DE4312351A1 - Verfahren zur Dekontaminierung schwermetall- und kohlenwasserstoffbelasteten Boden und Bauschutts - Google Patents
Verfahren zur Dekontaminierung schwermetall- und kohlenwasserstoffbelasteten Boden und BauschuttsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Umweltsanierung,
insbesondere die Reinigung von kontaminiertem Boden
und Bauschutt zum Zweck des gefahrlosen Wiedereinsat
zes als Verfüllmaterial bei Flächenrecycling, Tiefbau
maßnahmen und Rekultivierungen von Industriebrachen
u.ä.
Mit Umweltgiften beladene Böden und Abrißmaterialien
von Bauten, die den meteorologischen Niederschlägen
ausgesetzt sind, sind oft die Ursache von Grundwasser
kontaminationen bei vorhandenem durchlässigen Locker
gestein zwischen Ablagerung und grundwasserführenden
Schichten. Von dort gelangen diese Stoffe in die Nah
rungskette von Mensch und Tier.
Bisher sind verschiedene Verfahren zur Dekontaminie
rung von schwermetallbelasteten oder kohlenwasser
stoffbelasteten Materialien dieser Art bekannt. Für
eine Kombination beider Kontaminationen konnten bis
her nur sehr aufwendige Verfahren wie die thermische
Oxydation und Aufarbeitung des Verbrennungsproduktes
sowie die Bodenlaugung unter Einsatz geeigneter Fil
termaterialien, Austauscher- und Abscheideranlagen
eingesetzt werden. Diese Verfahren beinhalten die Bil
dung von nicht wiederverwendbaren Rückständen. Für
diese Reste sowie alternativ zu diesen Verfahren für
das gesamte so kontaminierte Material blieb bisher nur
die Sondermülldeponierung.
Das erfindungsgemäße Verfahren sichert die irreversib
le Langzeitimmobilisierung der Schwermetalle über ei
nen breiten pH-Wert-Bereich als Voraussetzung für eine
Bodenmikrobiologie. Durch die nichtselektive Bindung
aller Schwermetalle an das Aluminiumsilikat mit hoher
Kapazität sind diese nicht mehr bioverfügbar.
In Langzeitversuchen mit Berengite in ehemals schwer
metallverseuchten Flächen bei Lommel in Belgien ist
die Rekultivierung des Bodens bei gleichzeitigem Ver
hindern eines Auswaschens von Schwermetallen in das
Grundwasser bewiesen worden (1). Auf diesen Erkennt
nissen basiert das erfindungsgemäße Verfahren. Nur
diese Immobilisierung der Schwermetalle ermöglicht den
Einsatz der milden mikrobiologischen Abbauweise orga
nischer Kontaminationen, da Schwermetalle im mobilen
(löslichen) Zustand die stoffwechselkatalysierenden
Enzymsysteme der lebenden Organismen weitgehend inhi
bieren (2). Nach der Schwermetallimmobilisierung durch
intensives Vermischen des Adsorbermaterials mit dem
kontaminierten zumindest erdfeuchtem Material als er
sten Schritt und dem mikrobiologischen Abbau der or
ganischen Schadstoffe (z. B. Altöle, Ölemulsionen aus
der metallverarbeitenden Industrie, Vergaserkraftstof
fe u.ä.) im Boden bzw. Bauschutt als zweitem Schritt
kann dieses Material wieder als Wirtschaftsgut einge
setzt werden. Beim aeroben Abbau in off-site oder on
site Biomieten entsteht lediglich Wasser und Kohlendi
oxid als Abbauprodukt (3). Im anaeroben Verfahren kön
nen die entstehenden flüchtigen Abbauprodukte durch
geschlossene Prozeßführung in entsprechenden Reaktoren
als Biogas weiterverwendet werden.
Das Verfahren ist ohne große technische Erweiterungen
in mikrobiologischen Sanierungsanlagen on-site und
off-site anwendbar. Im Rahmen der Konditionierung,
Klassierung und Homogenisierung vor dem Aufbau der
Biomieten läßt sich Berengite zumischen. Die Kosten
für dieses Adsorbermaterial (Aluminiumsilikat) sind
relativ gering, so daß neben der Vermeidung von Abfäl
len auch die Gesamtkosten des erfindungsgemäßen Ver
fahrens als sehr günstig gegenüber herkömmlichen Ver
fahren zur Dekontamination oder Beseitigung von
schwermetall- und kohlenwasserstoffbelastetem Boden
und Bauschutt eingeschätzt werden können.
