DE4402460C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung leichtflüchtiger Verunreinigungen aus dem Erdreich an Ort und Stelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von leichtflüchtigen Verunreinigungen aus dem Erdreich sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Entfernung von leichtflüchtigen Verunreinigungen aus dem Erdreich hat sich in den letzten Jahren zunehmend als erforderlich erwiesen, nachdem in zunehmendem Maße festge­ stellt wird, daß an - insbesondere älteren - inzwischen aufgelassenen Industriestandorten das Erdreich mit für die menschliche Gesundheit schädlichen Verunreinigungen, bei­ spielsweise industriellen Reinigungsmitteln, wie Tri- oder Perchloräthylen, u. dgl. verseucht ist. Insbesondere dürfen diese Stoffe nicht in das zur Aufbereitung von Trinkwasser verwendete Grundwasser gelangen, um gesundheitliche Schäden für die Verbraucher auszuschließen. Bisher entwickelte Me­ thoden zur weitgehenden Entfernung solcher Verunreinigungen nutzt die Tatsache aus, daß solche Lösungsmittel leicht flüchtig sind, und zusammen mit der im Erdreich befindli­ chen Luft abgesaugt und dann - erforderlichenfalls - abge­ schieden werden können, bevor die Luft in die Atmosphäre abgegeben wird. Dabei wird so verfahren, daß in das ver­ seuchte Erdreich ein Schacht oder eine Brunnenbohrung ein­ gebracht wird, in welchem bzw. in welcher ein in seiner Wan­ dung durchlässiges Rohr, z. B. ein Brunnenfilterrohr, abge­ senkt wird, welches zweckmäßig noch mit einer Kiesschüttung umgeben wird, wobei die Bohrung bis unmittelbar oberhalb des Grundwasserspiegels geführt wird. Der Schacht wird dann bis auf das in seinem oberen Bereich nicht mehr durchläs­ sige Absaugrohr abgedichtet und auch die anschließenden Oberflächenbereiche des zu reinigenden Erdreichs müssen in irgendeiner Weise gegen den leichten Zutritt von Luft ver­ siegelt oder abgedichtet sein oder werden. In vielen Fällen ist eine solche Oberflächen-Abdichtung - z. B. durch Beton­ beläge oder Verdichtungen infolge von jahrzehntelangem Be­ gehen und Befahren - gegeben. Sofern eine solche Abdichtung nicht vorhanden ist, muß sie - beispielsweise durch Auf­ bringen eines gasundurchlässigen Folienbelages geschaffen werden. An das äußere Ende des in den Schacht niederge­ brachten Absaugrohrs wird dann eine Saugpumpe, z. B. eine Seitenkanalpumpe saugseitig angeschlossen, welche ein Vakuum im Innern des Saugrohrs erzeugt, wodurch aus dem umgebenden Erdreich Luft nachgesaugt wird, welche mit den gasförmigen leicht flüchtigen Verunreinigungen beladen ist. Dabei fördert der entstehende leichte Unterdruck die Ver­ dampfung von eventuell noch in flüssiger Form vorliegenden Verunreinigungen. Die angesaugte Luft kann neben den flüch­ tigen Bestandteilen auch noch Wassertröpfchen und gegebe­ nenfalls auch feste Verunreinigungspartikel enthalten, wo­ für entsprechende Abscheider vorgesehen werden.

Dabei ist die Anordnung einer zur Abscheidung von flüssigen Wasser­ tröpfchen mit Füllkörpern oder Abscheideflächen an zusätz­ lichen Innenwänden gefüllten Abscheidekammer für Flüssig­ keit am oberen Ende außerhalb des Schachts in der DE 37 28 299 A1 beschrieben. In der DE 34 37 195 A1 ist anderer­ seits erwähnt, daß bei nicht sehr tief in den Boden einge­ drungenen Verunreinigung unter Umständen anstelle des Ein­ bringens von Rohren eine Bohrung im Boden genügen kann.

In einer Meßstrecke können Proben des abgesaugten Luft-Ver­ unreinigungs-Gemischs entnommen und analysiert werden, so daß festgestellt werden kann, inwieweit die Behandlung fortgeschritten ist, und ob und gegebenenfalls welche Maß­ nahmen zur Ausscheidung der gasförmigen Verunreinigungen getroffen werden müssen.

