DE4234111A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung kontaminierter Böden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung kontaminierter Böden unter Verwendung einer Bioreaktor-Einrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der europäischen Patentschrift 0 379 121 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekontami­ nierung von Schadstoffe enthaltendem Erdreich be­ kannt, bei dem bzw. der eine Bioreaktor-Einrichtung zum Schadstoffabbau verwendet wird. Bei dem bekann­ ten Verfahren werden die zu reinigenden Feststoff- oder Bodenpartikel in eine Bioreaktor-Einrichtung eingebracht und dort mittels einer Umwälzvorrich­ tung weitestgehend homogenisiert. Den Feststoff- oder Bodenpartikeln in der Bioreaktor-Einrichtung wird Biomasse zugesetzt, die infolge der Umwälzbe­ wegung der zu reinigenden Partikel mit diesen ver­ mischt wird, so daß ein weitestgehend homogenisier­ tes Gemisch aus Biomasse und zu reinigenden Parti­ keln entsteht. Zur Umwälzung dieses Gemisches wird bei dem bekannten Verfahren bei mechanisch erfol­ gender Umwälzung eine in der Bioreaktor-Einrichtung angeordnete Förderschnecke oder bei hydraulischer Umwälzung ein zumindest teilweise außerhalb der Bioreaktor-Einrichtung angeordneter hydraulischer Förderkreislauf verwendet.

Bei dem bekannten Verfahren sind die an den Fest­ stoffpartikeln adsorbierten Schadstoffe nur während bestimmter Phasen des Verfahrensablaufs für die in Form von Biomasse durch eine Berieselungsanlage zugegebenen Mikroorganismen gut zugänglich, so daß insgesamt die Schadstoffabbauleistung eher gering ist.

Bei der Verfahrensvariante mit mechanischer Umwäl­ zung ist die Zugänglichkeit der Feststoffpartikel für die Mikroorganismen nur während der relativ kurzen Zeitspanne gegeben, in der die durch eine mechanische Förderschnecke hochgeförderten Fest­ stoffpartikel wieder auf den Boden der Bioreaktor- Einrichtung zurückfallen. Liegen die einzelnen Feststoffpartikel am Boden der Bioreaktor-Einrich­ tung erst auf- bzw. aneinander, so ist trotz guter Durchmischung mit den Mikroorganismen deren Kon­ taktmöglichkeit mit den Feststoffpartikelober­ flächen durch angrenzende Feststoffpartikel einge­ schränkt.

Bei der Verfahrensvariante mit hydraulischer Umlau­ fförderung der Feststoffpartikel ist die Zeit, in der die Mikroorganismen auf die Feststoffpartikel­ oberflächen einwirken können, beschränkt auf die Phase, in der die Feststoffpartikel nach erfolgter Hochförderung außerhalb der Bioreaktor-Einrichtung vom oberen Endbereich der Bioreaktor-Einrichtung wieder auf deren Boden zurückfallen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die eine Steigerung der in einer Bioreaktor-Einrichtung erzielbaren Schadstoffabbau­ leistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die mit biologisch abbaubaren Schadstoffen, wie z. B. Mine­ ralöle, polyzyklische Aromaten, Phenole, PCB usw., belasteten, kontaminierten Bodenpartikel zunächst in wässeriger Suspension in die Bioreaktor-Einrich­ tung eingegeben. Durch diese Eingabeart der konta­ minierten Partikel ist sichergestellt, daß deren Oberfläche auch nach der Eingabe in die Bioreaktor- Einrichtung mit Wasser benetzt ist, um so den über­ wiegend in Form von Bakterien vorliegenden Mikro­ organismen die Aufnahme von auf den Partikelober­ flächen adsorbierten Schadstoffen zur Umwandlung in unschädliche Stoffwechselendprodukte zu ermög­ lichen. Dabei erfolgt die Zuführung von Mikroorga­ nismen in die Bioreaktor-Einrichtung zusammen mit der Suspension, in der sie, etwa in Form von Boden­ bakterien, ohnehin enthalten sind, so daß auf eine gesonderte Zugabe von Mikroorganismen verzichtet werden kann. Natürlich kann darüber hinaus eine zusätzliche, etwa nachträgliche Zugabe von Mikro­ organismen, beispielsweise in Form von Belebt­ schlamm, erfolgen.

