DE4339456A1 - Verfahren und Einrichtung zum Konditionieren von Biomieten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Konditionieren von Biomieten, wie sie üblicherweise bei der mikrobiologischen on-site-Bodensanierung aufgebaut werden, das jedoch auch für Biomieten größerer Schütthöhen geeignet ist, indem während des mikrobiologischen Schadstoffabbaus mittels Ansaugaggregaten und eines Drainagesystems Luft durch die Schüttung gesaugt und über Gasfilter gereinigt wird.

Im allgemeinen wird bei der mikrobiologischen Bodensanierung der mit Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) und Benzenen, Toluenen und Xylenen (BTX) verunreinigte Boden vor dem Aufsetzen zur Biomiete vorbehandelt. Die Vorbehandlung umfaßt in der Regel eine Strukturverbesserung des Bodens mittels Klassierung, Brechen des Grobgutes, eine sich anschließende Homogenisierung von gebrochenem Gut und der ausklassierten Feinfraktion, wobei vielfach noch organische und anorganische Strukturverbesserer, wie beispielsweise Rindenmulch, Stroh oder Perlite, zugesetzt werden, und die Konditionierung des Bodens durch den Zusatz von Wasser, Nährsalzen und eventuell von Mikroorganismen-Starterkulturen.

Von signifikantem Einfluß auf die Mikroorganismentätigkeit innerhalb der Biomiete und damit auf den Schadstoffabbau sind die Sauerstoff- und die Wärmezufuhr.

Ersterem tragen verschiedene Lösungen durch das Hindurchsaugen von Luft durch die Biomiete Rechnung, indem am Grund der Biomiete eine Drainageleitung verlegt ist und über diese mit Hilfe von Ansaugaggregaten Umgebungsluft durch die Miete gesaugt wird. (Firmenschriften von WALTER und von HOCHTIEF, DE 38 38 850, DE 40 31 862, DE 38 43 146, DE 39 20 827, DE 40 01 558). Das dabei mitangesaugte nährstoffreiche Wasser, welches im Boden gespeichert ist, wird in Wasserabscheidern abgeschieden und gesammelt, ehe die, infolge der ausgestrippten BTX, schadstoffbelastete Luft über Gasfilter gereinigt und danach in die Umgebung abgegeben wird. Das abgeschiedene Wasser wird zumeist über ein Verdüsungssystem wieder über der Miete versprüht.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Begrenzung der maximalen Schütthöhe der Miete, weil sonst der Druckverlust über die Schüttung zu groß und die erwünschte homogene Luftverteilung innerhalb der Miete nicht erreicht wird. Diesem Umstand versucht man zum Beispiel durch eine kombinierte Zuluft/Abluft- Drainage abzuhelfen, indem am Grund der Biomiete gesaugt und in die oberen Schichten über Lanzen Zuluft eingeblasen wird. (Firmenschrift Firma CARO-BIOTECHNIK GmbH)

Ein bleibender Nachteil bei diesen Verfahren ist jedoch, daß durch die ständige Erneue­ rung der Bodenluft der Wärmehaushalt der Biomiete gestört wird. Insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen ist aber die Ausnutzung der biochemischen Reaktionswärme zweckmäßig, um nicht die Mikroorganismentätigkeit zu verringern oder zum Erliegen zu bringen, da die Bodensanierung vornehmlich im Freien bzw. in unbeheizten Hallen oder Zelten durchgeführt wird.

Bekannt sind auch Verfahren zur Bodenluftabsaugung bei der in-situ-Sanierung von mit leichtflüchtigen Schadstoffen belasteten Böden, die unter Nutzung der Abwärme des Ansaugaggregates die abgesaugte und gereinigte Luft oder ein inertes Gas über eine kombinierte Druck-Saug-Lanze oder einen Druck-Saug-Brunnen in den Boden wieder eindrücken und durch die Lufterwärmung infolge der Kreislaufführung der gesamten Luftmenge eine Verbesserung der Desorptionsvorgänge erreichen. (Firmenschrift IEG, DE 39 21 591)

