DE4407835A1

DE4407835A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von schwerflüchtigen flüssigen Verunreinigungen geringerer Dichte als Wasser aus dem grundwasserdurchströmten Erdreich

Info

Publication number: DE4407835A1
Application number: DE4407835A
Authority: DE
Inventors: Bruno Bernhardt
Original assignee: IEG Industrie Engineering GmbH
Current assignee: IEG Industrie Engineering GmbH
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-14
Also published as: WO1995024280A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von schwerflüchtigen flüssigen Verunreinigungen ge ringerer Dichte als Wasser, insbesondere von Ölen, aus grund wasserdurchströmtem Erdreich.

Bei Verunreinigung des Erdreichs durch Öle wurden bislang in das Erdreich Brunnenschächte ge bohrt und das Öl, das sich auf dem Grundwasser angesammelt hat, zusammen mit Grundwasser aus dem Brunnenschacht abgepumpt und oberhalb der Erdoberfläche durch Zentrifugen oder durch Berieselung von Drainagen mit der Öl-Wassermischung das Öl vom Wasser getrennt. Die bislang bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß zusammen mit dem Öl auch große Mengen von Grund wasser aus dem Schacht gepumpt werden, wodurch sich der Grund wasserspiegel absenken kann. Dadurch ist jedoch auch eine Ab senkung von Gebäuden möglich, so daß die bislang bekannten Verfahren in bebauten Gegenden nicht anwendbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von schwerflüchtigen Stof fen, wie Ölen, zu schaffen, bei dem bereits im Erdreich eine weitgehende Trennung der Verunreinigungen vom Wasser statt findet und möglichst wenig Grundwasser mitabgesaugt wird.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das erfindungsgemäß durch Ansaugen von im Erdreich befindlichen und/oder diesem von außen zugeführten Gasen zu sammen mit den sich oberhalb des Grundwasserspiegels angesam melten Verunreinigungen in ein Rohr durch Unterdruckerzeugung im Rohr und Transport der Verunreinigungen mit Hilfe des Gas stromes entlang der Rohrinnenwandung nach außen gekennzeichnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also Gase als Transportmedium für die Verunreinigungen eingesetzt. Die Ver unreinigungen geringerer Dichte als Wasser, beispielsweise Öle, lagern sich als Schicht auf dem Grundwasserspiegel ab. Durch das strömende Gas wird das Öl mit in Bewegung versetzt, wobei die oberste Ölschicht auf der darunterliegenden gleitet. Als Transportgas kann hierbei insbesondere Luft eingesetzt werden. Das Verfahren ist jedoch nicht nur geeignet, Öle oder dergleichen, die sich im grundwassergesättigten Bodenbereich angesammelt haben, sondern auch Öle in teilgesättigten oder ungesättigten Bodenbereichen, die dort in Form von einzelnen Tropfen oder Blasen vorliegen, dem Absaugrohr zuzuführen. Im Inneren des Rohres läuft das Öl vom Gasstrom getrieben als Film, der stellenweise abreißen kann, an der Innenwandung nach oben zu gegebenenfalls einer weiteren Behandlungseinheit an der Erdoberfläche.