DE4242629C2

DE4242629C2 - Kombinierte Grundwasserreinigung im in-situ-Verfahren

Info

Publication number: DE4242629C2
Application number: DE19924242629
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dr Edel; Wolfgang Weber
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2012-12-18
Also published as: DE4242629A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in-situ Reinigung von Grundwasser, das mit Verunreinigungen, bestehend aus organischen Lösungsmitteln, belastet ist.

In bisher gebräuchlichen Verfahren kommt das Strippen von Grundwasser zum Entfernen von leichtflüchtigen Verunreinigungen zum Einsatz. In DE 90 05 565 U1 wird ein Verfahren beschrieben, das das Strippen von Grundwasser innerhalb eines Brunnens in-situ ermöglicht. Dabei werden durch die innige Vermischung des eingebrachten Gases und dem durch Einleiten der Luft geförderten Wasser Verunreinigungen mit großer Henry-Konstanten wie z. B. CKW oder BTX aus dem Wasser ausgelöst und abgeführt.

Bei den bisher gebräuchlichen Verfahren bleiben bei der Reinigung durch das Strippen gewisse Restverunreinigungen zurück. So lassen sich z. B. die Stoffe der BTX-Klasse , teilweise auch PAKs nicht durch Strippung gänzlich entfernen. Zudem hängt die gesamte Reinigungsleistung eines solchen Systems stark vom Verhältnis Grundwasser zur Menge des eingebrachten Strip-Gases ab.

In vielen Sanierungsfällen ist es nicht möglich, sich nur mit der Entfernung einer Stoffklasse und damit auf die Strippung allein zu beschränken.

Bisher mußte man nachfolgende Reinigungsstufen in Anspruch nehmen. Dabei war es immer nötig, das zu reinigende Grundwasser zu entnehmen und zwar vor Ort, aber nicht im Boden selbst zu behandeln.

Um diese aufwendigen Reinigungsstufen zu vermeiden und eine echte in-situ-Reinigung von Grundwässern mit Verschmutzungen durch mehr als eine Stoffklasse zu verbessern, kombiniert das erfindungsgemäße Verfahren die Reinigungsleistung des reinen Strip-Brunnens mit den Vorteilen eines biologischen Abbaus. In biologischen Verfahren werden vor allem schwer flüchtige, nicht-halogenierte Lösungsmittel mit niederer Henry-Konstanten wie Ether, Phenole, teilweise PAK, Alkohole, Mineralöle und sonstige Kohlenwasserstoffe abgebaut. Dazu baut man im erfindungsgemäßen Verfahren in einen in-situ-Strip- Brunnen Trägermaterial ein, das zur Besiedlung von Mikroorganismen dient.

Bioreaktoren verschiedenster Ausführung sind bekannt, in denen Mikroorganismen Wasser, das mit organischen Lösungsmitteln kontaminiert ist, reinigen. Bei solchen Verfahren muß das zu reinigende Wasser aus dem Boden gepumpt und in den Reaktor geleitet werden, d. h. die Verfahren arbeiten nur on-site. Bei der aeroben biologischen Reinigung von Wasser muß die Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff und Nährstoffen gewährleistet sein, beim anaeroben Abbau muß das Verfahren mit einem Inertgas betrieben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren vereint die Vorteile des in-situ- Strippens mit denen einer biologischen Reinigung in einem Bioreaktor, ohne daß eine Entnahme von Wasser erfolgt. Gleichzeitig kann man sich zu Nutzen machen, daß durch das Prinzip des Strippens von Wasser mit Gas bereits ein hoher Gaseintrag in das zu reinigende Wasser stattfindet. Damit ist z. B. beim aeroben Abbau die Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff schon ad hoc gegeben.

Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Brunnen mit eingebautem Bioreaktor.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer kombinierten Reinigung.