Für die mikrobiologische Bodensanierung ist jedoch diese totale Kreislaufführung nicht geeignet, da infolge der Mikroorganismentätigkeit alsbald der Luftsauerstoff vollständig in Kohlendioxid umgewandelt ist und diese dadurch zum Erliegen kommt. Des weiteren bildet sich durch diese kombinierte Saug- Druck- Lanze stets nur ein eiförmiges Strömungsprofil aus und nicht das der Haldenform der Biomiete angepaßte Parabelprofil, so daß dadurch wiederum Toträume hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß die Wärmeversorgung entsprechend der Außentemperatur nicht immer ausreicht und daß bei Biomieten mit großer Schütthöhe eine homogene und optimale Versorgung mit Sauerstoff und nährstoffhaltigem Wasser nicht gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß am Grund der Biomiete eine Drainage verlegt ist, die von Ansaugaggregaten besaugt wird und in den oberen Schichten derselben eine Drainage angeordnet ist, in die ein Teilstrom der durch die Grunddrainage abgesaugten Luft nach deren Dekontaminierung in Gasfiltern wieder eingedrückt wird. Dieser Teilstrom wird entsprechend dem Restsauerstoffgehalt der Abluft so gewählt, daß die gesamte der Biomiete zugeführte Sauerstoffmenge gerade so groß ist, daß der biologische Vorgang optimal läuft. Zusätzlich wird der Prozeßluft, entsprechend dem Bedarf der Biomiete, Konditionierungslösung zugesetzt. Zweckmäßig ist es, dem Teilstrom im Kreislauf geführter Prozeßluft Frischluft zuzusetzen, um den Sauerstoffverbrauch infolge der biologischen Stoffwechselvorgänge auszugleichen. Es kann aber auch vorteil­ haft sein, anstelle von Frischluft nur Sauerstoff zuzuführen, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen. Um den Sauerstoffgehalt der zugeführten Luft auf die biologisch erforderliche Menge zu beschränken, ist es zweckmäßig, daß der Restsauerstoffgehalt der Abluft gemessen wird und daraus das Verhältnis von zugeführter Luft bzw. Sauerstoff und im Kreislauf geführter Luft bestimmt wird. Außerdem sollten die Abluft und die Prozeßluft konditioniert und biologisch gereinigt werden.

Zur Durchführung obigen Konditionierungsverfahrens dient eine Einrichtung, bestehend aus einer Zuluftdrainage in den oberen Schichten der Biomiete, einer Abluftdrainage an deren Grund, einem Fördersystem für Zu- und Abluft, Biofiltern mit Konditionierungs­ einrichtung, einer Meßeinrichtung für den Sauerstoffgehalt der Abluft, einer regelbaren Mischeinrichtung für die gefilterte Prozeßluft und Frischluft oder reinen Sauerstoff entspre­ chend dem Sauerstoffbedarf der Biomiete und dem Restsauerstoffgehalt der Prozeßluft. Zweckmäßigerweise werden separate Biofilter für die im Kreislauf geführte Prozeßluft und für die in die Atmosphäre abzuleitende Abluft eingesetzt und vor dem Förderaggregat angeordnet sowie hinter diesem ein Aktivkohlefilter als Polizeifilter nachgeschaltet. Die Mischeinrichtung kann ein Injektor sein, der vor der Zuluftdrainage und nach dem Ansaugaggregat angeordnet ist. Die Abluftdrainage besteht zweckmäßigerweise aus seitlich perforierten Sammelkanälen und die Zuluftdrainage aus vertikal in die Biomiete eingesetzten Druckluftlanzen.

Die Druckluftlanzen bestehen im Gegensatz zu den herkömmlichen Kunststofflanzen, die während des Mietenaufbaus eingelegt und während des Mietenabbaus freigelegt werden müssen, aus einem perforierten Stahlrohr, das am unteren Ende mit einer Stahlspitze verschlossen ist und um das sich eine Schraubenfläche windet. Dadurch ist es möglich, die Lanzen gezielt und zerstörungsfrei in die aufgeschichtete Biomiete hinein- und herauszuschrauben. Die Verwendung von stählernen Druckluftlanzen führt nicht nur zu einer längeren Lebensdauer als bei der Verwendung von Kunststofflanzen, sondern verhindert auch ihre Zerstörung durch den Radlader während des Abbaues der Miete. Damit wird verhindert, daß Kunststoffabfälle von den Lanzen in den sanierten Boden gelangen. Zugleich ermöglicht die schraubenartige Gestaltung ein sicheres und einfaches Hinein- und Herausschrauben der Lanzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt eine Schnittdarstellung einer Biomiete mit Abluft- und Zuluftdrainage sowie Ansaugaggregaten, Biofiltern und Aktivkohle-Polizeifilter.