Die eigentliche Reinigung des angesaugten Gases von den Verunreinigungen erfolgt dann beispielsweise in einem mit einem entsprechenden Adsorptionsmedium, beispielsweise Ak­ tivkohle, gefüllten Behälter, der die Verunreinigungen also absorbiert. Nach Erschöpfung der Aufnahmefähigkeit muß das Adsorptionsmedium, d. h. die Aktivkohle, ausgetauscht oder regeneriert werden.

Als besonders problematisch hat sich die Reinigung des Erd­ reiches von den hier in Frage stehenden leichtflüchtigen Verunreinigungen dann erwiesen, wenn der Grundwasserspiegel relativ hoch, d. h. beispielsweise nur 2 m oder weniger unter der Geländeoberfläche steht. Dann wird bei der Anwen­ dung des geschilderten Verfahrens durch die starke Saug­ strömung über das niedergebrachte Rohr Feuchtigkeit aus dem Grundwasser angesaugt und in der Saugströmung mitgerissen, und zwar in solcher Menge, daß das Wasser praktisch in den bisher verwendeten Abscheidern nicht mehr abgeschieden wer­ den kann, sondern die gesamte Anlage bis zum Aktivkohlefil­ ter durchläuft und dort die Aktivkohle durchnäßt und damit unbrauchbar macht. Die an sich bei tieferen Grundwasser­ ständen bewährte Absaugmethode kann deshalb in verunreinig­ tem Erdreich mit hohem Wasserstand nicht angewandt werden und eine Entsorgung erfolgt deshalb gegenwärtig durch Aus­ baggern des verseuchten Erdreichs, welches dann entweder als Sondermüll deponiert oder in anderer Weise aufwendig gereinigt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ab­ saugverfahren so weiterzubilden, daß es auch zur Behandlung von Erdreich in Gebieten mit hohem Grundwasserstand ein­ setzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfah­ ren zur Entfernung von leichtflüchtigen Verunreinigungen aus dem Erdreich mit einem Grundwasserflurabstand von 2 m, wobei das Areal des zu reinigenden Erdreichs an der Oberfläche weitgehend gasundurchlässig abgedeckt ist bzw. wird, die Abdeckung an mindestens einer Stelle flächig bis zur gasdurchlässigen Oberfläche des zu reinigenden Erd­ reichs durchbrochen und über der durchbrochenen Fläche ein gegen den Zutritt von Umgebungsluft abgedichteter Raum erstellt wird, aus welchem durch Anlegen von Unterdruck Bodenluft abgesaugt wird und wobei innerhalb dieses Raumes zumindest ein Teil der mit der aus dem Erdreich abgesaugten Bodenluft austretenden Flüssigkeitströpfchen und/oder Feststoffpartikel unmittelbar vor dem Austritt aus dem abgedichteten Raum abgeschieden werden. Anstelle von in das Erdreich niedergebrachten gasdurchlässigen Saugrohren oder auch Bohrungen relativ geringen Querschnitts und dadurch zwangsläufig hoher Gasgeschwindigkeit wird erfindungsgemäß also mit einem auf der Oberfläche des Erdreichs aufgebauten Saugraum gearbeitet, so daß das aus dem Erdreich abgesaugte Gas also über einen größeren Flächenquerschnitt in den Raum eintritt und seine Strömungsgeschwindigkeit vergleichsweise niedrig ist. Bereits dadurch wird der Anteil an mitgerissenem Wasser und Feststoffteilchen niedrig gehalten, wobei die restlichen Flüssigkeits- oder Feststoffverunreinigungen dann innerhalb des Saugraums selbst durch einen im Bereich des Gas-Auslasses des abge­ dichteten Raums vorgesehenen Abscheider aus dem abgesaugten Gemisch aus Luft und Verunreinigungen ausgeschieden werden. Die so vorgereinigte Luft kann dann in üblicher Weise wei­ terbehandelt werden, d. h. die Lösungsmitteldämpfe o. dgl. können dann wieder durch adsorptiv wirkende Filtereinrich­ tungen geführt und am Adsorptionsmedium, z. B. der Aktiv­ kohle, gebunden werden.