Nach Eingabe der Bodenpartikel werden diese in der Bioreaktor-Einrichtung in Dispersion mit einem Trägerfluid gehalten. Durch die feine Verteilung der Feststoffpartikel in einer flüssigen oder gas­ förmigen äußeren Phase werden die Feststoffpartikel während ihrer Verweilzeit in der Bioreaktor-Ein­ richtung quasi beständig in einer Art Schwebe­ zustand gehalten, der es den Mikroorganismen ermög­ licht, während der gesamten Verfahrensdauer unein­ geschränkt auf die auf den Feststoffpartikelober­ flächen adsorbierten Schadstoffe zuzugreifen.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn dem in der Bioreaktor-Einrichtung ablaufenden Reini­ gungsverfahren eine Fraktionierung der für die Eingabe in die Bioreaktor-Einrichtung bestimmten Bodenpartikel in eine Partikelfraktion mit im wesentlichen homogener Korngrößenverteilung voraus­ geht. Durch die somit ermöglichte Eingabe von Schadstoff-belasteten Bodenpartikeln von im wesent­ lichen gleicher Größe wird ein besonders ökonomi­ scher Betrieb der Bioreaktor-Einrichtung ermög­ licht, da bei etwa übereinstimmenden Oberflächen­ größen der Bodenpartikel die Reinigung sämtlicher Bodenpartikel mehr oder weniger zum gleichen Zeit­ punkt abgeschlossen ist. Da der Energieaufwand, der notwendig ist, um die Bodenpartikel in der Reaktor­ einrichtung in Dispersion zu halten, mit der Größe bzw. dem Gewicht der Bodenpartikel steigt, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, nur solche Bodenpartikel der Reinigung in der Reaktoreinrich­ tung zuzuführen, deren Größe 0,5 mm nicht über­ steigt.

Wenn der Reinigung in der Bioreaktor-Einrichtung ein mechanisches Waschreinigungsverfahren voraus­ geht, erweist sich die Reinigung in der Bioreaktor- Einrichtung als besonders effektiv, da sich durch die an sich bekannte Fraktionierung von Böden wäh­ rend eines mechanischen Waschreinigungsvorgangs eine Konzentration der Schadstoffanlagerungen auf der für die Eingabe in die Bioreaktor-Einrichtung bestimmten Bodenpartikelfraktion erzielen läßt. Darüber hinaus wird durch die Fraktionierung auch die Reinigung von Böden möglich, die an sich ein für das Bioreaktorverfahren zu großes Korn aufwei­ sen.

Bevorzugt wird hierbei, die Fraktionierung in meh­ reren Schritten durchzuführen, um schließlich zu der für die biologische Reinigung in der Reaktor­ einrichtung geeigneten, vorbestimmten Partikelgröße zu kommen.

In Abhängigkeit von der Partikelgröße erweisen sich insbesondere in energetischer Hinsicht zwei unter­ schiedliche Arten des Reaktorbetriebs als vorteil­ haft.

Für eine Partikelgröße bis zu 60 µm kann der Reak­ tor als Wirbelbett-Reaktor betrieben werden. Hier­ bei wird ein Gas, etwa Luft, als Trägerfluid in einen Partikeleintrag in den Reaktor eingeblasen. Die zur Aufrechterhaltung der Dispersion eingebla­ sene Luft kann dabei zusätzlich als Sauerstofflie­ ferant für den Stoffwechsel der Mikroorganismen dienen.

Bei einer Partikelgröße von etwa 60 µm bis etwa 500 µm erweist sich ein Betrieb des Reaktors als Umwälzströmungs-Reaktor als vorteilhaft, bei dem eine Flüssigkeit, etwa Wasser, als Trägerfluid zur Aufrechterhaltung einer Suspension im Reaktor umgewälzt wird. Zur Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff kann ein sauerstoffhaltiges Gas, etwa Luft, in den Reaktor eingeblasen werden. Da­ rüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Trägerflüssigkeit unmittelbar mit Sauerstoff anzu­ reichern.

