DE4431331A1 - Verfahren und Einrichtung zur Reinigung von mit Schadstoff kontaminiertem Grundwasser - Google Patents

Description

Mit der ständig zunehmenden Umweltbelastung mehrt sich auch die Zahl der Störfälle, bei denen größere Mengen von Schadstoffen, wie z. B. Öl, Chemikalien od. dgl., in das Erdreich gelangen und dort bis in Grundwasser führende Schichten vordringen und das Grundwasser verunreinigen bzw. kontaminieren. Es muß dann versucht werden, das kontami­ nierte Grundwasser zu reinigen, und zwar möglichst nahe an der Kontaminationsstelle, um zu verhindern, daß das konta­ minierte Grundwasser mit dem Grundwasserstrom weitertrans­ portiert wird und sich die Verunreinigung großflächig aus­ breitet.

Bisherige Versuche zur Reinigung von kontaminiertem Grund­ wasser bestehen in der Regel darin, daß das Grundwasser über Brunnen bzw. Brunnengalerien aus dem Erdboden entnom­ men und. oberirdisch einer Reinigungsbehandlung unterzogen, z. B. in eine Abwasserkläranlage eingeleitet wird. Dabei er­ geben sich wesentliche Nachteile. Das zu reinigende Grund­ wasser muß mit entsprechendem Energieaufwand, oft über lange Zeiträume hinweg, aus dem Erdreich nach oben geför­ dert werden. Insbesondere bei großen, ergiebigen Grundwasser­ überleitungen müssen dabei erhebliche Wassermengen, oft über Jahre hinweg, gefördert werden, was zu entsprechend hohem Energieverbrauch führt. Auch bedeuten die Leitungen und maschinellen Einrichtungen, die zur Förderung solcher Grundwassermengen nötig sind, einen erheblichen Investiti­ ons- und Wartungsaufwand. Schließlich muß das geförderte und gereinigte Wasser abgeleitet werden, was häufig zu was­ serrechtlichen Problemen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von Grundwasser anzugeben, die es ermöglichen, das Grundwasser in situ, also ohne die Notwendigkeit seiner Herausförderung aus dem Erdreich und anschließende Ableitung, wirksam und mit einfachen Mitteln zu reinigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren und der Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung ermöglicht eine in-situ-Reinigung des Grund­ wassers im Erdboden selbst, wobei keinerlei Einrichtungen und Energieaufwand zum Fördern des Grundwassers benötigt werden. Das Grundwasser bleibt im Boden und wird dort gereinigt, wobei eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür be­ steht, daß die Gesamtmenge der in das Grundwasser gelangten und mit dem Grundwasserstrom transportierten Schadstoffe vollständig erfaßt und zurückgehalten wird. Die Wasserfüh­ rung des Grundwasserstromes selbst wird nicht beeinflußt, das heißt die Reinigung erfordert keinerlei örtliche Grund­ wasserentnahme und damit Absenkung des Grundwasserspiegels. Das natürliche Grundwassergefälle ist die Energiequelle für die Grundwasserreinigung nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch das Erdreich mit einem Grundwasserstrom und einer Kontaminationsstelle.

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen schematischen Verti­ kalschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Grundwasserreinigung.

Gemäß Fig. 1 findet sich unterhalb des Bodenniveaus 1 eine wasserdurchlässige Bodenschicht 2, in der oberhalb einer wasserundurchlässigen Schicht 3 ein Grundwasserstrom 4 in der durch Pfeile 5 angegebenen Fließrichtung strömt. Durch einen Störfall z. B. in einem Industriebetrieb 6 gelangt Schadstoff, z. B. Öl oder sonstige Kohlenwasserstoffe, oder Chemikalien od. dgl. in das Erdreich wodurch ein durch Kreuzschraffur angedeuteter Bereich 9 kontaminiert wird. Das den Bereich 9 durchströmende Grundwasser wird dadurch ebenfalls verunreinigt, so daß ein Teilstrom 11 des Grund­ wasserstromes 4 kontaminiertes Wasser führt.

Wenn ein solcher Störfall auftritt, wird zur Grundwas­ serreinigung erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen. Zunächst ist festzustellen, in welcher Richtung der Grund­ wasserstrom 5, ausgehend von der Kontaminationsstelle 9, fließt. Dies kann z. B. durch Einsichtnahme in entsprechende Pläne und Unterlagen erfolgen, die anhand vorbereitender Messungen und Erfassungen erstellt wurden und bei den ent­ sprechenden Verwaltungsstellen, z. B. Wasserwirtschaftsäm­ tern, eingesehen werden können. Falls solche Unterlagen nicht vorhanden sind, muß die Fließrichtung im Bedarfsfall durch Probebohrungen ermittelt werden.