Mit Abstand vom gasdurchlässigen Raum und um diesen herum verteilt können außerdem Bohrungen geringeren Durchmessers eingebracht und durch die Bohrungen rohrförmige Sonden ins Erdreich abgesenkt werden, an deren äußeren, oberhalb der Abdeckung befindlichen Mündungen die Entstehung einer Saugströmung infolge des im Erdreich erzeugten Unterdrucks feststellbar ist. Dadurch kann dann festgestellt werden, ob und inwieweit die Absaugung erfolgt und ob gegebenenfalls in benachbarten verseuchten Erdbereichen in gleicher Weise vorgegangen werden muß. Der zwischen der Bohrung in der Ab­ deckung und der jeweiligen Rohr-Sonde gebildete Spalt wird dann zweckmäßig abgedichtet, nachdem die Rohr-Sonde in die gewünschte Tiefe bis unmittelbar oberhalb des Grundwasser­ spiegels eingebracht ist.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor­ gesehene Vorrichtung weist eine bodenseitig offene, auf die freigelegte Oberseite des Bodens aufsetzbare Saugglocke auf, an welcher eine motorisch antreibbare Saugpumpe ange­ schlossen ist und einen unmittelbar vor dem Bodenluft-Aus­ laß in der Saugglocke integrierten Abscheider für Flüssig­ keitströpfchen und/oder Feststoffpartikel auf. Durch die im Vergleich zu den für die Bodenabsaugung bei Grundwasser­ ständen in größerer Tiefe in Bohrungen niedergelassenen Filterrohren deutlich größere Querschnittsflächen der Saug­ glocke und dem anschließenden Erdreich ist die Strömungsge­ schwindigkeit der angesaugten Bodenluft vergleichsweise ge­ ring, wodurch die Neigung zum Mitreißen von Feststoffteil­ chen und/oder Wassertröpfchen deutlich verringert wird. Der in der Saugglocke integrierte Abscheider dient dann zum weiteren Entfernen von noch enthaltener Restflüssigkeit bzw. festen Partikeln, so daß die aus der Saugglocke abge­ saugte Bodenluft dann in gleicher Weise behandelt werden kann, wie bei der konventionellen Bodenluftabsaugung mit­ tels in größere Tiefe niedergebrachter Filterrohre, d. h. die zu entfernenden, leicht flüchtigen Bestandteile können in einem Aktivkohlefilter adsorbiert werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß dessen Adsorptionsfähigkeit durch noch in der Bodenluft enthaltene Flüssigkeit vorzeitig erschöpft wird.

Die Saugglocke und/oder der Abscheider werden vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Material, z. B. hochlegierten kor­ rosionsbeständigen Stählen hergestellt, oder sie werden zu­ mindest in den Flächenbereichen, welche beim Arbeiten der Vorrichtung der abgesaugten Bodenluft ausgesetzt sind, ge­ gen Korrosion geschützt, d. h. in geeigneter Weise oberflä­ chenbehandelt.

Um das Eindringen von Umgebungsluft über den Spalt zwischen der Saugglocke und der anschließenden Boden-Abdeckung zu vermeiden, kann an der Saugglocke selbst im Bereich ihres bodenseitig offenen Randes mit einer umlaufenden elasti­ schen Dichtung versehen sein, welche auf der anschließenden Abdeckung abdichtet. Dabei können solche Dichtungen so ausgestaltet werden, daß durch den bei der Absaugung im Spalt entstehenden Unterdruck in Anlage an die Abdichtung gesaugt werden. Alternativ kann die Abdichtung natürlich auch durch Ausspritzen des Spalts zwischen Saugglocke und Abdichtung mittels konventioneller elastischer Dichtmittel, z. B. auf Silikonbasis, erfolgen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbin­ dung mit der Zeichnung näher erläutert, welche in schemati­ scher Darstellung den Aufbau eines Ausführungsbeispiels ei­ ner erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung von leichtflüchtigen Verunreinigungen aus dem Erdreich veranschaulicht.