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Entfernen von schwerflüch tigen flüssigen Verunreinigungen geringerer Dichte als Wasser, insbesondere von Ölen, aus grundwasserdurchströmtem Erdreich weist ein bis in den Verunreinigungsbereich getriebenes Rohr auf, das in diesem Bereich mindestens eine Öffnung zum Ansau gen von Verunreinigungen und im Erdreich befindlicher und/oder diesem von außen zugeführter Gase mittels eines oberhalb der Erdoberfläche angeordneten Ventilators aufweist. Dabei kann der Ventilator vorteilhafterweise in der Leistung regulierbar sein, da je nach Viskosität der Verunreinigungen unterschied liche Geschwindigkeiten des Gasstromes als Transportmedium erzeugt werden müssen. Das Rohr kann auch in ein Brunnenrohr mit teilweise durchlässiger Schachtwandung eingesetzt und mit einem Schwimmer versehen sein, der so dimensioniert ist, daß sich die mindestens eine Ansaugöffnung des Rohres in Höhe der Verunreinigungsschicht oberhalb des Grundwasserspiegels ein stellt. Auf diese Weise kann ohne Kenntnis der genauen Tiefe der Verunreinigungsschicht gewährleistet werden, daß das Rohr in der richtigen Höhe angeordnet ist und die Sanierung des Erdreichs erfolgreich abläuft. Der Schwimmer kann dabei am unteren Rohrende angeordnet sein und einen in das Rohrinnere ragenden stabförmigen Fortsatz aufweisen, der eine Verengung des Ansaugbereiches des Rohres und damit eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Gasstromes bewirkt. Diese Anordnung ist somit insbesondere zur Entfernung von Verunreinigungen mit hoher Viskosität vorteilhaft, wo hohe Gasstromgeschwindigkei ten zum Transport der Verunreinigungen aus dem Erdreich zum Rohr und innerhalb des Rohres bis an die Erdoberfläche erfor derlich sind. Am unteren Rohrende kann sich auch eine topf artige Erweiterung befinden, deren horizontaler Wandungsab schnitt mit Durchgangsöffnungen versehen ist. Durch die Durch gangsöffnungen kann Öl von oberhalb der topfartigen Erweite rung ins Rohrinnere gesaugt werden, wo sich das Öl aufgrund seiner geringeren Dichte wieder oberhalb des Grundwasserspie gels ansammeln und von dort mittels der durch die mindestens eine Ansaugöffnung eindringenden Gase nach oben transportiert wird. Diese topfartige Erweiterung eignet sich daher insbeson dere dazu, den letzten dünnen Ölfilm auf dem Grundwasserspie gel zu entfernen, da durch die verursachte vertikale Bewegung des Öls die Bindungen zwischen Öl- und Wassermolekülen an der Grenzschicht der beiden Stoffe aufbrechen und das Öl sich ab lösen und ins Rohrinnere abgesaugt werden kann. In der topf artigen Erweiterung kann dabei zweckmäßigerweise auch ein Öl- Wasserabscheider angeordnet sein, der das Trennen der im Wasser gelösten Öltropfen unterstützen kann. Zur Unterstützung der Gasströmung im Erdreich können in der Umgebung des Ansaug rohres Bohrungen zum Nachsaugen oder Einpressen von Luft oder anderen Gasen vorgesehen sein. Bei einer weiteren vorteilhaf ten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann ober halb der Erdoberfläche eine mit dem Ansaugrohr verbundene Ein richtung zur Trennung der Verunreinigungen vom Gasstrom und von gegebenenfalls mitangesaugtem Grundwasser vorgesehen sein, um eine Isolierung und Entsorgung der Verunreinigungen zu ermöglichen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele einer er findungsgemäßen Anordnung anhand der Zeichnung näher erläu tert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen zentralen Längsschnitt durch eine erste Anordnung;

Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch eine zweite Anordnung.

Fig. 1 zeigt einen ins Erdreich 10 eingebrachten Brunnen schacht 11, der einen gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Wan dungsabschnitt 11.1 aufweist. Dieser Wandungsabschnitt liegt im Bereich einer auf einer grundwasserführenden Bodenschicht 12 aufschwimmenden Ölschicht 13. Im Inneren des Brunnenschach tes 11 ist ein Rohr 14 angeordnet, das an seinem unteren Ende eine topfartige Erweiterung 15 aufweist. Oberhalb der topf artigen Erweiterung 15 weist das Rohr 14 einen gas- und flüs sigkeitsdurchlässigen Wandungsabschnitt 14.1 auf. Der horizon tale Abschnitt 15.1 der topfartigen Erweiterung 15 ist eben falls mit Durchgangsöffnungen versehen. Oberhalb der Erdober fläche 16 wird von einem nicht näher dargestellten Ventilator im Rohr 14 ein Unterdruck erzeugt. Dadurch werden im Erdreich 10 befindliche und zusätzlich durch eine in der Umgebung des Brunnenschachtes 11 des Erdreichs 10 eingeführte Belüftungs lanze 17 dem Erdreich 10 zugeführte Gase, die in der Zeichnung durch Pfeile 18 mit weißer Pfeilspitze gekennzeichnet sind, sowie Öl aus der Ölschicht 13, gekennzeichnet durch Pfeile 19 mit schwarzer Pfeilspitze, zunächst in den Brunnenschacht 11 und dann durch den durchlässigen Wandungsabschnitt 14.1 des Rohres 14 ins Innere des Rohres 14 angesaugt. Hierbei gleitet Öl auf Öl, so daß mit der Anordnung eine verhältnismäßig ra sche Entfernung der Ölschicht 13 aus dem Erdreich 10 möglich ist. Im Rohrinneren wird das Öl durch den Gasstrom 18 in Form von Walzen entlang der Innenwandung nach oben transportiert. Die topfartige Erweiterung 15 dient insbesondere der Entfer nung der letzten dünnen, noch auf dem Grundwasserspiegel 21 verbliebenen Ölschicht. Hierzu wird durch den im Inneren des Rohres 14 herrschenden Unterdruck Öl und Wasser durch die Öffnungen im horizontalen Wandungsabschnitt 15.1 der topf artigen Erweiterung 15 nach unten gesaugt, wo sie von einem dort angeordneten Öl-Wasserabscheider 22 getrennt werden. Das Wasser wird dabei nach unten aus der topfartigen Erweiterung 15 abgeschieden und verläßt den Brunnenschacht 11 wieder. Die Ölanteile gelangen ins Innere des Rohres 14 und werden von dem dort herrschenden Gasstrom 18 miterfaßt und nach oben trans portiert. Von dem außerhalb des Brunnenschachtes 11 befindli chen Grundwasser gelangt nur wenig in das Schachtinnere auf grund der oberhalb des Grundwasserspiegels herrschenden Strö mungsverhältnisse von Öl und Gas. Das Wasser wird entlang der Schachtwandung nach unten abgedrängt, was durch die Pfeile 23 angedeutet ist. Das Rohr 14 ist zusammen mit der topfartigen Erweiterung 15 durch einen Klemmring 24 höhenverstellbar im Schacht angeordnet, um eine exakte Ausrichtung der in den Wandungsabschnitten 14.1 und 15.1 vorgesehenen Ansaugöffnungen auf die Ölschicht 13 zu ermöglichen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist wieder ein Brun nenschacht 11′ in ein Erdreich 10′ mit einer grundwasserfüh renden Schicht 12′ und einer darauf aufschwimmenden Ölschicht 13′ getrieben. Im Bereich der Ölschicht 13′ weist der Brunnen schacht 11′ wieder einen gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Wandungsabschnitt 11.1′ auf. Im Inneren des Schachtes 11′ ist ein Ansaugrohr 14′ geführt, das an seinem unteren Ende mit einem Schwimmer 30, der so dimensioniert ist, daß sich ein Rohrabschnitt 14.1′ mit Durchgangsöffnungen in Höhe der Öl schicht 13′ einstellt, versehen ist. Das Rohr 14′ ist hierzu an seinem oberen Ende in einer Führungsbuchse 31 in einem Deckel 32 des Schachtes 11′ in vertikaler Richtung verschieb bar gelagert. Vom Schwimmer 30 aus erstreckt sich ein stabför miger Fortsatz 33 ins Innere des Rohres 14′ und verengt dessen Ansaugquerschnitt. Die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. 2 stellt sich nun wie folgt dar:

