DE60120152T2

DE60120152T2 - Verfahren zur behandlung eines kontaminierten materials

Info

Publication number: DE60120152T2
Application number: DE60120152T
Authority: DE
Inventors: H. John Toledo HULL
Original assignee: Aquablok Ltd
Current assignee: Aquablok Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: AU4349201A; US20020150429A1; US6558081B2; CA2402162A1; EP1289684A2; DK1289684T3; WO2001066275A3; ATE327839T1; CA2402162C; AU2001243492B2; US6386796B1; EP1710025A2; EP1289684B1; DE60120152D1; ES2266177T3; JP2003531715A; CY1106326T1; WO2001066275A2; EP1710025A3; WO2001066275A9

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Abdichten, Isolieren, Behandeln oder Minimieren der Erosion einer Oberfläche.
Eine erheblich Zahl von Seen, Teichen, Wasserspeichern, Lagunen, Marschlandschaften, Flussbetten und Meeresbereichen in Küstennähe sind mit umweltschädlichen Materialien verschmutzt. Beispiele für solche Materialien umfassen polychlorierte Biphenyle ("PCB's"), weißen Phosphor, synthetische organische Verbindungen, und verschiedene Metalle. Viele dieser Materialien setzen sich auf dem Grund dieser Wasserkörper ab und haften an den Sedimenten, sobald sie auf die ein oder andere Weise eingebracht wurden. Die resultierenden kontaminierten Sedimente sind schädlich für das Ökosystem, insbesondere die Flora und Fauna, die den Wasserkörper nutzt, wie Fische, nahrungssuchende Wasservögel und kleine Vertebraten und Invertebraten. In einigen Fällen werden die Verunreinigungen langsam von den Sedimenten gelöst und wieder in die Wassersäule eingebracht. Solche aus dem Sediment hervorgehenden Verunreinigungen können zudem die Feuchtgebiet- oder Tiefwasser-Ökosysteme indirekt über Auswirkungen auf die Nahrungskette beeinträchtigen.
In einigen Fällen ist es nicht möglich, diese kontaminierten Sedimente an Ort und Stell oder in situ zu entfernen oder zu behandeln. Damit die Flora und Fauna und andere Organismen nicht mit den kontaminierten Sedimenten in Kontakt kommen und damit die Sedimente abgedichtet oder isoliert werden, so dass sie nicht mit der Wassersäule in Kontakt kommen, wird somit der Aufbau einer Unterwassersperrschicht über den kontaminierten Sedimenten vorgeschlagen. Verfahren des Standes der Technik sind relativ schwierig und teuer zu installieren, und sind anfällig gegenüber Schaden.
US 5897946 offenbart ein fließfähiges Material zum Isolieren oder Behandeln einer Oberfläche, die aus einer Anzahl hergestellter Verbundteilchen besteht. Jedes Verbundteilchen enthält einen Kern und eine Dichtungsschicht, die den Kern zumindest teilweise einkapselt. Die Dichtungsschicht enthält ein hydratisierbares Dichtungsmaterial, das Wasser absorbieren und quellen kann. Die Dichtungsschicht kann ebenfalls eine Reihe von Behandlungsmaterialien zum Behandeln der Oberfläche umfassen.
US 5611642 offenbart ein Sanierungsgerät und -verfahren für organische Kontamination in Boden und Grundwasser. Das Verfahren beinhaltet das Einspritzen einer reaktiven Lösung durch Injektoren, die in den Boden eingelassen werden.
DE 3703442 offenbart ein Sanierungsverfahren für kontaminierte Landstellen, umfassend das Einkapseln von kontaminiertem Material in Kunststofffolie und das Einbringen von Sanierungsmaterialien in das kontaminierte Material, so dass ein bakterieller Abbau gefördert wird.
WO 9301899 offenbart ein System für die In-situ-Behandlung von kontaminiertem Unterwasser-Material durch Herablassen eines hohlen Gehäuses zu einem Unterbett, Herablassen einer mit Behandlungsmaterial beschickten stromgetriebenen Kellystange mit Einspritz- und Mischschaufel, Bereitstellen einer Decklage zum Eingrenzen des in dem Gehäuse zu behandelnden Sediments, Einspritzen und Mischen des Behandlungsmaterials durch die Kellystange und anschließendes Transportieren des Gehäuses zu nahegelegenen Behandlungsstandorten.
US 4730672 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zum Sammeln flüchtiger Kontaminationen aus der vadosen Erdschicht. Das in sich geschlossene Gerät enthält Kontaminations-Entnahmeschächte, welche von Luftwiedereingabeschächten umgeben sind.