Um die Stoffwechselvorgänge in der Bioreaktor-Ein­ richtung zu beschleunigen, kann die Bioreaktor- Einrichtung beheizt werden. Es kann sich allerdings auch als ausreichend erweisen, wenn die Beheizung nur zum In-Gang-Setzen der Stoffwechselvorgänge erfolgt und ansonsten die bei den Stoffwechselvor­ gängen freiwerdende Wärme zur weiteren Stützung des Verfahrens genutzt wird. Hierbei erweist es sich dann als vorteilhaft, wenn die Bioreaktor-Einrich­ tung mit einer entsprechenden Isolierung versehen ist.

Um die Beheizung möglichst energiesparend auszufüh­ ren, kann eine Kraft-Wärme-Kopplung zwischen einer für den Betrieb der mechanischen Wascheinrichtung genutzten Energieerzeugungseinrichtung und der Bioreaktor-Einrichtung vorgesehen werden. Hierdurch kann die Abwärme aus der Energieerzeugung für den Betrieb der mechanischen Wascheinrichtung zur Be­ heizung der Bioreaktor-Einrichtung genutzt werden.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die vorbeschriebene Kraft-Wärme-Kopplung zur Erzeugung einer Basiswärmemenge dient und die im jeweiligen Verfahrensstadium in der Bioreaktor-Einrichtung erforderliche Restwärmemenge zur Erzielung einer während des gesamten Verfahrensablaufs in der Bioreaktor-Einrichtung im wesentlichen konstanten Temperatur durch eine Zusatzheizung, die etwa als elektrische Heizung ausgebildet sein kann, erzeugt wird.

Die in der Bioreaktor-Einrichtung zumindest teil­ weise bei den Stoffwechselvorgängen verbrauchte Luft wird als Abluft aus der Bioreaktor-Einrichtung herausgeführt und einer Abluftfilterung unterzogen. Bei ausreichendem Restsauerstoffgehalt kann die Abluft nach der Filterung wieder in die Reaktorein­ richtung eingeleitet werden.

Zur besseren Lösung des Sauerstoffs in dem in der Reaktoreinrichtung vorhandenen Wasser, insbesondere in den auf den Partikeloberflächen vorhandenen Wasserbenetzungen, kann die Reaktoreinrichtung als Druckreaktor betrieben werden.

Zur Förderung des biologischen Schadstoffabbaus in der Reaktoreinrichtung kann zusätzlich zu den ohne­ hin in der für die Eingabe in den Reaktor bestimm­ ten wässerigen Suspension enthaltenen Mikroorganis­ men Biomasse, etwa Belebtschlamm, in die Reaktor­ einrichtung eingegeben werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung kontaminierter Böden mit einer Bioreaktor-Einrich­ tung ist neben der Bioreaktor-Einrichtung mit einer mechanischen Wascheinrichtung versehen, die der Bioreaktor-Einrichtung im Verfahrensablauf vor­ geordnet ist und zur Bildung sowie zur Reinigung von Bodenpartikelfraktionen vorgesehen ist.

Die Bioreaktor-Einrichtung kann aus einem oder auch aus mehreren einzelnen Bioreaktoren gebildet sein, die parallel betrieben werden können. Hierdurch ist zum einen die Möglichkeit gegeben, die Bioreaktor- Einrichtung durch die gewählte Anzahl der einzelnen Bioreaktoren der Durchsatzleistung der mechanischen Wascheinrichtung anzupassen. Zum anderen können etwa auch unterschiedliche Bodenfraktionen mit unterschiedlichen Partikelgrößen gereinigt werden, um somit die Reinigung des gesamten Boden in möglichst kurzer Zeit durchführen zu können.

Wenn der oder die einzelnen Bioreaktoren zumindest ihre äußeren Abmessungen betreffend als genormte Hakenliftreaktoren ausgebildet sind, eignet sich die Vorrichtung in besonderem Maße für die Durch­ führung eines On-Site-Reinigungsverfahrens, bei dem der Boden ausgekoffert und vor Ort biologisch be­ handelt wird.