Ein mittelsandiger mit Kiesen und Bauschutt versetz
ter Boden eines Industriebetriebes mit folgenden che
mischen Parametern wird als Ausgangsstoff (qualifi
zierte Stichprobe) verwendet:
Trockensubstanz: 87%
Tongehalt: 4,2%
org. Substanz: 4,1%
pH-Wert im Eluat (DEV S4): 6,75 (bei T 20°C)
Zn im Eluat: 1,2 mg/l Zn nach Aufschluß (DEV S7):
510 mg/kg*
Cd im Eluat: 21 µg/l Cd nach Aufschluß (DEV S7):
8,2 mg/kg*
Cu im Eluat: 35,5 mg/l Cu nach Aufschluß (DEV S7):
1480 mg/kg*
Pb im Eluat: 3,1 mg/l Pb nach Aufschluß (DEV S7):
570 mg/kg*
Kohlenwasserstoffe (ISO/CD 11046 Meth.A):
15 g/kg*
Trockensubstanz: 87%
Tongehalt: 4,2%
org. Substanz: 4,1%
pH-Wert im Eluat (DEV S4): 6,75 (bei T 20°C)
Zn im Eluat: 1,2 mg/l Zn nach Aufschluß (DEV S7):
510 mg/kg*
Cd im Eluat: 21 µg/l Cd nach Aufschluß (DEV S7):
8,2 mg/kg*
Cu im Eluat: 35,5 mg/l Cu nach Aufschluß (DEV S7):
1480 mg/kg*
Pb im Eluat: 3,1 mg/l Pb nach Aufschluß (DEV S7):
570 mg/kg*
Kohlenwasserstoffe (ISO/CD 11046 Meth.A):
15 g/kg*
(* bezogen auf die Trockensubstanz)
Der Boden wurde klassiert über ein Schüttelsieb,
Fremdkörper (Kunststoffteile bzw. Stahlkörper u.ä.)
manuell entfernt, Bauschuttkörper und Grobkies mit ei
nem Durchmesser über 20 mm wurden einem Prallbrecher
zur Zerkleinerung zugeführt. Das so vorbereitete Mate
rial wurde mit 8 Gewichts-% Berengite und ca. 5 Gew.-%
Wasser in einer Mischschnecke mit einem Gesamtdurch
satz von ca. 65 t/h vereinigt. Das so behandelte über
ein Transportband locker gehäufte Material ergab fol
gende Analysenwerte:
Trockensubstanz: 84%
pH-Wert im Eluat (DEV S4): 7,42 (bei T 20°C)
Zn im Eluat: 0,16 mg/l
Cd im Eluat: 5 µg/l
Cu im Eluat: 0,09 mg/l
Pb im Eluat: 45 µg/l
Trockensubstanz: 84%
pH-Wert im Eluat (DEV S4): 7,42 (bei T 20°C)
Zn im Eluat: 0,16 mg/l
Cd im Eluat: 5 µg/l
Cu im Eluat: 0,09 mg/l
Pb im Eluat: 45 µg/l
Nachdem ca. 40 m3 gehäuft wurden, wurde dieses Materi
al mit einer zweiten Mischschnecke mit ca. 5 Gew.-%
einer Biomassensuspension eines Pseudomonas putida-
Stammes, in der ergänzende Nährstoffe gelöst waren,
versetzt. Gleichzeitig wurde der pH-Wert unter den
Neutralwert abgesenkt. Mit Hilfe von Radladern wurden
Biomieten entsprechend bekannten Verfahren aufgebaut,
so daß eine ausreichende Belüftung gewährleistet wird.
Nach 2 Monaten Biomietenbetrieb in einer Halle mit
Temperaturen von durchschnittlich 25°C wurde aus 10
Einzelproben à 1 kg eine Mischprobe aus den Biomieten
bereitet und diese analysiert:
Trockensubstanz: 80%
pH-Wert im Eluat (DEV S4): 6,78 (bei T = 20°C)
Zn im Eluat: 0,11 mg/l
Cd im Eluat: < 2,5 µg/l
Cu im Eluat: 0,06 mg/l
Pb im Eluat: 39 µg/l
Kohlenwasserstoffe (ISO/CD 11046 Meth.A): 0,76 g/kg*
Trockensubstanz: 80%
pH-Wert im Eluat (DEV S4): 6,78 (bei T = 20°C)
Zn im Eluat: 0,11 mg/l
Cd im Eluat: < 2,5 µg/l
Cu im Eluat: 0,06 mg/l
Pb im Eluat: 39 µg/l
Kohlenwasserstoffe (ISO/CD 11046 Meth.A): 0,76 g/kg*
(* bezogen auf die Trockensubstanz)
In einer parallelen Miete des gleichen Ausgangsmate
rials ohne Zugabe von Berengite, sonst aber nach glei
chem Procedere behandelt, wurde zum gleichen Zeitpunkt
in einer entsprechenden Mischprobe kaum eine Verringe
rung der Kohlenwasserstoffkonzentration festgestellt
(13,8 g/kg). Der Verlust ist durch den Transport von
leichtflüchtigen Komponenten über die Belüftung aus
dem kontaminierten Material zu erklären.
