnt, durch das Schallfeld ermöglicht und unterstützt. Die abgelösten Kontaminanten bilden entweder eine stabile Emulsion oder werden in Tensid-Micellen eingebaut. Der Einbau eines schwerlöslichen Stoffs (z. B. Mineralöl) in die Tensid-Micelle findet statt, weil der Stoff dort eine grö ßere Löslichkeit besitzt als in der wäßrigen Lösung der Tensidmoleküle. Die Tensidkonzentration ist dann größer als die kritische Micellbildungskonzentration. The surfactants reduce the interfacial tension between the contaminant and soil surface phases, where there is a detachment of the adsorbed contaminants. Contaminant drops are then formed, from tensides are surrounded and come off the ground. Detachment and detachment transport is also made of fine soil pores, as already mentioned, made possible and supported by the sound field. The detached contaminants either form a stable one Emulsion or are built into surfactant micelles. The Incorporation of a sparingly soluble substance (e.g. mineral oil) into the Tenside micelle takes place because the substance there is a large has greater solubility than in the aqueous solution Surfactant molecules. The surfactant concentration is then greater than the critical micelle concentration.

Beim mechanischen Emulgieren entsteht infolge Reibungselek trizität zwischen innerer und äußerer Phase z. B. einer Öl- in-Wasser-Emulsion ein meßbares Zeta-Potential, wobei sich bei den meisten Emulsionen die Öltröpfchen negativ aufladen. Bei Verwendung von ionischen Tensiden findet eine zusätzli che Auf- oder Umladung statt, wobei die gleichnamige Aufla dung der Öltröpfchen einer Koaleszenz entgegenwirkt.Mechanical emulsification is caused by friction tricity between inner and outer phase z. B. an oil in water emulsion a measurable zeta potential, whereby with most emulsions negatively charge the oil droplets. When using ionic surfactants there is an additional one che loading or reloading, the edition of the same name counteracts coalescence.

Eine mögliche Erklärung für den deutlichen Anstieg des Reinigungsgrades infolge der Schallfeldeinwirkung besteht in einer Erhöhung des Diffusionskoeffizienten und damit Be schleunigung von für die elektrokinetischen Abläufe ent scheidenden Diffusionsvorgänge. Nach Nernst geht in die Formel für den Diffusionskoeffizienten die Beweglichkeit der geladenen Partikel ein, die durch die obigen Kräfte erhöht wird. Als weitere Einflüsse des Schallfeldes auf die Elek trokinetik werden angesehen: eine Erhöhung der Leitfähigkeit organischer dielektrischer Flüssigkeiten, eine Veränderung des Zeta-Potentials und der in asymmetrischen Elektrolyten auftretende Debeye-Effekt. Eine Mobilisierung von Porenflüs sigkeit erfolgt durch gleichgerichtete Diffusion. Schließ lich wird eine Beschleunigung der Ionen-Micellen/Migration auftreten.A possible explanation for the significant increase in Degree of cleaning due to the influence of the sound field consists in an increase in the diffusion coefficient and thus Be acceleration of ent for the electrokinetic processes outgoing diffusion processes. After Nernst goes to the Formula for the diffusion coefficient the mobility of the charged particles, which is increased by the above forces becomes. As further influences of the sound field on the elec Trokinetics are considered: an increase in conductivity organic dielectric liquids, a change of the zeta potential and that in asymmetric electrolytes Debeye effect occurring. A mobilization of pore rivers liquid takes place through rectified diffusion. Close An acceleration of the ion micelles / migration becomes possible occur.

Wie bereits weiter oben erwähnt, machen sich die genannten Einflüsse des Schallfeldes nicht nur bei Tensideinsatz positiv bemerkbar, sondern auch bei der Erzeugung geladener Partikel durch Oxidationsmittel. Diese können wie die Ten side sowohl an den Elektroden als auch durch zusätzliche Lanzen in den Boden eingetragen werden. Neben Sauerstoff (auch als Ozon) und sauerstoffreichen Verbindungen sind z. B. Peroxide als Oxidationsmittel einsetzbar. As already mentioned above, the above mentioned Influences of the sound field not only when using surfactants positively noticeable, but also when generating charged Particles from oxidizing agents. These can be like the Ten side both on the electrodes and by additional Lances are inserted into the ground. In addition to oxygen (also called ozone) and oxygen-rich compounds are e.g. B. Peroxides can be used as oxidizing agents.