Der oder die Bioreaktoren können so ausgeführt sein, daß ein Warmwasserkreislauf zur Erzeugung einer Basiswärme und eine etwa elektrisch ausgebil­ dete Zusatzheizeinrichtung zur weiteren Aufheizung des Wassers auf eine geeignete Prozeßtemperatur vorgesehen ist.

Zur Aufrechterhaltung einer Dispersion in dem oder den Bioreaktoren sind diese mit einer Wirbelbil­ dungseinrichtung versehen, die im Fall eines als Wirbelbett-Reaktors ausgebildeten Reaktors eine Gaseinblaseinrichtung und im Fall eines als Umwälz­ strömungs-Reaktors ausgebildeten Reaktors eine hydraulische Umwälzeinrichtung aufweist.

Die der Bioreaktor-Einrichtung vorgeordnete mecha­ nische Wascheinrichtung kann eine Attritions­ einrichtung zum Abreiben der Schadstoffe vom Grob­ korn und Überführen auf das Feinkorn aufweisen.

Bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfah­ rens sowie der zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens verwendbaren Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Ablauf bei der mechanischen Wäsche von Böden und deren Fraktionierung als vorbereitende Maßnahme für die Eingabe entsprechend fraktionierter Bodenpartikel in eine Bioreaktor-Einrichtung;

Fig. 2 einen Wirbelbett-Bioreaktor zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 einen Umwälzströmungs-Bioreaktor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Fig. 1 zeigt den Verfahrensablauf in einer mechani­ schen Wascheinrichtung, die den in den Fig. 2 und 3 erfindungsgemäßen Bioreaktoren 10 und 11 im Betrieb vorgeordnet werden kann. Die hierbei die einzelnen Partikelfraktionen kennzeichnenden Partikelgrößen sind als Beispiele für mögliche Partikelgrößen zu verstehen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten mechanischen Wasch­ verfahren wird das kontaminierte Bodenmaterial zunächst einer Vorfraktionierung zugefördert, in der eine vorübergehende Aufteilung des kontaminier­ ten Materials in eine Bodenfraktion mit einem Par­ tikeldurchmesser 100 mm und in eine Bodenreaktion mit einem Partikeldurchmesser <100 mm durchgeführt wird. Die Partikelfraktion mit den größeren Boden­ partikeln wird einem Brecher zugeführt, um dort zerkleinert und schließlich wieder mit der anderen Bodenfraktion vor oder in einer Wascheinrichtung zusammengeführt zu werden. Während oder nach dem Waschvorgang erfolgt eine Fraktionierung des Boden­ materials und eine anschließende Klassierung in gereinigtes Material mit einem Partikeldurchmesser <32 mm, wobei die weitere Partikelfraktion mit einem Partikeldurchmesser 32 mm einem weiteren Wasch-/Fraktionierungsvorgang zugeführt wird. Hier erfolgt eine Ausscheidung von Leichtgut, etwa Schwebeteilchen, und anschließend eine weitere Klassierung, mit der Folge, daß weiteres gereinig­ tes Material, hier mit einem Partikeldurchmesser von etwa 4 mm bis 32 mm aus dem Verfahren herausge­ führt wird. Nach einem weiteren, dritten Wasch- /Fraktionierungsvorgang erfolgt eine Separierung des im mechanischen Reinigungsverfahren verbliebe­ nen Bodenmaterials in einen ersten Anteil mit einem Partikeldurchmesser von etwa 0 µm bis 60 µm und einen zweiten Anteil mit einem Partikeldurchmesser von etwa 60 µm bis 4 mm. Nach der Separierung wer­ den beide Anteile getrennt jeweils einem Bioreaktor 10, 11 (Fig. 2 und 3) zugeführt.

Der in Fig. 1 links der Separierungsstelle nach­ folgend dargestellte Verfahrenszweig betrifft die weitere Präparierung des relativ groben Bodenan­ teils mit einem Partikeldurchmesser von etwa 60 µm bis 4 mm bis zur Eingabe von Bodenpartikeln in den Umwälzströmungs-Bioreaktor 11. Nach einem weiteren Wasch-/Fraktionierungsvorgang wird eine Klassierung durchgeführt und gereinigtes Material mit einem Partikeldurchmesser von etwa 200 µm bis 4 mm aus dem Verfahren herausgeführt. Das im Verfahren ver­ bleibende Material wird nachfolgend im wesentlichen sedimentiert und ein verbleibender Schlammaustrag, der die im Verfahren verbliebenen kontaminierten Bodenpartikel in wässeriger Suspension aufweist, in den Umwälzströmungs-Bioreaktor 11 eingebracht.

