DE4335397C2 - Vorrichtung zur Infiltration von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Infiltration von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Regenerierung kontaminierter Böden.

Bei der Behandlung von Böden in dieser Art ist es be­ kannt, über in den Erdboden eingebrachte Lanzen mikro­ biologische Mittel zuzuführen. Hierdurch ist es nicht möglich, eine kontrollierte mikrobiologische Sanierung von Böden über eine größere Fläche und Tiefen in unge­ sättigten Bodenzonen erfolgreich durchzuführen.

Nach der DE-PS 38 11 714 ist bereits ein Verfahren mit perforierter Lanzen bekannt geworden. Bei diesem Ver­ fahren handelt es sich um eine biologische in-situ- Sanierung ohne hydraulischer Unterstützung. Hierbei werden die Lanzen abgeteuft, in denen Injektionsgeräte installiert sind, die die Biomasse und Feuchte (Wasser) über einen sehr hohen Druck (bis 100 bar) in dem Boden einbringen. Der zusätzlich installierte Brunnen dient nur der Überwachung der Sanierung. Der mobilisierte Schadstoff aus den Porenräumen wird bei diesem Verfahren nicht berücksichtigt und kann in das Grundwasser abwandern sowie eine ungewollte Schadstoff­ ausbreitung und eine zusätzliche Grundwasserkontamina­ tion verursachen. Bei einer reinen biologischen Sanierung hat sich gezeigt, daß der Schadstoff nicht wie vermutet in CO₂ und Wasser abgebaut wird, sondern daß die teilweise langkettigen Moleküle in kurze Ketten umgewandelt werden und somit die Mobilisierung der Schadstoffe ermöglicht wird. Die Umsetzung der Schad­ stoff in CO₂ und H₂O erfolgt erst in späteren Schritten.

Weiterhin ist nach der DE-OS 38 12 364 ein biologisches Verfahren bekannt geworden, wobei die Mikroorganismen auf einen Träger aufgebracht werden und der Träger nur aufgrund der Strömung im Grund-, Oberflächen- und/oder Sickerwasser über den kontaminierten Boden verteilt wird. Lediglich das eingebrachte Wasser wird über einen Förderbrunnen gefördert und aufbereitet.

Gemäß DE-OS 42 10 295 sind ebenfalls für ein bio­ logisches Verfahren Lanzen vorgesehen, die Aus­ trittsöffnungen in Form von Schlitzen aufweisen. Auch nach der DE-PS 39 37 593 sind Lanzen mit Durchtritts­ öffnungen bekannt.

Ferner ist es bekannt, mit hydraulischen Verfahren und Maßnahmen ohne Bodenaushub zu arbeiten und an flüssigen Phasen im Grund- und Stauwasser anzusetzen. Eine derartige Ausbildung ist nach DE-OS 37 39 126 bekannt geworden. Hierbei werden Saug- und Diffusionsschächte installiert, die horizontal über Kanäle zueinander in Verbindung stehen und eine künstliche Grundwasser­ strömung erzeugen.

Es hat sich dabei gezeigt, daß bei bebauten Flächen Probleme auftreten, da durch Beeinflussung des Grund­ wassers oftmals Schäden durch Verschiebungen entstehen. Weiterhin bleibt unberücksichtigt, daß Grundwasser­ kontaminationen in den meisten Fällen auf primäre Ver­ unreinigungen in den ungesättigten durchlässigen Schichten oberhalb von sogenannten Wasserstauen be­ ruhen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für kontaminierte Böden zu schaffen, die eine Infiltration ermöglicht und optimale Milieubedingungen für einen schnellen Schadstoffabbau gewährleistet. Weiterhin soll eine hydraulische und/oder biologische Sanierung ermöglicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruches.

Hierdurch wird ein geschlossener Flüssigkeitskreislauf ermöglicht, der eine ungewollte zusätzliche Ausbreitung von Schadstoffen verhindert. Durch eine tropfenweise kontinuierliche Versorgung in kleinen Mengen werden Schadstoffe gegebenenfalls durch die Zuführung von Wasser als rein hydraulische Maßnahme im Boden aktiviert und mobilisiert. Ebenso ist eine kontrollierte mikrobiologische Sanierung möglich, wobei dem Untergrund die fehlenden Parameter für optimale Milieubedingungen im Boden zugeführt werden. Dieses führt zu einem schnelleren Schadstoffabbau und somit zur Verkürzung der Sanierungszeit. Damit wird eine um­ weltfreundliche und kostengünstige Vorrichtung zur Sanierung von Böden geschaffen. Weiterhin wird durch die spezielle Ausbildung der Versorgungsschläuche er­ möglicht, kontrollierte Austrittsmengen bei vorge­ gebenem Druck zu bestimmen bzw. überhaupt Sauerstoff austreten zu lassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Ge­ samtanordnung,

Fig. 2 einen Versorgungsschlauch mit integrierten Tropfaustritten.