Bei alternativem Zusatz von Oxidationsmitteln ist es in vorteilhafter Weise möglich, gleichzeitig mit der elektro akustischen Dekontamination bei einer Teiloxidation einen biologischen Schadstoffabbau ablaufen zu lassen, so daß die Gesamtzeit für eine vollständige Sanierung noch weiter herabgesetzt ist.With the alternative addition of oxidizing agents, it is in advantageously possible, simultaneously with the electro acoustic decontamination during partial oxidation let biological pollutant degradation take place, so that the Total time for a complete renovation even further is reduced.

Wie bereits weiter oben erwähnt, sind die alternativen erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur mit mikrobiologischen Verfahren, sondern auch mit hydraulischen Maßnahmen und Bodenluftabsaugverfahren kombinierbar.As mentioned earlier, the alternatives are Process according to the invention not only with microbiological Process, but also with hydraulic measures and Soil air extraction process can be combined.

Sollen zum Beispiel als präventive Maßnahme bei stark ge fährdeten Standorten oder auch zur Abschirmung von Altlasten Bodensicherungsmaßnahmen getroffen werden, so eignet sich auch hierzu das erfindungsgemäße Verfahren. Um die Kontami nationsquelle bzw. den mit Altablagerungen belasteten Boden bereich herum werden auf einer Kugelschale oder auch in einer Ebene in Anoden/Kathodenreihen vorgesehen. Gemeinsam mit den erfindungsgemäß eingesetzten Schallquellen und der Zugabe von Tensiden bzw. Oxidationsmitteln wird dann zuver lässig dafür gesorgt, daß trotz Grundwasser- oder Kontami nanteneinströmung in die Elektrodenanordnung in den Bodenbe reich unterhalb dieser keine Belastung eingetragen wird.For example, as a preventive measure in severe ge vulnerable locations or also to shield contaminated sites Soil protection measures are taken, so is suitable also the method according to the invention. To the Contami nation source or the soil contaminated with old deposits be around on a spherical shell or in one level is provided in anode / cathode rows. Together with the sound sources used according to the invention and the Addition of surfactants or oxidizing agents is then added casually made sure that despite groundwater or contamination Nanteneinströmung in the electrode arrangement in the Bodenbe richly below this no charge is entered.