EP 0567692 offenbart Bentonitton-Granulat, das mit wasserlöslicher Cellulose bedeckt ist. Das Granulat wird auf die Bodenfläche einer Abfallgrube gepresst, so dass ein Bentonitteppich erhalten wird. Der Bentonitteppich verhindert, dass der darunter liegende Boden verschmutzt wird, da sich der Abfall löst und in den Boden dringt.
EP 0736494 offenbart ein Phytomediationsverfahren, in dem ein abbaubarer Teppich an einem Wasserbett oder an der Küste verankert wird, und phytoreinigende Pflanzen in dem Teppich angepflanzt werden.
DE 4303811 offenbart ein pflanzliches Sanierungsverfahren im Großmaßstab auf Landbasis. Somit wird ein effizientes Verfahren zum Abdichten oder Isolieren kontaminierter Sedimente benötigt. Ein effizientes Verfahren ist vorzugsweise auch vorteilhaft bei der Minimierung von Auslaufverlusten aus dem Oberflächen-Wasserkörper, und bei der Minimierung potentieller Schäden für das Grundwasser, wenn der Wasserkörper gelöste Kontaminationen aufweist.
Kontaminierte Sedimente kommen in Feuchtgebiet- sowie in Tiefwasser- (nicht mit Pflanzen besiedelten) Umgebungen, die durch Süßwasser- oder Salzwasser- (auch Brackwasser-) Bedingungen gekennzeichnet sind. Ein Sanierungsaushub und Entfernen der Sedimente ist ein oft eingesetzter Ex-situ-Ansatz, mit dem dieses Problem angegangen wird. Eine Anzahl von Umweltschäden geht mit dem Sanierungsaushub einher, einschließlich der Resuspension der kontaminierten Sedimente in der darüber liegenden Wassersäule und eine unvollständige Entfernung der Sedimente-Kontaminationen aus den obersten und biologisch aktivsten Schichten. Sanierungsaushub von Feuchtgebiet-Sedimenten kann ein Feuchtgebiet-Ökosystem ebenfalls schwer schädigen oder zerstören und zugehörige Feuchtgebiet-Funktionen beeinträchtigen. Daher benötigt man weniger invasive, aber gleichermaßen wirksame Sanierungs-Verfahren oder Alternativen, mit denen man die kontaminierten Sedimente in Tiefwasser- oder Feuchtgebiet-Umgebungen angeht.
Starkströmungsbedingungen können periodisch bei einer Reihe von künstlichen und natürlichen Wasserstraßen auftreten, einschließlich entlang von Drainagegräben oder -kanälen, in der Nähe von Düker-Einlass- und Auslassrohren und bei einigen Fluss-Umgebungen. Solche Bedingungen können zu erheblichen Unterspülungs- und Erosionsverlusten freiliegender Bodensubstrate führen. Die Erosion der Grundsubstrate kann anschließend zum Versagen des Fördersystems und in einigen Fällen zu einem schädlichen Aufbau verschleppter und wiederabgelagerter Sedimente an Standorte stromabwärts führen. Es wird ein effizientes Verfahren für die Erosionsbekämpfung benötigt.
Bei der Installation unterirdischer Rohrleitungen (u.a. Düker) werden die Rohrleitungen gewöhnlich in Stein- oder Sand-Einbettungsmaterial eingebettet, das als Kanal zur Wanderung von Wasser und/oder Kontaminationen dienen kann. Bei Rohrleitungen, die einen Damm oder Deich durchstoßen, ist eine durchgehende (durchlassschwache) Wasservorlage zwischen dem Rohr und einer unmittelbaren Umgebung vonnöten; eine solche Abdichtung minimiert das Potential für eine Undichtigkeit des kommunalen Wasserhaushalts. Bei der Sanierung kontaminierter Standorte können Abwasser, Rohölprodukte oder andere Kontaminationen durch das Einbettungsmaterial in das benachbarte geologische oder Bodenmaterial strömen. Das größte Potential für ein Austreten besteht gewöhnlich an Stellen zwischen den Rohrabschnitten, obschon ein Austreten auch entlang des Rohrkörpers auftreten kann, wenn Risse oder Brüche entstanden sind. Ein wirksames Abdichten der Rohrleitung minimiert auch das Potential zur Bewegung des Grundwassers oder anderer Flüssigkeiten in die Transportstruktur, was eine besondere Bedeutung in Bereichen haben könnte, in denen die Grundwasserspiegel hoch sind (wie in Feuchtgebieten) und/oder in denen das Grundwasser kontaminiert ist. Ein wirksames Verfahren zum Abdichten von Rohrleitungen ist vonnöten.