Bei der Anwendung von Versorgungsschläuchen 1 zur Durchführung des Verfahrens sind diese senkrecht oder schräg in den kontaminierten Boden 2 eingebracht. Für das Einsetzen der Versorgungsschläuche 1 in den Boden 2 werden Bohrungen mit Verrohrungen in den Boden 2 einge­ bracht und nach Einsetzen des nach unten abge­ schlossenen Versorgungsschlauches 1 wird die Verrohrung wieder entfernt. Gegebenenfalls wird vor dem Entfernen der Verrohrung Kies zwischen Verrohrung und Versor­ gungsschlauch 1 eingefüllt sowie entsprechende Wasser- Sperren eingesetzt.

Der Versorgungsschlauch 1 ist in diesem Fall als selbstreinigender Tropfschlauch aus PE-HD-Material (hochverdichtetes Polyethylen) mit integrierten Tropf­ austritten 3 ausgebildet. Hierbei sind die Tropfaus­ tritte 3 in Abständen 4 angeordnet, die abhängig vom Sanierungsfall bestimmt werden. Um eine definierte Tropfmenge druckabhängig austreten zu lassen, ist der Versorgungsschlauch 1 mit einem parallel zur Außen­ wandung ausgebildeten Spiralkanal 5 versehen, der als Zuführkanal für die nach außen gerichteten Tropfaus­ tritte 3 dient. Die einzelnen gebildeten Abschnitte sind getrennt und weisen am Anfang der Abschnitte bezogen auf die Fließrichtung 6 des einzubringenden Mediums Zuführungen 7 zum Spiralkanal 5 und am Ende die entsprechenden Tropfaustritte 3 auf.

Diese in den Boden 2 eingebrachten Versorgungsschläuche 1 sind mit oberirdischen Versorgungsleitungen 8 verbun­ den, um das einzubringende Medium zuzuführen. Die Ver­ sorgungsleitung 8 steht mit einer Versorgungseinheit 9 als Flüssigkeitsbehälter in Verbindung, wobei gege­ benenfalls aus einem Zusatzbehälter erforderliche Beimengungen zum Wasser gemacht werden. Hierbei sind im Flüssigkeitsbehälter 9 gegebenenfalls Heizvorrichtun­ gen, Rührwerke und Dosierpumpe angeordnet.

Der Flüssigkeitsbehälter 9 ist in diesem Fall über eine Leitung 10 mit einem zusätzlichen Mischbehälter 11 ver­ bunden und wird von dort über eine Zuleitung 12 zur Versorgungsleitung 8 über eine Steuer- und Regelein­ richtung 13 kontrolliert zugeführt.

Zusätzlich ist in Fließrichtung oberhalb von Wasser­ stauern ein Förderbrunnen 14 im Boden 2 abgeteuft, der parallel zum Zuführsystem über die Versorgungsschläuche 1 angeordnet ist. Das geförderte beladene, und schad­ stoffhaltige Porenwasser über den Förderbrunnen 14 wird einer Wasseraufbereitungsanlage 15 zugeführt und ge­ reinigt. Anschließend wird es über entsprechende Meß- und Steueranordnungen dem System wieder über die Leitung 16 zugeführt. Somit ist der Wasserkreislauf geschlossen, und es wird eine ungewollte zusätzliche Ausbreitung von Schadstoffen verhindert. In diesem Fall ist ein zusätzlicher Brunnenschacht 17 angeordnet, um überschüssiges abgereinigtes Wasser abzuführen.

Hierdurch ist es somit möglich, eine Sanierung von kontaminierten Böden mit biologisch ab­ baubaren und wasserlöslichen Schadstoffen durchzu­ führen. Hierbei kann durch entsprechende Vorunter­ suchungen der Kontamination eine künstliche Erstellung von optimalen Bedingungen für die Mikroorganismen im Boden erzielt werden, wobei Temperatur, pH-Werte, Sauerstoff und Nährstoffe vorge­ geben werden. Die zugeführten Mikroorganismen werden dabei genau dosiert und kontrolliert und dort hinge­ bracht, wo sie für den Abbau von Schadstoffen genutzt werden können.

Zur Durchführung der Sanierung werden die ermittelten Parameter, wie horizontale und vertikale Kontaminationsausbreitung, Grad und Art der Kontamina­ tion, Wasserstand, Wasserfließrichtung ermittelt und ein Bohrungsraster auf der zu sanierenden Fläche er­ stellt.