In der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung, mit der das erfin dungsgemäße Verfahren erfolgreich simuliert werden konnte, ist ein Probengehäuse 1 vorgesehen, das zugleich als Meß stelle dient. Das Gehäuse ist auf einem nicht dargestellten Untergestell in Arbeitshöhe angeordnet. Dieses Gestell dient zur Aufnahme erforderlicher Meßeinrichtungen, die weiter unten aufgeführt sind, sowie der Medien- und Energieversor gung. Das Gehäuse für die Bodenprobe besteht aus einem speziellen Kunststoff, der formbeständig, feuchtigkeitsfest, flüssigkeitsdicht, elektrisch nicht leitend und druckstark ist. Gegebenenfalls ist das Gehäuse doppelwandig mit einer Isolierschicht ausgebildet, so daß die Zellenprobe bei Bedarf auch kühl gehalten werden kann. Das Kunststoffgehäuse ist jeweils an die Bodenprobengeometrie anpaßbar. Es ist mit einem gasdichten Gehäusedeckel 2 verschlossen, durch den Meßeinrichtungen, Elektroden usw. führbar sind. Das Gehäuse umfaßt ferner eine Transportunterlage 3 in Form eines auf dem Gestell angebrachten Experimentiertisches, ebenfalls mit der Möglichkeit der Durchführung von Zuleitungen aus dem Gestell. Über dem Experimentiertisch 3 befindet sich eine thermische Isolierlage 4 mit entsprechenden Aussparungen für Durchführungen. Darüber befindet sich eine Thermostatumlauf platte 5 mit darüberliegender Isolierplatte 6. Am Boden der Zelle 1 sind Bodenabläufe 7 in einzelnen unterteilten Boden segmenten 8 vorgesehen. Darüber liegt ein Stützgitter 9 mit einem abdeckenden Gewebefilter 10. Die darüber einzubringen de Bodenprobe ist nicht dargestellt. Die oben mit einem umlaufenden Flansch versehene Zelle 1 wird über einen Dich tungsring 11 mit dem Deckel abgeschlossen.In the device shown in Fig. 2, with which the inventive method could be successfully simulated, a sample housing 1 is provided, which also serves as a measuring point. The housing is arranged on a base frame, not shown, at working height. This frame is used to hold the necessary measuring equipment, which are listed below, and the media and energy supply. The housing for the soil sample consists of a special plastic that is dimensionally stable, moisture-proof, liquid-tight, electrically non-conductive and powerful. If necessary, the housing is double-walled with an insulating layer, so that the cell sample can also be kept cool if necessary. The plastic housing can be adapted to the soil sample geometry. It is closed with a gas-tight housing cover 2 through which measuring devices, electrodes, etc. can be guided. The housing also includes a transport pad 3 in the form of an experimental table attached to the frame, also with the possibility of feeding leads from the frame. A thermal insulation layer 4 with corresponding cutouts for bushings is located above the experiment table 3 . Above there is a circulating thermostat plate 5 with an overlying insulating plate 6 . At the bottom of the cell 1 , floor drains 7 are provided in individual divided floor segments 8 . Above this is a support grid 9 with a covering fabric filter 10 . The soil sample to be introduced above is not shown. The above provided with a circumferential flange cell 1 is completed with a cover ring 11 with the lid.

In allen Seitenbereichen unterhalb des Flansches ist wiede rum ein Satz von plattenförmigen Elementen angebracht, wobei nur ein solcher Satz dargestellt ist. Er umfaßt eine Seiten wand 12 mit Öffnung 13 für einen Akustikgeber, der nicht dargestellt ist und beispielsweise als sogenannter Shaker ausgeführt ist, wobei eine horizontale Ankopplung vorliegt. Es folgt eine Isolierplatte 14, wiederum mit darüberliegen der Thermostatumlaufplatte 15 und weiterer Isolierplatte 16. In all side areas below the flange again a set of plate-shaped elements is attached, only one such set being shown. It comprises a side wall 12 with opening 13 for an acoustic transmitter, which is not shown and is designed, for example, as a so-called shaker, with a horizontal coupling. An insulating plate 14 follows, again with the thermostatic circulating plate 15 and further insulating plate 16 lying above it.

Die Zellwand ist mit einer entsprechenden mittigen Öffnung und Membran für die Akustikwelle versehen.The cell wall has a corresponding central opening and membrane for the acoustic wave.

Der Akustikgeber kann wahlweise auch senkrecht über den Experimentierdeckel angekoppelt werden; dafür wird der Deckel mit entsprechender Öffnung versehen.The acoustic transmitter can also be positioned vertically over the Experiment lid to be coupled; for that the Provide the lid with the appropriate opening.

Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, sämtliche dem vorlie genden Verfahren zugrundeliegenden Schritte zu simulieren und darüberhinaus den Sickerwasserverlauf zu kontrollieren. Die Elektroden, die von oben eingeführt werden, sind vor zugsweise als Infiltrations- und Entnahmebrunnen ausgebil det.With this device it is possible to do all of the above to simulate the underlying process and also to control the leachate flow. The electrodes that are inserted from the top are in front preferably trained as an infiltration and extraction well det.

Temperaturmeßfühler und Sonden für die Schalldruckmessung, Feuchtigkeitsmessung und PH-Wertmessung sind durch den Deckel einführbar. Zusätzlich können Lanzen zur Zufuhr verschiedener flüssiger oder gasförmiger Medien vorgesehen werden.Temperature sensors and probes for sound pressure measurement, Moisture measurement and pH value measurement are through the Lid insertable. In addition, lances can be fed various liquid or gaseous media will.