Der der Separierungsstelle nachfolgende rechte Verfahrenszweig betrifft die weitere Präparierung des Bodenanteils mit den relativ geringen Partikel­ durchmessern von 0 µm bis 60 µm bis zur Eingabe in den Wirbelbett-Bioreaktor 10. Hierbei wird dem ent­ sprechenden Bodenanteil in einer Flotations-/Aus­ flockungsstufe Leichtgut entzogen, so daß das wie bei der vorhergehenden, an einer beispielhaften Stelle des Verfahrensablaufs erwähnten Leichtgutab­ scheidung abgeschiedene Leichtgut einer Deponie zugeführt werden kann. In einer nachfolgenden Sedimentationsstufe erfolgt dann die Bildung des Schlammaustrags, um die kontaminierten Bodenparti­ kel mit einer Partikelgröße von 0 µm bis 60 µm in wässeriger Suspension in den Wirbelbett-Bioreaktor 10 (Fig. 2) eingeben zu können.

Durch die einander nachfolgenden Wasch-, Fraktio­ nierungs- und Klassierungsvorgänge während der mechanischen Wäsche des kontaminierten Ausgangsma­ terials wird erreicht, daß die an der Oberfläche der Bodenpartikel angelagerten Schadstoffe von den jeweils größeren Bodenpartikeln abgewaschen und in konzentrierter Form adsorptiv an die kleinen Boden­ partikel, die schließlich in wässeriger Suspension in die Bioreaktoren eingegeben werden, gebunden und an diesen angereichert werden. Die mit Schadstoffen angereicherten Bodenpartikel erfahren schließlich je nach Größe eine biologische Reinigung in dem Wirbelbett-Bioreaktor 10 oder dem Umwälzströmungs- Bioreaktor 11. Natürlich ist es auch möglich, ohne die vorstehend erwähnte Separierung der Bodenparti­ kel vorzunehmen, sämtliche mit angereicherten Schadstoffen belasteten Bodenpartikel einem Wirbel­ bett-Bioreaktor 10 oder einem Umwälzströmungs-Bio­ reaktor 11 zuzuführen. Jedoch hat sich herausge­ stellt, daß aufgrund der Separierung in mindestens zwei Bodenpartikelanteile mit verschiedenen Parti­ keldurchmesserbereichen ein energetisch besonders günstiger Betrieb der Bioreaktoren möglich ist. Dabei geben die vorgenannten Partikelgrößenbereiche oder Partikelgrößengrenzen sowohl hinsichtlich der separierten Bodenanteile als auch der vorgenommenen Materialklassierungen nur Anhaltswerte wieder, die etwa je nach Beschaffenheit des Bodenmaterials verändert werden müssen, um die jeweils günstigsten Reinigungsergebnisse zu erzielen.

Der in Fig. 2 dargestellte Wirbelbett-Bioreaktor 10 weist einen konischen Unterteil 12 mit einem darauf befindlichen zylindrisch ausgebildeten Ober­ teil 13 auf. Das Unterteil 12 ist in einem Gestell 14 angeordnet, das es ermöglicht, den Wirbelbett- Bioreaktor 10 als handhabbare Einheit zu positio­ nieren.

In das Oberteil 13 führen drei Zuleitungen, nämlich eine Zuleitung 15 zur Zuleitung der durch den Pfeil 16 gekennzeichneten wässerigen Bodenpartikelsuspen­ sion, die Zuleitung 17 zur Zuleitung von durch den Pfeil 18 gekennzeichneter Flüssigkeit, etwa Wasser, und die Zuleitung 19 zur Zuleitung von durch den Pfeil 20 gekennzeichneter Biomasse. Weiterhin be­ findet sich am Oberteil 13 eine Ableitung 21 zur Ableitung von Abluft 22 aus dem Bioreaktor 10.

