DE4414701A1 - Reinigung kontaminierter Böden mittels Ultra-Schall-Systeme - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung von kontaminierten Böden mittels Ultraschall.

Die Reinigung von kontaminierten Böden erfordert mit den heute zur Verfügung stehenden Techniken und Chemikalien einen hohen technischen wie auch hohen energetischen Aufwand. Nur in den Fällen wo das Erdreich mit leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen verunreinigt ist, genügt in der Regel eine Wäsche des verschmutzten Erdreiches mit ökologisch abbaubaren Tensiden und Wasser. Bei Verschmutzung des Erdreiches mit Schwerölen, Halogenen, Schwermetallen und militärtechnischen Rückständen ist ein wesentlich höherer Technologie- und Energieeinsatz vonnöten.

Durch die hohe Adhäsion dieser Stoffe an die einzelnen Bodenpartikel ist ein Einsatz von hohen Drücken bzw. Temperaturen oder eine Kombination beider Energieformen erforderlich, um diese Substanzen von den Erdpartikeln zu lösen.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt durch Einsatz von Ultraschall eine energietechnisch günstige Lösung in Verbindung einfacher mechanischer Aufbauten zu finden.

Ultraschallschwinger haben einen Wirkungsgrad von annähernd η=1. Eingesetzt in Wasser erzeugen sie aufgrund hoher Beschleunigungswerte von 14m/sec im Wasser eine Kavitationskraft die zu Dampfblasenbildung neigt. Diese Dampfblasen implodieren unter hohen Drücken und reißen dabei die den Erdpartikeln anhaftenden Verschmutzungen mit.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Einsatzes der Ultraschall- Technologie zum Reinigen von kontaminierten Böden ist, daß diese Technik aufgrund ihres geringen Gewichtes und räumlichen Abmessungen nicht an ortsfesten Installationen gebunden ist. Sie kann auf mobilen, von Lastkraftwagen gezogenen, Containern montiert werden. Dieses spart somit den Einsatz von Lkw-Kolonnen zwischen der Schadstelle und der ortsfesten Reinigungsanlage.

In Zusammenarbeit mit der Firma
MSW
Mainzer Str. 46
64572 Büttelborn
wurde diese Anlage so konzipiert, daß sie bausteinmäßig für jede anfallende Erdreichmenge ausgelegt werden kann. Dazu bedarf es nur einer Serien- oder Parallelschaltung der Resonanzkörper nach Fig. 1.

Laborversuche bei der Fa. MSW haben die Wirksamkeit der Ultraschalltechnologie zum Reinigen kontaminierter Böden unter Beweis gestellt.

Funktionsbeschreibung der Technologie

Fig. 1 zeigt den mit Ultraschallgebern 1 bestückten Resonanzkörper 2. Dieser Resonanzkörper besteht aus einem dünnen Edelstahlgehäuse und hat die Aufgabe die Schwingungen der Ultraschallgeber möglichst dämpfungsfrei auf das zu reinigende Erdreich zu übertragen. Die elektrischen Anschlüsse zu den Schwingern sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.

Das Maßverhältnis zwischen der Breite 3 und der Höhe 4 des Resonanzkörpers ist von der Frequenz der Schwinger abhängig. Das Maßverhältnis bestimmt unter anderem ob unerwünschte stehende Wellen entstehen oder verhindert werden.

Die Gehäuseabdeckung 5 schützt die Schwinger vor Wassereintritt.

In die Öffnung 6 wird über einen Trichter 12 das zu reinigende Erdreich zugesetzt. Zum Zeitpunkt der elektrischen Ansteuerung der Schwinger muß der Resonanzkörper zur Gänze im Wasser getaucht sein.

Zuzüglich zum Erdreich werden in Abhängigkeit der verschmutzten Erde ökologisch abbaubare Tenside und ein Verflockungsmittel zugesetzt. Die Tenside erleichtern die Trennung des Erdreiches von den verschmutzenden Stoffen. Das Verflockungsmittel bindet dann die ausgeschwämmten Stoffe, die dann nach oben im Resonanzkörper aufsteigen.

Der Resonanzkörper 2 mit seiner Abdeckung 5 hängt dämpfungsfrei an frequenzmäßig abgestimmten Zugfedern (nicht eingezeichnet). Hierbei wird auf eine geringe Schräglage des Resonanzkörpers geachtet, um das Füllgut mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 m/sec durchfließen zu lassen.

Fig. 2 zeigt den Resonanzkörper 2 mit seiner Abdeckung 5 für die Schwingkörper in der Draufsicht. Im Oberteil des Resonanzkörpers 2 sind verschieden ausgeformte Durchbrüche eingezeichnet.

Die Durchbrüche 7 sind von runder Form. Die Durchbrüche 8 sind langgeschlitzt. Der Durchbruch 9 ist gestanzt ausgeformt mit seiner Öffnung gegen die Fließrichtung des Füllgutes gerichtet. Der Durchbruch 10 hat die gleiche Form und Ausbildung wie Durchbruch 9 jedoch mit seiner Öffnung in Fließrichtung des Füllgutes.

Diese Durchbrüche können eine x-beliebige Form haben.
Vorausetzung:
a) Sie beeinträchtigen den Resonanzkörper nicht in seinem Schwingungsverhalten.
b) Sie lassen nur die mit dem Verflockungsmittel gebundenen Verunreinigungen durch, während das Erdreich im Resonanzkörper weiterfließt in Richtung Wannentiefe.