Ausgehend von der Fließrichtung des Grundwassers wird dann stromab der Kontaminationsstelle 9 im Erdreich eine ortsfe­ ste Filterwand 13 eingebracht, die wasserdurchlässig ist und ein dem Schadstoff zurückhaltendes Absorbermaterial 15 enthält. Es versteht sich, daß Länge und Tiefe der Filter­ wand 13 ausreichend sein müssen, um den kontaminierten Grundwasserstrom 11 vollständig zu erfassen. Es ist selbst­ verständlich vorteilhaft, die Filterwand 13 in möglichst geringer Entfernung von der Kontaminationsstelle 9 anzu­ bringen, je nachdem wie dies die örtlichen Gegebenheiten gestatten. Es ist weiter vorteilhaft, die Filterwand 13 bis in solche Tiefe einzubringen, daß sie bis zur wasserun­ durchlässigen Bodenschicht 3 reicht.

Fig. 3 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel für die Konstruktion der Filterwand 13. Zunächst wer­ den in das Erdreich zwei parallele Spundwände 16 eingetrie­ ben, die aus geschlitzten oder perforierten und damit aus­ reichend wasserdurchlässigen Wandelementen bzw. Spundbohlen bestehen. Der Abstand zwischen den Spundwänden 15 richtet sich nach der erforderlichen Dicke der Filterwand und kann z. B. zwischen 0,5 und 1 m, vorzugsweise ca. 0,7 m, betra­ gen. Anschließend wird im Zwischenraum zwischen den Spund­ wänden 16 das Erdreich ausgehoben. In den so gebildeten Freiraum zwischen den Spundwänden 16 werden Kassetten 17 eingebracht, die das Filter- bzw. Adsorbermaterial enthal­ ten. Die Kassetten 17 werden dicht an dicht neben und über­ einander gestapelt.

Jede Kassette 17 besteht aus einem äußeren, formstabilen Kasten und dem den Kasten ausfüllenden Filtermaterial. Das Filtermaterial kann in dem Kasten von einer zusätzlichen wasserdurchlässigen Umhüllung umgeben sein, z. B. einem In­ nenkasten, einem Netz od. dgl., und mit dieser Umhüllung aus dem Kasten herausnehmbar sein. Die zu den Spundwänden 15 parallelen Seitenwände der Kästen der Kassetten 17 sind perforiert, geschlitzt oder in sonstiger Weise wasserdurch­ lässig ausgebildet. Die zu den Spundwänden 15 rechtwinkli­ gen Boden- und Seitenwände der Kassetten 17 sind, wie in Fig. 3 angedeutet, mit ineinandergreifenden Vorsprüngen 19 und Vertiefungen versehen und durch diese derart miteinan­ der verzahnt, daß die Kassetten gegen Verschiebung relativ gegeneinander gesichert sind und die Fugen zwischen den Kassetten 17 weitgehend wasserundurchlässig abgedichtet werden, so daß das Grundwasser nicht zwischen den Kassetten hindurchtreten kann, sondern gezwungen ist, durch die Kas­ setten und das in ihnen enthaltene Filtermaterial hindurch­ zufließen.

Die beschriebene Konstruktion hat u. a. den Vorteil, daß die Kassetten leicht herausnehmbar und austauschbar sind, so daß je nach dem Belastungsgrad des Wassers und der Stand­ zeit des Filtermaterials das Filtermaterial rechtzeitig und einfach erneuert werden kann.

Das Filtermaterial ist so auszuwählen, daß es für den aus dem Grundwasser zu entfernenden Schadstoff möglichst gut adsorbierend wirkt. Für viele Anwendungsfälle bevorzugt ge­ eignete Filtermaterialien sind z. B. Aktivkohle, Ionenaus­ tauschharz oder Torf.

Claims (7)

1. Verfahren zur In-situ-Reinigung von mit Schadstoff kon­ taminiertem Grundwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließrich­ tung des Grundwasserstromes (4) festgestellt und stromab­ wärts der Kontaminationsstelle eine wasserdurchlässige Fil­ terwand (13) mit einem den Schadstoff zurückhaltenden Fil­ termaterial (14) derart in das Erdreich eingebracht wird, daß sie vom Grundwasserstrom (4) durchströmt werden muß.

2. Einrichtung zur Reinigung eines mit Schadstoffen konta­ minierten Grundwasserstroms, gekennzeichnet durch eine quer zur Fließrich­ tung des Grundwasserstroms (4) im Erdreich ortsfest einge­ brachte, wasserdurchlässige Filterwand (13) mit einem den Schadstoff zurückhaltenden Filtermaterial (15).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterwand (13) aus zwei parallelen, im Abstand voneinander angeordne­ ten Wänden (16) aus mit Öffnungen versehenen Wandelementen, und aus dem in den Zwischenraum zwischen den Wänden einge­ brachten Filtermaterial (15) besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermate­ rial (15) in Kassetten (17) mit wasserdurchlässigen Seiten­ wänden angeordnet ist, die in dem Zwischenraum zwischen den Wänden (16) neben- und übereinander angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassetten (17) durch ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen (19) miteinander weitgehend wasserundurchlässig verzahnt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassetten (17) entnehmbare Innenteile haben, die das Filtermaterial (15) enthalten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermate­ rial (15) ein absorbierendes Material, insbesondere Aktiv­ kohle, Ionenaustauschermaterial oder Torf ist.