Eine Wasservorlage geringer Durchlässigkeit ist ebenfalls bei der Konstruktion von Grundwasser-Überwachungs- und Extraktionsschächten und bei der Rohöl- und Salzwasserbohr- und Gewinnungsindustrie erforderlich, damit man das Potential für einen vertikalen Übertritt von kontaminiertem Grundwassser, Öl oder Salzwasser längs des ringförmigen Raums des Schachtes minimiert. Solche Übertritte können zur Schadstoffwanderung in benachbarte Grundwasserhorizonte führen.
Mülldeponien werden gewöhnlich konstruiert, indem der Boden ausgegraben wird und der Aushub vor dem Füllen mit Abfällen ausgekleidet wird, so dass ein Aufnahmesystem erhalten wird. Leider sind die Mülldeponien anfällig gegenüber dem Austritt von Kontaminationen in den umgebenden Boden und möglicherweise in den Grundwasserspiegel. Die obere Fläche der Mülldeponien zieht Schädlinge an, wie Vögel und Nagetiere, die möglicherweise Krankheiten tragen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt zum Behandeln eines kontaminierten Materials, das fließbare Stoffe enthält, umfassend das Ausbilden einer Abdeckung geringer Durchlässigkeit über dem kontaminierten Material, so dass ein hydraulisch geschlossenes System geschaffen wird, und Behandeln des kontaminierten Materials unterhalb der Abdeckung durch mindestens einen Schritt aus Liefern einer Substanz mit einer Liefervorrichtung zur Behandlung der Kontamination und Entfernen der fließbaren Stoffe von unterhalb der Sperre, wobei die Abdeckung geringer Durchlässigkeit ausgebildet wird durch Aufbringen einer Anzahl hergestellter Verbundteilchen, und wobei das kontaminierte Material umfasst ein ständig oder regelmäßig unter dem Wasser liegendes Material, das in Tiefwasser- oder Feuchtgebieten vorkommt.
Das kontaminierte Material wird vorzugsweise mit mindestens einem Prozess aus chemischer Behandlung, biologischer Behandlung und Immobilisierung der Kontaminationen behandelt.
Die Behandlung erfolgt vorzugsweise durch Anliefern eines fließbaren Behandlungsstoffes in das kontaminierte Material.
Die Abdeckung geringer Durchlässigkeit ist eine Sperrschicht und umfasst zusätzlich das Ausbilden einer durchlässigen Drainageschicht unterhalb der Abdeckung geringer Durchlässigkeit.
Erste Bereiche des kontaminierten Materials werden vorzugsweise abgedeckt mit einer Abdeckung geringer Durchlässigkeit und zweite Bereiche des kontaminierten Materials werden überdeckt mit einem durchlässigen Material, so dass ein Schacht-Tor-System geschaffen wird.
Das durchlässige Material wird vorzugsweise hergestellt durch Vereinigen ein oder mehrerer Materialien aus sandgroßem Material, Tonmineral, tongroßem oder quasi- tongroßem Material, pozzolanartigem Material, nullvalentem Eisen, Aktivkohle und Mikroben.
Das kontaminierte Material wird vorzugsweise behandelt mit einem biologischen Behandlungsverfahren, das eine pflanzliche Sanierung umfasst.
Die pflanzliche Sanierung erfolgt vorzugsweise durch Pflanzenwuchs, wodurch ein Abbau oder eine Entfernung der Kontamination erfolgt.
Die Abdeckung dient vorzugsweise als Habitat für benthische Organismen.
Die Abdeckung dient vorzugsweise als Substrat für die Anzucht von Pflanzen.
Die Abdeckung wird vorzugsweise als eine Sperrschicht ausgebildet und umfasst zudem das Ausbilden einer modifizierten Sperrschicht über der Abdeckung, wobei die modifizierte Sperrschicht so formuliert ist, dass sie ein Habitat bereitstellt für mindestens entweder Pflanzen oder benthische Organismen oberhalb des kontaminierten Materials.
Die Abdeckung ist vorzugsweise als Sperrschicht ausgebildet und umfasst zudem das Ausbilden einer modifizierten Sperrschicht zwischen der Abdeckung und dem kontaminierten Material, wobei die modifizierte Sperrschicht so modifiziert ist, dass sie ein Pflanzenwachstum innerhalb des kontaminierten Materials fördert.