In der Zeichnungsfigur ist ein Bereich eines zu sanierenden Bodens 10 dargestellt, an welchem der Grundwasserspiegel 12 einen Abstand h 2 m von der Bodenoberfläche hat. Die Ober­ fläche des Bodens ist im zu sanierenden Bereich durch eine Betonschicht 14 gegen das Eindringen von Außenluft versie­ gelt. Diese Betonschicht 14 möge im gezeigten Fall ein al­ ter Betonbelag sein. An der Oberseite nicht versiegelte Bö­ den können grundsätzlich vor der Behandlung durch eine auf­ gebrachte Betonschicht versiegelt werden, was allerdings relativ aufwendig wäre. In einem solchen Fall wird man des­ halb eher eine Abdeckung und Versiegelung des zu behandeln­ den Bodenbereichs mit einer gasundurchlässigen Folie vor­ ziehen, welche durch eine aufgebrachte Schüttung aus Sand, Kies oder Erde gehalten und gegen Beschädigungen geschützt wird.

Aus der Betonschicht 14 ist bei 16 ein kreisförmiger Be­ reich entfernt, d. h. im dargestellten Fall z. B. mittels Preßluftwerkzeugen aus der Betonschicht 14 herausgebrochen. In den Bereich 16 ist eine Saugglocke 18 eingesetzt, welche die Form eines bodenseitig offenen, an der Oberseite durch eine Deckwand 18a geschlossenen Zylinders 18b aus Metall­ blech, vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl, hat. Der Bereich des zwischen dem Zylinder 18b und der Wandung des durchbrochenen Bereichs 16 in der Betonschicht gebilde­ ten Spalts ist durch eine nur schematisch angedeutete Dich­ tung 20 - beispielsweise aus einem Silikongummi - gegen das Eindringen von Luft aus der Umgebungsatmosphäre abgedich­ tet.

An der Innenseite der Stirnwand 18a ist ein Abscheider 22 für Flüssigkeitströpfchen und/oder Feststoffe angeordnet, in welchen eine Saugleitung 24 durch die Stirnwand 18a hin­ durchgeführt ist, welche ihrerseits an eine - nicht ge­ zeigte - Saugpumpe, beispielsweise die Saugseite eines Sei­ tenkanalverdichters angeschlossen ist. Der Abscheider 22 ist zweckmäßig auswechselbar an der ihrerseits vom Zylinder 18b abnehmbar gehaltenen Stirnwand 18a angeordnet, so daß er einfach und schnell gegen einen Ersatz-Abscheider 22 austauschbar ist, wenn sich seine Funktion - beispielsweise durch Verkrustungen von Feststoffteilchen - verschlechtert. Während des Einsatzes des Ersatz-Abscheiders 22, kann dann der ausgetauschte Abscheider 22 gereinigt und für den er­ neuten Einsatz vorbereitet werden. Die Saugleitung 24 führt vom Abscheider 22 zunächst in eine Meßstrecke 26, welche eine verschließbare Öffnung aufweisen möge, aus welcher mittels einer Entnahme-Spritze Proben der abgesaugten Luft zum Zweck der Analyse entnommen werden können. Außerdem sind Armaturen, z. B. ein Manometer 28 zur Überwachung des in der Saugleitung 24 bzw. der Meßstrecke 26 herrschenden (Unter-) Drucks und ein Absperrventil 30 vorgesehen. Im weiteren Verlauf der Saugleitung 24 kann eine Verteilerlei­ tung 24a angeschlossen sein, über welche - bei großflächi­ gen zu sanierenden Bodenbereichen - aus einer zweiten, mit Abstand von der Saugglocke 18 installierten Saugglocke an­ gesaugte Bodenluft zur Saugpumpe gesaugt wird. Druckseitig führt die Saugpumpe dann wieder - gegebenenfalls über wei­ tere Abscheidereinrichtungen - in den Aktivkohlefilter, der - weil konventionell - ebenfalls nicht gezeigt ist.