Fig. 3 zeigt die Wanne in der Seitenansicht 11, die den Resonanzkörper aufnimmt mit dem Einfülltrichter 12.

Die Wanne ist bis zur Skinleiste 13 mit Wasser gefüllt.

Das Füllgut wird durch den Trichter 12 in den Resonanzkörper gefüllt. Bei eingeschalteten Schwingern 1 wird das Füllgut aufgrund der nun auftretenden Kavitationskraft, den zugesetzten Tensiden und dem Verflockungsmittel von den Verunreinigungen getrennt. Das Verflockungsmittel bindet diese Verunreinigungen und tritt durch die Öffnungen im Oberteil des Resonanzkörpers und schwimmt in einer Emulsion an die Wasseroberfläche der Wanne. Bei Kleinanlagen bedarf es keiner Durchbrüche des Oberteils des Resonanzkörpers. Hier schwimmt die Emulsion zum höchsten Punkt des schräg gelagerten Resonanzkörpers und tritt zwischen Trichter 12 und höchste Kante des Resonanzkörpers 2 an die Wassseroberfläche.

Die so aufschwimmende Emulsion wird nun über die Skinleiste 13 mechanisch mittels eines kontinuierlich laufenden Paddels über eine Ablaufrinne 14 in ein Tankfahrzeug 15 zur endgültigen Abfallverwertung geleitet. Statt des Paddels ist auch ein gleichmäßiger Luftstrom, erzeugt von einem Tangential- Gebläse, in der Lage die Emulsion in Richtung Skinleiste 13 zu drücken.

Das durch den Resonanzkörper durchfließende Erdreich tritt am Ende desselben aus und fällt aufgrund seiner spezifischen Wichte in die tiefste Stelle der Wanne 16. Ein Ventil 17 läßt das gereinigte Erdreich bis zu einer gewünschten Füllhöhe auflaufen. Beim Öffnen des Ventils fällt das Erdreich in einen Container 18. Dieses Erdreich wird bei Bedarf gleichzeitig in abgestimmten Mengen mit basischen Stoffen wie Magnesium, Calzium, Kalium und Natrium wieder angereichert. Denn bei der Wäsche sind diese Stoffe dem Erdreich leider mit entzogen worden. Sie werden aber für die Neutralisation durch später wieder eingetragene saure Stoffe - wie z. B. saurer Regen - benötigt. Das Ventil muß rechtzeitig vor Austritt von Wasser, das sich in der Wanne befindet, geschlossen werden.

Fig. 4 zeigt die Wanne 11 in der Vorderansicht. An der Längsseite der Wanne ist ein Wassertrennblech 19 angebracht. Dieses Blech verhindert das Ausdehnen der Emulsion auf der Wasseroberfläche an die zweite Skinleiste 20. Diese Skinleiste ist in gleicher Höhe wie die Skinleiste 13 angebracht. Hier kann das Wasser nur aus der Tiefe der Wanne und nicht von der mit Emulsion bedeckten Oberfläche abfließen. So wird durch diese Skinleiste der Wasserstand in der Wanne ständig auf ein gewünschtes Niveau gehalten. Das über die Skinleiste abfließende Wasser wird in einem Behälter 21 aufgefangen und zur Restreinigung z. B. über Zeolithen oder anderen Reinigungsstoffen filtriert.

Claims (11)

1. Anspruch 1, dadurch begründet, daß zum Reinigen kontaminierter Böden Ultraschall eingesetzt wird.

2. Anspruch 1-2, dadurch begründet, daß dem zu reinigenden Erdreich neben Wasser, zusätzlich, je nach Anforderung, ökologisch abbaubare Tenside und/oder Verflockungsmittel zum Binden der verunreinigenden Substanzen beigegeben werden.

3. Anspruch 1-3, dadurch begründet, daß der Resonanzkörper (Fig. 1) mit seinen Abmessungen auf die Frequenz der Ultraschallschwinger abgestimmt sein muß.

4. Anspruch 1-4, dadurch begründet, daß der Resonanzkörper keine oder verschiedenartig geformte Durchbrüche (Fig. 2) in seiner Deckenfläche aufweist.

5. Anspruch 1-5, dadurch begründet, daß der Resonanzkörper an frequenzabgestimmten Zugfedern schwebend in einer wassergefüllten Wanne hängt.

6. Anspruch 1-6, dadurch begründet, daß die Wanne (Fig. 3) so geformt ist, daß sie, das den Resonanzkörper verlassende Erdreich genügend Tiefe zum Absetzen ermöglicht.

7. Anspruch 1-7, dadurch begründet, daß das abgesetzte Erdreich ohne Wasserentleerung der Wanne entnommen werden kann.

8. Anspruch 1-8, dadurch begründet, daß die Wanne eine Skinleiste (13) aufweist, über die die auf dem Wasser schwimmende Emulsion, bestehend aus den Verunreinigungen, der Emulsion und dem Verflockungsmittel abfließen kann.

9. Anspruch 1-9, dadurch begründet, daß eine zweite Skinleiste (20) für den gleichmäßigen Wasserstand in der Wanne sorgt, ohne das über sie Emulsion abfließt.

10. Anspruch 1-10, dadurch begründet, daß vor der Skinleiste (20) ein Trennblech (19) angebracht ist.

11. Anspruch 1-11, dadurch begründet, daß der Wanne entnommenes Erdreich wieder nach Bedarf basische Stoffe in Dosierungen wie das sie umgebende nicht verunreinigte Erdreich aufweist als Neutralisator von sauren Stoffen zurückgegeben werden.