Ober eine am Grund der Biomiete 1 verlegte Abluftdrainage 2 wird mittels zweier trocken laufender Seitenkanalverdichter 3 Bodenluft aus der Biomiete gesaugt. Infolge des Unterdruckes, der dabei in der Miete 1 entsteht, werden leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe wie BTX, gestrippt. Deshalb ist je ein Biofilter 4 zwischen die Abluftdrainage 2 und die Verdichter 3 geschaltet. Aufgrund der entstehenden Abwärme beim Betrieb der Verdichter 3 wird die im Biofilter 4 konditionierte Luft erwärmt, so daß die relative Luftfeuchte auf unter 50 Prozent sinkt und dadurch, sicherheitstechnischen Anforderungen entsprechend, zusätzlich über einen nachgeschalteten Polizeifilter 5 auf Aktivkohlebasis geführt werden kann, ohne die Aktivkohle zu befeuchten und dadurch zu entaktivieren. Insbesondere bei größeren Schütthohen würde der Druckverlust über die Biomiete 1 zu hoch, so daß die angesaugte Umgebungsluft die Miete 1 nicht mehr gleichmäßig von oben nach unten durchströmen könnte, sondern nur seitlich auf kürzestem Wege oder in Vorzugsströmungen. Es bildeten sich unbelüftete Toträume. Aus diesem Grunde wird in die oberen Schichten der Biomiete 1 eine Zuluftdrainage 6 in Form von vertikal in einem entsprechenden Raster eingeschraubten Lanzen angeordnet, die mit Druckluft beaufschlagt werden, so daß ein geschlossenes erzwungenes Strömungsprofil 7 zwischen Zuluft- und der Abluftdrainage 6, 2 entsteht. Um inbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen den durch die biochemischen Reaktionen innerhalb der Biomiete 1 sich einstellenden Wärmehaushalt nicht durch die ständige Abfuhr warmer Bodenluft und Zufuhr kalter Umgebungsluft zu zerstören, wird ein Teil der abgesaugten und gereinigten Bodenluft der Zuluftdrainage 6 wieder zugeführt. Um einen Überdruck in der Biomiete 1 und damit das Emittieren von leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen in die Umgebung auszuschließen, wird nur der Teil der Abluft als Prozeßluft der Zuluftdrainage 6 zugeführt, der sich aus dem gemessenen Restsauerstoffgehalt der Abluft ergibt. Eine vollständige Luftkreislaufführung ist auch deshalb ungeeignet, weil infolge der Mikroorganismentätigkeit alsbald der Luftsauerstoff vollständig in Kohlendioxid umgewandelt wäre und dadurch dieselbe zum Erliegen bringen würde. Damit aber im Interesse einer Kostenminimierung nicht zusätzliche Gebläse 3 und eine Zuluftdrainage 6 in die Biomiete 1 eingebracht werden müssen, wird der noch zusätzlich infolge der Verdichterabwärme und Biofilterreaktionswärme erwärmten Kreislaufluft über einen Injektor 8, der auf der Druckseite der in den Kreislauf integrierten Verdichter 3 angeordnet ist, Frischluft angesaugt, dabei mit der durch die Konditionierungseinrichtung 11 vor dem Biofilter 4 bereits konditionierten Kreislaufluft vermischt und so konditioniert. Gleichzeitig ist damit garantiert, daß das mit der Abluft aus der Miete 1 und den Biofiltern 4 notwendig ausgetragene nährstoff- und mikroorganismenbehaftete Wasser zu einem Großteil wieder in die Biomiete 1 zurückgelangt. Die Menge der im Kreislauf geführten Stripluft hängt vom Grad der Sauerstoffverarmung derselben ab. Zu diesem Zwecke wird der Sauerstoffgehalt der Stripluft mit Hilfe einer Meßeinrichtung 10 gemessen und ein Drosselventil 9 angesteuert, das die Frischluftzufuhr reguliert.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das Problem gelöst, Biomieten mit Schütthöhen über 2,50 in bis 4 m gleichmäßig mit Sauerstoff, nährstoffhaltigem Wasser und Wärme zu versorgen. Damit wird die Sanierungsleistung auf der gleichen Grundfläche wesentlich erhöht. Infolge der erfindungsgemäßen Optimierung des Verhältnisses von im Kreislauf geführter Prozeßluft und Frischluft wird die in der Abluft enthaltenen Wärme weitgehend ausgenutzt, um die Biomiete auf der zweckmäßigsten Temperatur zu halten. Für extreme Fälle, wie sehr kalte Außenluft, kann der Anteil der im Kreislauf geführten Luft noch wesentlich höher getrieben werden, indem anstelle von Frischluft reiner Sauerstoff zugesetzt wird, so daß der in der Luft enthaltene und biologisch unwirksame Stickstoff in der Miete nicht miterwärmt werden muß. Damit wird die Sanierungsleistung weiter erhöht, ohne daß zusätzliche Wärme zugeführt werden muß. Zugleich wird zwangsweise ein Strömungsprofil von Parabelform gebildet, daß der Haldenform der Biomiete 1 gut angepaßt ist. Daraus ergibt sich eine ausreichend homogene Versorgung mit Sauerstoff, nährstoffhaltigem Wasser und Wärme ohne Toträume auch bei Biomieten, die wesentlich höher sind, als es bisher möglich war.