Verschiedene Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann leicht aus der nachstehenden eingehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine Schnittansicht eines einzelnen Verbundteilchens zum Ausbilden einer erfindungsgemäßen Sperrschicht.
2 eine Schnittansicht einer Sperrschicht, ausgebildet durch eine Anzahl Verbundteilchen.
3 eine Seitenansicht, partiell im Querschnitt, eines Verfahrens zur In-situ-Sediment-Behandlung durch Einspritzen und Kontaminationsextraktion von unterhalb einer Sperrschicht oder Kappe gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
4 einen Seitenquerschnitt einer weiteren Ausführungsform des Sediment-Behandlungsverfahren von 3.
5 einen Seitenquerschnitt einer weiteren Ausführungsform des Sediment-Behandlungsverfahren von 3.
6 eine Seitenansicht, partiell im Querschnitt, eines Verfahrens zur pflanzlichen Sanierung organischer Kontaminationen unterhalb einer Sedimentkappe.
7 einen Seitenquerschnitt einer weiteren Ausführungsform der pflanzlichen Sanierung von 6.
8 einen Seitenquerschnitt einer weiteren Ausführungsform der pfanzlichen Sanierung von 6.
9 eine Perspektivansicht eines Verfahrens zum Abdichten einer unterirdischen Rohrleitung, das den Stand der Technik der Erfindung darstellt, aber keine Ausführungsform der Erfindung ausmacht.
10 einen Seitenquerschnitt des Rohrleitungs-Abdichtverfahrens von 9.
11 einen Seitenquerschnitt eines Verfahrens zum Abdichten eines Schachts, das den Stand der Technik der Erfindung darstellt, aber keine Ausführungsform der Erfindung ausmacht.
12 einen Seitenquerschnitt eines Verfahrens zur Minimierung des Austritts aus einem Oberflächen-Wasserkörper, das den Stand der Technik der Erfindung darstellt, aber keine Ausführungsform der Erfindung ausmacht.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen veranschaulicht 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbundteilchens, das im allgemeinen mit 10 bezeichnet wird, zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Sperrschicht. Die erfindungsgemäßen Verbundteilchen 10 werden unter dem Handelsnamen AQUABLOK^(RTM) von AQUABLOK, Ltd. Toledo, Ohio, verkauft. Wie eingehend später beschrieben, bildet eine Anzahl dieser Verbundteilchen 10 eine effiziente Sperrschicht. Die Verbundteilchen fließen leicht aus einem Eimer, Förderband, Abwurf-Sack, einer Rutsche, einer Rohrleitung oder einem anderen Verteilungsgerät, und sie können rasch ins Wasser sinken und eine Sperrschicht über einer Unterwasseroberfläche ausbilden. Andere Verfahren zum Aufbringen und Anwenden der Verbundteilchen sind nachstehend beschrieben.
Die Verbundteilchen können beispielsweise auch derart verteilt werden, dass sie eine effiziente Sperrschicht auf einer Landoberfläche ausbilden, wie einer geordneten Mülldeponie, einer Gefahrgutdeponie oder einem neu ausgehobenen Teich oder Wasserspeicher. Bei Verwendung als Kappe an einer Mülldeponie können die Verbundteilchen auf der Deponie-Fläche abgeladen werden und dann begradigt werden, so dass man eine Sperrschicht erhält, oder durch andere Maßnahmen aufgebracht werden. Die Materialien, die die Verbundteilchen umfassen, sind vorzugsweise relativ gleichmäßig in der Sperrschicht verteilt. Dies ist ein wichtiges Merkmal bei der Qualitätskontrolle für Sperrschichten auf Mülldeponien. Die Sperrschicht hält auch Schädlinge, wie Vögel und Nagetiere, von dem bedeckten Abfallmaterial fern.
Eine erfindungsgemäße Sperrschicht ist vorzugsweise nur schwach wasserdurchlässig, so dass sie gegenüber dem Austritt von Wasser und gelösten Kontaminationen beständig ist. Im hydratisierten Zustand hat die Sperrschicht vorzugsweise eine Wasserdurchlässigkeit von weniger als 1 × 10^–7 cm/sec. und einen minimalen hydraulischen Gradient von 1 cm/cm gemäß dem ASTM-Verfahren D 5084.