Zunächst wird von einem ersten Ventilator 34, der mit dem Schacht 11′ verbunden ist, in diesem ein Unterdruck erzeugt, wodurch Gase 18′ aus dem Erdreich 10′ zusammen mit Öl 19′ aus der Ölschicht 13′ oder aus dem Erdreich 10′ ins Innere des Schachtes 11′ angesaugt werden. Hierbei wird der Gasstrom durch ein in vertikaler Richtung verschiebbares Absperrohr auf der Innenseite des Schachtes 11′, das einzelne Öffnungen des Wandungsabschnittes 11.1′ verschließen kann, dazu gezwungen, durch die Ölschicht 19′ zu strömen und dabei Öl mit in den Schacht 11′ zu transportieren. Anschließend wird das Öl-Gas- Gemisch durch einen zweiten, in seiner Leistung regulierbaren und mit dem Rohr 14′ verbundenen Ventilator 35 ins Innere des Rohres 14′ gesaugt und das Öl vom Gasstrom ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 1 entlang der Innenwandung des Rohres 14′ zu einem außerhalb des Brunnenschachtes 11′ angeordneten, mit dem Rohr 14′ in Verbindung stehenden Schlauch oder Rohr 36 und von dort zu einer Einrichtung 37 transportiert, das eine Trennung der drei Phasen Gas, Öl und das in kleinen Mengen mitangesaugte Grundwasser vornimmt.

Die Ansaugrohre 14, 14′ könnten auch direkt im Erdreich an geordnet werden. Hierbei sind Durchmesser der Ansaugrohre 14, 14′ von wenigen Zentimetern ausreichend.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von schwerflüchtigen flüssigen Verunreinigungen geringerer Dichte als Wasser, insbesonde re von Ölen, aus grundwasserdurchströmtem Erdreich, ge kennzeichnet durch Ansaugen von im Erdreich (10, 10′) be findlichen und/oder diesem von außen zugeführten Gasen (18, 18′) zusammen mit den sich oberhalb des Grundwasser spiegels angesammelten Verunreinigungen (13, 13′) in ein Rohr (14, 14′) durch Unterdruckerzeugung im Rohr (14, 14′) und Transport der Verunreinigungen mit Hilfe des Gasstro mes (18, 18′) entlang der Rohrinnenwandung nach außen.

2. Anordnung zum Entfernen von schwerflüchtigen flüssigen Verunreinigungen geringerer Dichte als Wasser, insbesonde re von Ölen, aus grundwasserdurchströmtem Erdreich mit einem bis in den Verunreinigungsbereich getriebenen Rohr (14, 14′), das in diesem Bereich mindestens eine Öffnung (14.1, 14.1′) zum Ansaugen von Verunreinigungen (19, 19′) und im Erdreich (10, 10′) befindlichen und/oder diesem von außen zugeführten Gase (18, 18′) mittels eines oberhalb der Erdoberfläche angeordneten Ventilators (35) aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (35) in seiner Leistung regulierbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14′) in einem Brunnenrohr (11′) mit teilwei se durchlässiger Schachtwandung (11.1′) eingesetzt und mit einem Schwimmer (30) versehen ist, der so dimensioniert ist, daß sich die mindestens eine Ansaugöffnung (14.1′) des Rohres (14′) automatisch in Höhe der Verunreinigungs schicht (13′) oberhalb des Grundwasserspiegels (21′) ein stellt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Umgebung des Ansaugrohres (14) im Erdreich (10) mindestens eine Bohrung (17) zum Nachsaugen oder Einpressen von Luft oder anderen Gasen vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß am unteren Rohrende eine topfartige Erweiterung (15) vorgesehen ist, deren horizontaler Wan dungsabschnitt (15.1) mit Durchgangsöffnungen versehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der topfartigen Erweiterung (15) ein Öl-Wasserabscheider (22) angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, mit dem Brunnenschacht (11′) verbundener Ventila tor (34) zum Einsaugen von Verunreinigungen (19′) und Gasen (18′) aus dem Erdreich (10′) in den Brunnenschacht (11′) vorgesehen ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß oberhalb der Erdoberfläche eine mit dem Ansaugrohr (14′) verbundene Einrichtung (37) zur Trennung der Verunreinigungen (19′) vom Gasstrom (18′) und gegebe nenfalls mitangesaugtem Grundwasser angeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (30) am unteren Rohrende angeordnet ist und einen in das Rohr innere ragenden stabförmigen Fortsatz (33) aufweist, der eine Verengung des Ansaugbereiches des Rohres (14′) und damit eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Gasstromes (18′) bewirkt.