In Fig. 1 wird ein Brunnen, geeignet für das in-situ-Strippen schematisch dargestellt. Der Brunnen besteht aus dem Förderrohr 1, das in den mit Schadstoffen belasteten Grundwasserbereich hereinragt. Das Förderrohr wird im oberen Drittel seiner Länge vom Mantelrohr 4 konzentrisch umhüllt. Eine Injektorlanze 5, zentrisch in der Mitte des Förderrohres 1 angeordnet, endet mit ihrer Begasungsöffnung unterhalb des Grundwasserspiegels. Über die Öffnungen 6 der Lanze wird z. B. Außenluft über die Zuluft 7 in den nach außen abgeschlossenen Brunnen eingebracht. Nach dem Prinzip der Mammutpumpe wird dadurch der Wasserspiegel im Brunnen angehoben, das heißt, daß verunreinigtes Wasser aus dem Zulaufbereich 3 in den Brunnen fließt. Das Wasser wird angehoben und mit dem eingepreßten Gas vermischt. Im eigentlichen Strippbereich 9 zwischen Förderrohr 1 und Injektorlanze werden die gaslöslichen Verunreinigungen vom Wasser in die Gasphase transferiert. Das aufschäumende, zur Reinigung gebrachte Wasser fällt über die Abrißkante 8 des Förderrohrs in das äußere Mantelrohr. Über den Ablauf 10 kann das Wasser anschließend versickern. In den Zwischenraum zwischen Mantel- und Förderrohr wird ein Trägermaterial 11 zur Besiedlung mit Mikroorganismen eingebracht. Dabei unterscheidet man zwei verschiedene Methoden. In Falle eines Trägermaterials, das leichter als Wasser ist, liegt ein Schwebebettverfahren vor. Diese Methode hat den Vorteil, daß das Schwebebett den Stoffaustausch und den biologischen Abbau begünstigt und gleichzeitig der tiefer liegende Ausfluß 10 von Trägermaterial freigehalten wird.

Allerdings ist auch der Einbau von spezifisch schwererem Trägermaterial möglich. Bei diesem Festbettverfahren muß der verstopfungsfreie Ablauf durch den Einbau geeigneter Filter sichergestellt werden. Eine weitere Ausführungsform wäre ein Brunnen, dessen biologisches Trägermaterial im Innenzylinder eingebracht wird.

In der Fig. 2 wird der gesamte Reinigungsaufbau für ein kombiniertes Strip- und biologisches Verfahren dargestellt. Das über den Förderbrunnen 1 aufsteigende kontaminierte Wasser wird gestrippt, tritt in den Mantelbereich des Brunnens über und versickert über den Schluckbrunnen 4. Das mit Mikroorganismen besiedelte Trägermaterial 11 trägt zur Reinigungsleistung des Gesamtsystems bei. Zur Aufrechterhaltung des Grundwasserzyklus von Zu- und Abfluß wird über die Injektorlanze 5 Gas in den Brunnen eingebracht. Das mit den Schadstoffen belastete Abgas wird aus dem Brunnen abgesogen und über Aktivkohlefilter 13 gereinigt. Um eine höhere Abbaurate der Schadstoffe durch die Mikroorganismen zu erreichen, kann dem System über einen Behälter 12 Nährstoff zugeführt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Reinigung von Grundwasser in einem Brunnen, bestehend aus einem Brunnenrohr mit einem unterhalb des Grundwasserspiegels liegenden Wasserzulauf und einem Wasserablauf, sowie einer Anordnung zur Aufrechterhaltung des Grundwasserstroms, gekennzeichnet durch:

a) einen Gaseintrag im Brunnenrohr, der durch Zufuhr von Injektionsgas oder Absaugung von Abgas im Gang gehalten wird und einen Wasserkreislauf bewirkt und
b) den Einbau von Trägermaterial zur Besiedlung mit Mikroorganismen im Brunnen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hohen Gaseintrag, der zu einer Reinigung durch Strippen führt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geringen Lufteintrag ohne Stripwirkung nur zur Förderung von Wasser.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Einbau eines Trägermaterials, das spezifisch leichter als Wasser ist und zu einem Schwebebettverfahren führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Einbau eines Trägermaterials, das spezifisch schwerer als Wasser ist und zu einem Festbettverfahren führt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch den Einbau des Trägermaterials im Mantelraum des Brunnens.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch den Einbau des Trägermaterials im Innenraum des Brunnens.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Einbringen von Luft in den Brunnen für einen aeroben Abbau.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Einbringen eines Inertgases für eine anaerobe Prozeßführung.