Darüber hinaus ist im Oberteil 13 eine etwa mit Wasser 23 als Wärmeträgermedium durchströmte Heiz­ einrichtung 24 vorgesehen, durch die das Wasser 23, etwa durch eine Heizschlange 25 geleitet, durch den Behälterinnenraum zur Abgabe von Wärme an den Be­ hälterinnenraum hindurchströmt. Wie durch den ge­ strichelten Linienverlauf zur Darstellung der Heiz­ einrichtung 24 angedeutet werden soll, ist die Heizeinrichtung 24 zum Betrieb des Bioreaktors 10 nicht unbedingt erforderlich, sondern kann im Be­ darfsfall vorgesehen werden. Dasselbe gilt auch für eine mit der Heizeinrichtung 24 gekoppelte Zusatz­ heizeinrichtung 26, die zur Einstellung einer vor­ bestimmten Temperatur des durch die Heizschlange 25 hindurchströmenden Wassers 23 verwendet werden kann.

Weiterhin ist eine mit Düsen 38 bestückte Gasein­ blaseinrichtung 27 vorgesehen, mit der etwa sauer­ stoffhaltiges Gas 29 oder Luft in den Bioreaktor 10 bzw. dessen Oberteil 13 eingeblasen werden kann. Die Gaseinblaseinrichtung 27 kann optional mit einer Heizeinrichtung 28 versehen werden, um das einzublasende Gas 29 temperieren zu können.

Am trichterförmig zulaufenden Ende des Unterteils 12 befindet sich schließlich über einer verschließ­ baren Ausgabeöffnung 31 ein Krählwerk 32, das zur Überstreichung der Innenwand des Unterteils 12 dient.

Beim Betrieb des Bioreaktors 10 wird durch die Zuleitung 15 die Suspension 16 mit darin enthalte­ nen Bodenpartikeln 31 in den Reaktorinnenraum ein­ gegeben. Nach Eingabe einer vorbestimmten Charge wird die Gasblaseinrichtung 27 des Reaktors in Betrieb genommen und es erfolgt die in Fig. 2 dar­ gestellte Verwirbelung der Bodenpartikel 31 im Reaktorinnenraum. Infolge der Verwirbelung sind die Oberflächen der einzelnen Bodenpartikel 31 für die in der Suspension 16 mitenthaltenen Bakterien frei zugänglich, so daß ein effektiver biologischer Schadstoffabbau im Reaktor erfolgen kann. Der bei der Stoffwechselreaktion im Reaktor verbrauchte und in Kohlendioxid umgewandelte Sauerstoff kann als Abluft 22 durch die Ableitung 21 aus dem Reaktor­ inneren abgeführt werden. Dabei ist eine, in Fig. 2 nicht näher dargestellte Filtereinrichtung zur Abluftfilterung vorgesehen, so daß etwaige Stoff­ wechselzwischenprodukte nicht ungehindert aus dem Reaktorinnenraum nach außen entweichen können.

Falls erforderlich, kann zur Ergänzung von Flüssig­ keit, etwa Wasser 18, durch die Zuleitung 17 in den Reaktorinnenraum eingegeben werden. Dasselbe gilt für Biomasse 20, etwa Belebtschlamm, der durch die Zuleitung 19 zur Beschleunigung der Stoffwechsel­ reaktionen im Reaktorinnenraum hinzugegeben werden kann.

Nach Beendigung der Stoffwechselvorgänge im Reak­ torinnenraum, also nach abgeschlossenem Schadstoff­ abbau, werden die dekontaminierten Bodenpartikel durch die Ausgabeöffnung 31 nach draußen, etwa auf ein bereitstehendes Förderband, ausgegeben. Um die Anlagerung von Bodenpartikeln 31 an der Innenwand des Unterteils 12 zu verhindern, läßt sich während der Ausgabe der dekontaminierten Bodenpartikel 31 das Krählwerk 32 in Betrieb nehmen.