Bezugszeichenliste

1 Biomiete
2 Abluftdrainage
3 Seitenkanalverdichter
4 Biofilter
5 Polizeifilter
6 Zuluftdrainage
7 Strömungsprofil
8 Injektor
9 Drosselventil
10 Meßeinrichtung
11 Konditionierungseinrichtung

Claims (12)

1. Verfahren zum Konditionieren von Biomieten, bei dem mittels eines Fördersystems und einer in die Miete eingebrachten Drainage der für die technologischen Vorgänge erforder­ liche Sauerstoff in die Biomiete gefördert wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwecks Optimierung der den mikrobiologischen Schadstoffabbau beeinflussenden Parameter der Biomiete unter Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Prozeßluft ein Teilstrom der über das Drainagesystem abgesaugten und über Gasfilter gereinigten Abluft im Kreislauf geführt wird,
• - daß der Anteil der im Kreislauf geführten Prozeßluft entsprechend deren Restsauerstoffgehalt so gewählt wird, daß die gesamte zugeführte Sauerstoffmenge auf die für den biologischen Vorgang erforderliche Menge beschränkt wird und
• - daß der zuzuführenden Prozeßluft entsprechend dem Bedarf der Biomiete Konditionierungslösung zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine einem Ansaugaggregat im Fördersystem nachgeschaltete Mischeinrichtung unter Ausnutzung des Nachdruckes des Ansaugaggregates Frischluft zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere für niedrige Außentemperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf geführten und gereinigten Prozeßluft reiner Sauerstoff zugefügt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt der Abluft gemessen wird, daß daraus der Anteil der Abluft bestimmt wird, der im Kreislauf geführt werden kann und daß danach das Mischungsverhältnis von Frischluft bzw. reinem Sauerstoff zur im Kreislauf zu führenden Abluft bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft und die Prozeßluft konditioniert und biologisch gereinigt werden.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 5, gekenn­ zeichnet durch die Kombination folgender Baugruppen:

• - Eine Zuluftdrainage in den oberen Schichten der Biomiete,
• - eine Abluftdrainage am Grunde der Biomiete,
• - ein Fördersystem für Zu- und Abluft,
• - Biofilter mit vorgeschalteten Konditionierungseinrichtungen,
• - eine Meßeinrichtung für den Sauerstoffgehalt der Abluft und
• - eine regulierbare Mischeinrichtung zum Mischen der gefilterten Prozeßluft mit Frischluft oder reinem Sauerstoff entsprechend dem Sauerstoffbedarf der Biomiete und dem Restsauerstoffgehalt der Prozeßluft.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch separate Biofilter für die im Kreislauf geführte Prozeßluft und für die in die Atmosphäre abzuleitende Abluft, wobei letzterem ein Polizeifilter auf Aktivkohlebasis nachgeschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Biofilter auf der Ansaugseite der Förderaggregate angeordnet sind und daß der Polizeifilter hinter dem Förderaggregat angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung ein Injektor ist, der vor der Zuluftdrainage angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor unmittelbar hinter dem Förderaggregat für die Prozeßluft angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftdrainage aus vertikal in die Biomiete eingesteckten Druckluftlanzen besteht, die über eine Schraubenwendel verfügen.

12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftdrainage aus erhabenen, am Grunde der Miete verlegten Sammelkanälen, die seitlich perforiert sind, besteht.