Insgesamt gestattet die Vorrichtung neben einer kontrollier ten Bodenbehandlung über die obigen Messungen die Thermosta tisierung der Zellenaußenwände beim Transport und im Experi ment, die Hydrostatisierung beim Transport, eine Flüssig keitszudosierung, eine dosierte Flüssigkeitsabnahme und die Simulation eines Flüssigkeitskreislaufs, so daß man für verschiedenste Proben bzw. Standorte zu aussagekräftigen Dekontaminationsergebnissen kommen kann.Overall, the device allows a controlled floor treatment using the above measurements, the Thermosta the outer cell walls during transport and experimentation ment, hydrostatization during transportation, a liquid dosing, a dosed removal of liquid and the Simulation of a liquid cycle, so that one for various samples or locations to be meaningful Decontamination results can come.

Die Zugabe von tensidischen Flüssigkeiten kann außer über Infiltrationsbrunnen auch von der Horizontalen her durchge führt werden. Dies ermöglicht eine großflächige und gut dosierbare Flüssigkeitszufuhr. Das Sammeln und Abpumpen geschieht dabei, wie bereits beschrieben, über Entnahmebrun nen.The addition of surfactant liquids can be over Infiltration well also seen from the horizontal leads. This enables a large area and good dosed liquid supply. Collecting and pumping as described above, this takes place via sampling well nen.

Um den Dekontaminationsprozeß durch eventuelle Niederschläge nicht zu stören, empfiehlt es sich, dort, wo z. B. unbebau te Flächen zu sanieren sind, diese mit wasserfesten Folien zu bedecken. Unter den Folien F können über Verregnungsrohre V oder -schläuche die tensidischen Flüssigkeiten gezielt zugeführt werden (Fig. 3). Durch diese Maßnahmen wird die Bodenluftabsaugung B zur Dekontamination leichtflüchtiger Dekontaminanten wirkungsvoll verstärkt. Ein Entnahmebrunnen ist mit E angedeutet.In order not to disturb the decontamination process by possible precipitation, it is advisable where z. B. undeveloped surfaces are to be renovated, to cover them with waterproof films. Under the foils F, the surfactant liquids can be supplied in a targeted manner via rain pipes V or hoses ( FIG. 3). These measures effectively strengthen the air extraction B for decontamination of volatile decontaminants. A sampling well is indicated with E.

Claims

1. A method suitable for in-situ applications for the remediation of soils, sludges and waters which are contaminated by contaminants with or without dipole character, which are electrically neutral and cannot be polarized or can only be polarized slightly, in particular in the form of organic contaminants, in which

a) the area to be renovated is exposed to an electric field in a manner known per se,
b) a sound field is superimposed on the electric field and
c) surfactants and / or oxidizing agents are introduced into the area to be cleaned.

2. The method according to claim 1, characterized, that as surfactants ionic, nonionic or amphoteric surfactants or mixtures thereof can be introduced.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the surfactants or dissolved oxidizing agents in one Water circulation circuit through the to be renovated Area and treatment facilities are circulated.

4. The method according to claim 1 or 3, characterized, that oxygen, optionally ozone, as the oxidizing agent, or organic peroxides are introduced.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that simultaneously with or after the electroacoustic Cleaning induces a microbiological degradation of pollutants becomes.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the electric field and sound field as constant fields or generated pulsed.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the decontaminants accumulated on the electrodes through known hydraulic measures or soil air extraction process from the area to be renovated be removed.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that preferably sound field frequencies in the listening area be generated.

9. Use of the method according to one of the preceding Claims for the known shielding of contami nation source areas, being around these areas the electro-acoustic field connected to the rest Measures is generated.

10. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized by
at least one pair of electrodes that can be used in the renovation area and to which the electric field is applied,
at least one sound source that can be used in the space between the electrodes and
Means for introducing the surfactants and / or oxidizing agents.

11. The device according to claim 10, featured through a matrix-like arrangement of several electrical devices the pairs that are permeable to one with contaminants loaded surfactant or oxidant flow.

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized, that the cathodes each as a well and the Anodes are designed as infiltration wells.

13. The device according to one of claims 10 to 12, characterized, that above-ground treatment and circulation facility Measures for substances removed from the electrodes hen and preferably contain in a mobile container are.