Zur Überwachung der im Bioreaktor 10 ablaufenden Stoffwechselreaktionen sind in Fig. 2 nicht näher dargestellte Meßeinrichtungen für die Erfassung von Sauerstoff-, pH-, Temperatur-, CO₂-Werten, der Suspensionsdichte und etwaigen anderen interessie­ renden Größen vorgesehen, deren Meßwerte auch zur Steuerung bzw. Regelung des Verfahrensablaufs im Bioreaktor 10 verwendet werden können. Des weiteren können ebenfalls hier nicht dargestellte Probungs­ einrichtungen in mehreren Horizontalebenen angeord­ net vorgesehen werden, um dem Reaktor Proben auch während des Verfahrensablaufs entnehmen zu können.

Fig. 3 zeigt den Umwälzströmungs-Bioreaktor 11, der wie der vorstehend erläuterte Wirbelbett-Bioreaktor 10 einen Unterteil 12, einen Oberteil 13 sowie ein am Unterteil 12 angeordnetes Gestell 14 aufweist. Weiterhin ist der Bioreaktor 11 ebenfalls mit einer Zuleitung 15 zur Zuleitung von Bodenpartikeln 31 in wässeriger Suspension 16, einer Zuleitung 19 zur Zuleitung von Biomasse 20 und einer Ableitung 21 zur Ableitung von Abluft 22 ausgestattet.

Während bei dem Wirbelbett-Bioreaktor 10 Luft als Trägerfluid zur Ausbildung einer Dispersion im Reaktorinnenraum verwendet wird, wird in den Um­ wälzströmungs-Bioreaktor 11 Wasser 33 durch eine Zuleitung 34 als Trägerfluid oder äußerer Phase zur Ausbildung einer Dispersion mit den Bodenpartikeln 31 als innerer Phase eingeleitet. Zur Einleitung der für die Stoffwechselvorgänge im Reaktor erfor­ derlichen Luft bzw. des erforderlichen Sauerstoffs ist eine Zuleitung 35 vorgesehen. Im Reaktorinnen­ raum ist eine Umwälzpumpe 36 vorgesehen, die zu einer Verwirbelung der im Reaktor befindlichen Trägerflüssigkeit und damit zu einer gleichmäßigen Verteilung der Bodenpartikel 31 in der Trägerflüs­ sigkeit führt, so daß auch hier die Bodenpartikel 31 in Dispersion gehalten werden und eine gute Zugänglichkeit der Partikeloberflächen für im Reak­ tor enthaltene Bakterien gegeben ist. Natürlich ist es auch möglich, die Umwälzpumpe 36, mit entspre­ chenden Anschlußleitungen zum Reaktorinnenraum versehen, außerhalb des Reaktorinnenraums anzuord­ nen. Entscheidend ist, daß zur Aufrechterhaltung einer Dispersion die notwendige Verwirbelung im Reaktorinnenraum erreicht wird.

Optional steht auch bei dem Umwälzströmungs-Bio­ reaktor eine Heizeinrichtung 24, wie bereits vor­ stehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, zur Verfügung. Um eine Sedimentation der Bodenpar­ tikel 31 an der Innenwand des Unterteils 12 bei der Ausgabe aus der Ausgabeöffnung 31 zu verhindern, ist auch der Umwälz-Bioreaktor 11 mit einem Krähl­ werk 32 versehen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind sowohl der Wirbelbett-Bioreaktor 10 als auch der Umwälz­ strömungs-Bioreaktor 11 mit Aufnahmehaken 37 verse­ hen, die es ermöglichen, die Bioreaktoren 10, 11 leicht zu handhaben.

Claims (25)