(1)
(2) H.P. Kleber u.D. Schlee, Spezielle und angewandte Biochemie, Jena 1988, S. 274
(3) Handbuch der Altlastensanierung, Heidelberg 1988, Kap. 5.4.1.1.0 (Autor: G. Wernicke), 5.1 bis 2.
(2) H.P. Kleber u.D. Schlee, Spezielle und angewandte Biochemie, Jena 1988, S. 274
(3) Handbuch der Altlastensanierung, Heidelberg 1988, Kap. 5.4.1.1.0 (Autor: G. Wernicke), 5.1 bis 2.
Claims (12)
1. Verfahren zur Dekontaminierung schwermetall- und
kohlenwasserstoffbelasteten Bodens *) und Bau
schutts *), dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren durch einen in zwei Teil
prozessen ablaufenden Prozeß einer irreversiblen
chemisch-adsorptiven Immobilisierung von Schwerme
tallen gefolgt von einem mikrobiologischen Abbau
von Kohlenwasserstoffverbindungen zu flüchtigen
Endprodukten charakterisiert wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das belastete Ma
terial feucht ist mit einem Wasseranteil von 15 bis
90 Masseprozent.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß für den ersten
Teilprozeß dem belasteten Material ein feinkörniges
Aluminiumsilikat in Konzentration zwischen 0,1 und
50 Volumenprozent zugesetzt wird, das die Inhibie
rung des Stoffwechsels von natürlich vorhandenen
oder dem Material zugesetzten Mikroorganismen durch
bioverfügbare Schwermetalle aufhebt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der mikrobiologi
sche Abbau der Kohlenwasserstoffe aerob zu den Ab
bauprodukten Kohlendioxid und Wasser unter Bildung
von Biomasse im belasteten Material abläuft.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der mikrobiologi
sche Abbau der Kohlenwasserstoffe anaerob zu als
Biogas zu nutzenden flüchtigen Stoffwechselproduk
ten unter Bildung von Biomasse im belasteten Mate
rial abläuft.
6. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mit Wasser un
gesättigtes belastetes Material als Ausgangsstoff
dient.
7. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktzeit
des Materials mit dem feinkörnigen Aluminiumsili
kat zwischen 20 Minuten und 2 Tagen nach der voll
ständigen Vermischung beträgt, bevor eine Beimp
fung mit fermentierter Biomasse für den mikrobio
logischen Abbau erfolgen kann.
8. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusetzung
des feinkörnigen Aluminiumsilikats zum feuchten
belasteten Material, das eine Korngröße kleiner
als 20 mm aufweist, als eine vollständige homoge
ne Vermischung mit geeigneten technischen Vor
richtungen und Maschinen erfolgt.
9. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aluminium
silikat Berengite ist.
10. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der mikrobiolo
gische Abbau durch im belasteten Material vor
handene mikrobiologische Mischkulturen erfolgt.
11. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der mikrobiolo
gische Abbau durch schadensfalladaptierte Bakte
rienreinkulturen der Gattung Acinetobacter,
Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia oder Bacil
lus erfolgt.
12. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der mikrobiolo
gische Abbau durch Mycelien erfolgt.
*) im folgenden "belastetes Material", genannt
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934312351 DE4312351A1 (de) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Verfahren zur Dekontaminierung schwermetall- und kohlenwasserstoffbelasteten Boden und Bauschutts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934312351 DE4312351A1 (de) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Verfahren zur Dekontaminierung schwermetall- und kohlenwasserstoffbelasteten Boden und Bauschutts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4312351A1 true DE4312351A1 (de) | 1994-10-20 |
Family
ID=6485553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19934312351 Withdrawn DE4312351A1 (de) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Verfahren zur Dekontaminierung schwermetall- und kohlenwasserstoffbelasteten Boden und Bauschutts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4312351A1 (de) |
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