Das Verbringen und die Anordnung der Versorgungs­ schläuche geschieht dann nach folgenden Kriterien:

• - Bohrungen werden bis zum kontaminierten Wasser­ spiegel geteuft und mit einen Schutzrohr versehen,
• - Bohrungen werden senkrecht oder schräg eingebracht, schräge Anordnung zur Vergrößerung der Tropffläche,
• - Abstände der Bohrungen ergeben sich aus der mittle­ ren Durchlässigkeit des Bodens und der Konzentra­ tion der Kontamination,
• - Versorgungsschläuche werden im unteren Teil abge­ dichtet und in den Bohrungen eingesetzt,
• - Schutzrohre werden gezogen und die Versorgungs­ schläuche mit den oberirdischen Versorgungs­ schläuchen verbunden,
• - Versorgungsleitungen sind mit der Versorgungsein­ heit sowie Steuer- und Regeleinrichtungen ver­ bunden.

Um eine gesicherte und erfolgreiche Sanierung zu garan­ tieren, wird vorgesehen, während der ersten Einlaufzeit den Boden nur mit Wasser (ohne Zusatzstoffe oder Mikro­ organismen) zu injizieren.

• - Das eingeführte Wasser wird mit einem Farbindikator gemischt, um die Ankunftszeit im Förderbrunnen zu testen und zu kontrollieren.
• - im Flüssigkeitsbehälter wird ebenfalls mit ver­ schiedenen Temperaturen gefahren, um Temperatur­ veränderungen der zu sanierenden Fläche zu messen.
• - Luft, Wasser, Luft/Wassergemisch werden durch einen ölfreien Kompressor in den Böden injiziert oder nur Luft eingeblasen und Boden-Luft gemessen.
• - Hierbei wird mit verschiedenen Druckstufen gearbei­ tet.

Durch diese Maßnahmen werden die Milieubedingungen ermittelt, um die zu adaptierenden Mikroorganismen festzuliegen, die in den Boden injiziert werden.

Hierbei ist es wichtig zu bemerken, daß diese Phase für die gesamte Sanierungsdauer keineswegs eine verlorene Zeit ist. Durch das Abpumpen des Grundwassers entsteht eine Art Trichter- bzw. Sogeffekt. Dies wird ausge­ glichen durch die Zufuhr von Wasser und Luft durch die Versorgungsschläuche. Auf der gesamten Fläche entsteht einerseits eine zusätzliche hydraulische Bewegung in dem Grundwasser und andererseits eine aktive Boden- und Porenwäsche durch die Tropfinjektion.

Durch den Einsatz der Versorgungsschläuche 1 ist es somit möglich, die Dosierung von quantitativen Anteilen (Wasser, Temperatur, Luft, Nährstoffe, Mikroorganismen usw.) nach den Vorgaben aus dem Flüssigkeitsbehälter durch die Steuer- und Regeleinheit zu dosieren und in den Boden weiterzuleiten. Hierbei wird durch das engmaschige Schlauchsystem im Boden mit dem integrierten Tropfaustritten fast jedes Teil und jedes Korn in dem Boden genau dosiert erreicht. Da die Versorgungsschläuche 1, das Wasser bzw. die Misch­ flüssigkeit tropfenweise abgeben, wird die vorhandene Bodenluft nicht verdrängt. Es wird sogar Sauerstoff den Poren zusätzlich zugeführt.

Nach Verteilung der Kontamination auf der gesamten Fläche ist es möglich, bei der Planung zusätzliche Sperrventile in den Versorgungsleitungen anzuordnen. Damit können bestimmte Bereiche der zu sanierenden Fläche mit zusätzlichen Stoffen für bestimmte Zeit injiziert werden.

Auch durch die einfache und variable Montagemöglichkeit können kontaminierte Bereiche selbst unter Bauwerken saniert werden. Aufgrund der ständigen Zufuhr von Flüssigkeit in den Boden bzw. in das Sicker- und Grund­ wasser entfällt die Gefahr, daß eine Absenkung des Grundwassers und damit verbundene Bauwerksrisse mit allgemeinen Schäden entstehen.

Weiterhin ist es möglich, in ungesättigten Bodenzonen unterschiedlicher Tiefen, selbst beim Vorliegen einer übergeordneten Deckschicht, eine in-situ-Bodensanierung durchzuführen, selbst wenn sie durch eine oberhalb liegende Deckschicht (Lehm, Ton usw.) abgegrenzt wird.

Diese Ausbildung ist nicht auf mikrobielle in-situ- Sanierungen begrenzt, sondern bietet aufgrund des viel­ fältigen Einsatzes ebenso hydraulische wie auch chemi­ sche Bodenbehandlungsmöglichkeiten durch Mobilisierung wie auch Immobilisierung von Schadstoffen.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Infiltration von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Regenerierung kontaminierter Böden, bestehend aus einen-am Ende abgeschlossenen Schlauch (1) mit einem parallel zur Wandung liegen­ den separaten Spiralkanal (5), der eine Vielzahl von getrennten Abschnitten mit jeweils im Abstand angeordnetem Eintritt (7) von der Schlauchinnen­ seite und Tropfenaustritt (3) an der Schlauchaußen­ seite aufweist.