1. Verfahren zur Reinigung kontaminierter Böden unter Verwendung einer Bioreaktor-Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß kontaminierte Bodenpartikel (31) in wässe­ riger Suspension (16) in die Bioreaktor-Ein­ richtung (10, 11) eingebracht und in dieser in Dispersion mit einem Trägerfluid (29, 33) ge­ halten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) eingebrachten kontaminierten Bodenpartikel (31) als Partikelfraktion in einer der Eingabe in die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) voraus­ gehenden Fraktionierung aus einem Boden mit beliebiger Korngrößenverteilung fraktioniert worden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) eingegebenen Bodenpartikel (31) eine Partikel­ größe aufweisen, die nicht größer als 0,5 mm ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Eingabe in die Bioreaktor-Einrich­ tung (10, 11) vorausgehende Fraktionierung Teil eines mechanischen Waschreinigungsverfahrens in einer mechanischen Wascheinrichtung unter Hinzugabe von Wasser ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktionierung in mehreren Schritten erfolgt bis zum Erreichen der für die weiter­ gehende Reinigung in der Bioreaktor-Einrich­ tung (10, 11) vorbestimmten Partikelgröße.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bioreaktor (10) der Bioreaktor-Ein­ richtung (10, 11) als Wirbelbett-Bioreaktor betrieben wird, bei dem ein Gas (29), vorzugs­ weise Luft, als Trägerfluid in einen im Bio­ reaktor (10) befindlichen Partikeleintrag eingeblasen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Bioreaktor (10) eingeblasene Luft sowohl zur Aufrechterhaltung der Disper­ sion als auch zur Unterhaltung des biologi­ schen Schadstoffabbaus im Bioreaktor (10) dient.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Wirbelbett-Bioreaktor (10) in Suspension (16) eingegebenen Bodenpartikel (31) eine Partikelgröße bis zu etwa 60 µm aufweisen.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bioreaktor (11) der Bioreaktor-Ein­ richtung (10, 11) als Umwälzströmungs-Bioreak­ tor betrieben wird, bei dem eine Flüssigkeit (33), vorzugsweise Wasser, als Trägerfluid zur Aufrechterhaltung der Dispersion im Bioreaktor (11) kontinuierlich umgewälzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein sauerstoffhaltiges Gas (29), vorzugs­ weise Luft, zur Unterhaltung des biologischen Schadstoffabbaus in den Bioreaktor (11) einge­ blasen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Umwälzströmungs-Bioreaktor (11) in Suspension (16) eingegebenen Bodenpartikel (31) eine Partikelgröße von etwa 60 µm bis zu etwa 500 µm aufweisen.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) beheizt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) mittels einer Kraft-Wärme-Kopplung zur Nutzung der bei der Energieerzeugung für die mechanische Wascheinrichtung erzeugten Abwärme erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft-Wärme-Kopplung zur Erzeugung einer Basiswärmemenge dient, die mit einer Zusatzwärmenge überlagerbar ist, welche vor­ zugsweise in einer elektrischen Zusatzheizung erzeugt wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) ausströmende Abluft (22) einer Abluftfilterung unterzogen und nachfolgend bei ausreichendem Restsauerstoffgehalt wieder in die Bioreaktor- Einrichtung (10, 11) eingeleitet wird.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) mit erhöhtem Innendruck betrieben wird.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung des biologischen Schadstoff­ abbaus Biomasse (20), vorzugsweise Belebt­ schlamm, in die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) eingegeben wird.

18. Vorrichtung zur Reininung kontaminierter Böden mit einer Bioreaktor-Einrichtung (10, 11), dadurch gekennzeichnet, daß der Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) eine mechanische Wascheinrichtung zur Bildung und Reinigung von Bodenpartikelfraktionen vorge­ ordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bioreaktor-Einrichtung (10, 11) mehrere Bioreaktoren (10, 11) aufweist, die parallel betreibbar sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Bioreaktoren (10, 11) als ge­ normte Hakenlift-Reaktoren ausgebildet sind.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Bioreaktor(en) (10, 11) mit einem Warmwasserkreislauf (24) zur Erzeugung einer Basiswärme und einer vorzugsweise elek­ trischen Zusatzheizeinrichtung (26) zur weite­ ren Aufheizung des Wassers im Warmwasserkreis­ lauf (24) versehen ist oder sind.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Bioreaktor(en) (10, 11) mit einer Wirbelbildungseinrichtung (27, 36) zur Verwirbelung der im Bioreaktor (10, 11) befind­ lichen Bodenpartikel (31) versehen ist oder sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbildungseinrichtung bei einem als Wirbelbett-Bioreaktor (10) ausgebildeten Bioreaktor eine Gaseinblaseinrichtung (27) aufweist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbildungseinrichtung bei einem als Umwälzströmungs-Bioreaktor (11) ausgebil­ deten Bioreaktor eine hydraulische Umwälzein­ richtung (36) aufweist.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Wascheinrichtung eine Attritionseinrichtung aufweist.