In der Zeichnungsfigur ist mit Abstand von der Saugglocke 18 noch eine die Betonschicht 14 durchsetzende Rohr-Sonde 32 gezeigt, die in eine durch die Betonschicht 14 hindurch bis in die Nähe des Grundwasserspiegels 12 geführte Bohrung 34 eingesetzt ist, welche mit Filterkies verfüllt und an der Oberseite hermetisch dicht verschlossen wird. Die Rohr- Sonde ist in ihrem innerhalb der Bohrung liegenden Bereich durchbrochen, so daß ein innerhalb des Bodens 10 infolge der Bodenluftabsaugung über die Saugglocke 18 erzeugter Un­ terdruck am äußeren Ende der Rohr-Sonde 32 überprüfbar ist. Dort wird dann nämlich Außenluft angesaugt. D.h. die horizontale Erstreckung des Wirkungsbereichs der Vorrichtung ist feststellbar. Während des normalen Betriebs der Vorrichtung sind die gegebenenfalls vorgesehenen Rohr- Sonden 32 dagegen verschlossen, um die Ansaugung von Außenluft zu verhindern.

Wenn die geschilderte Vorrichtung im Betrieb ist, wird über den in der Saugglocke 18 erzeugten Unterdruck die durch die Pfeile 36 im Boden veranschaulichte Absaugströmung erzeugt, welche die mit den leichtflüchtigen Verunreinigungen be­ ladene Bodenluft in die Saugglocke, über den Abscheider in die Saugleitung 24 und dann in die nachgeschalteten Aggre­ gate führt. Der entstehende Unterdruck bewirkt außerdem eine zusätzliche Ausgasung oder Ausdampfung von gegebenen­ falls im Grundwasser enthaltenen flüchtigen Verunreinigun­ gen, d. h. es wird auch ein gewisser Reinigungseffekt im Grundwasser erzielt.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen Vorrich­ tung verwirklichbar sind, welche sich auf die Form der Saugglocke 18, die Art und Weise ihrer Abdichtung im An­ schlußbereich zur Abdichtung oder Versiegelung des Bodens 10 und die Ausgestaltung und Anordnung des Abscheiders so­ wie weiterer nachgeschalteter Aggregate beziehen können.

Wesentlich ist lediglich, daß die erfindungsgemäße Vorrich­ tung mit einer in einem Flächenbereich an der Oberseite freigelegten, im übrigen abgedichteten Bodenbereich aufge­ setzten Saugglocke behandelt wird, wodurch die Behandlung von verunreinigten Böden mit Grundwasserständen von 2 m und weniger erst möglich wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Entfernung von leichtflüchtigen Verunrei­ nigungen aus dem Erdreich mit einem Grundwasserflurabstand von 2 m, wobei das Areal des zu reinigenden Erdreichs an der Oberfläche weitgehend gasundurchlässig abgedeckt ist bzw. wird, die Abdeckung an mindestens einer Stelle flächig bis zur gasdurchlässigen Oberfläche des zu reinigenden Erd­ reichs durchbrochen und über der durchbrochenen Fläche ein gegen den Zutritt von Umgebungsluft abgedichteter Raum er­ stellt wird, aus welchem durch Anlegen von Unterdruck Bodenluft abgesaugt wird und wobei innerhalb dieses Raumes zumindest ein Teil der mit der aus dem Erdreich abgesaugten Bodenluft austretenden Flüssigkeitströpfchen und/oder Feststoffpartikel unmittelbar vor dem Austritt aus dem abgedichteten Raum abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand vom gasundurchlässigen Raum und um diesen herum verteilt Bohrungen geringen Durchmessers eingebracht und durch diese Bohrungen rohrförmige Sonden ins Erdreich abge­ senkt werden, an deren äußeren, oberhalb der Abdeckung be­ findlichen Mündungen die Entstehung einer Saugströmung in­ folge des im Erdreich erzeugten Unterdrucks festgestellt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 mit einer bodenseitig offenen auf die freigelegte Oberseite des Bodens aufsetzbaren Saugglocke (18), an wel­ cher eine motorisch antreibbare Saugpumpe angeschlossen ist, und mit einem unmittelbar vor dem Bodenluft-Auslaß in der Saugglocke (18) integrierten Abscheider (22) für Flüs­ sigkeitströpfchen und/oder Feststoffpartikel.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugglocke. (18) und/oder der bzw. die in der Saugglocke (18) integrierte(n) Abscheider (22) aus korrosionsbeständi­ gem bzw. gegen Korrosion geschützten Material hergestellt ist bzw. sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Saugglocke (18) im Bereich ihres boden­ seitig offenen Randes mit einer elastischen an bzw. auf der anschließenden Abdeckung (14) abdichtenden Dichtung (20) versehen ist.