Die Größe des Verbundteilchens 10 kann von einem kleinen Kiesel bis zu einem großen Stein oder sogar größer reichen. Das Verbundteilchen ist im allgemeinen kugelförmig, kann aber auch anders geformt sein, wie oval, länglich oder unregelmäßig. Das Verbundteilchen besteht aus einem Kern 11, der zumindest teilweise von einer Dichtungsschicht 12 eingekapselt ist. Der Kern ist vorzugsweise ganz von der Dichtungsschicht eingekapselt. Bei einer bevorzugten Anordnung befindet sich eine Schutzschicht 13 über der Dichtungsschicht 12. Jedes Verbundteilchen hat eine spezifische Dichte größer 1.
Der Kern 11 des Verbundteilchens 10 besteht aus einem Materialstück, das im Vergleich zur Dichtungsschicht 12 gewöhnlich relativ dicht und vorzugsweise relativ hart ist. Der Kern ist gewöhnlich relativ dicht, weil er gewöhnlich als Träger des Verbundteilchens zur isolierten oder behandelten Oberfläche wirkt. Beispiele für geeignete Materialien zum Ausbilden des Kerns umfassen Stücke von Fels oder Gestein, Eisenerz, Schlacke, Glasbruch, Glas- oder Porzellanscherben. Der Kern des Verbundteilchens besteht vorzugsweise aus einem Stück Schotter oder einem anderen festen Zuschlagstoff. Für einige spezifische Projektanwendungen kann ein weniger dichter Kern (beispielsweise Perlit) relativ zur Dichtungsschicht verwendet werden, obgleich die spezifische Dichte des Verbundteilchens als ganzes größer als 1 ist.
Bei einer weiteren Anordnung, bei der die Erfindung als Unterwasser-Sperrschicht verwendet wird, besteht der Kern des Verbundteilchens aus einem abbaubaren Material, so dass es sich langsam mit der Zeit verteilen kann. Die Verwendung eines abbaubaren Kerns bietet oft einige Vorteile. Es erleichtert hydraulische Aushubvorgänge. Ein abbaubarer Kern ermöglicht auch, dass die Unterwasser-Oberfläche von Zeit zu Zeit mit einer neuen Sperrschicht aufgefüllt werden kann, beispielsweise zur Neuansiedlung von Pflanzen an der Oberfläche. Wie nachstehend erläutert kann ein abbaubarer Kern auch Sanierungs- und Wiederherstellungs-Materialien zur Unterwasseroberfläche hinführen.
Verschiedene Materialien können zur Ausbildung des abbaubaren Kerns verwendet werden, so lange der Kern verglichen mit der Dichtungsschicht relativ dicht bleibt, und das Verbundteilchen als Ganzes eine spezifische Dichte größer 1 hat. Sand ist ein bevorzugtes Material zur Ausbildung eines abbaubaren Kerns. Der Sand dient als Träger für das Verbundteilchen zur Unterwasseroberfläche, und dispergiert im hydratisierten Zustand in das Material der Dichtungsschicht. Andere geeignete Materialien für den abbaubaren Kern umfassen sehr kleine Steine oder Felsen, Gummireifenschnitzel, Materialien auf Zuckerbasis, wie Kandiszucker, pelletiertes Altpapier, wie Magazine oder Tageszeitungen, pelletiertes Tonmineral, das sehr langsam hydratisiert, oder hochdichter Dünger. Diese Materialien können von einem Bindemittel zusammengehalten werden, wie es in der Dichtungsschicht verwendet wird, so dass eine jegliche benötigte Kerngröße erzeugt wird.
Der Kern des Verbundteilchens kann ebenfalls aus pozzolanartigen Materialien, wie Gips, Gipsfeinstoffe, Portland-Zement, Zementofenstaub, Kalkstaub, Steinstaub, Flugasche und Stuckgips, bestehen. Diese Materialien werden nachstehend näher beschrieben.
Der Kern 11 des Verbundteilchens 10 ist zumindest teilweise von einer Dichtungsschicht 12 eingekapselt. Das Material in der Dichtungsschicht wirkt als Haupt-Sperrschicht für die Kontaminationen auf der isolierten Oberfläche. Ein bevorzugter Materialtyp für die Dichtungsschicht ist ein Tonmineral oder ein Gemisch aus Tonmineralien, das eine starke Absorptions- und Quell-Kapazität beim Hydratisieren aufweist. Es wird vorzugsweise ein trockenes Tonmineral in der Dichtungsschicht verwendet. Das Material besteht aus negativ geladenen, extrem kleinen Tonmineralteilchen, die ein sehr großes Verhältnis von Oberfläche zu Masse aufweisen. Diese Eigenschaften bewirken, dass das trockene Tonmineral beim Einwirken von Wasser leicht hydratisiert, und es dehnt sich zu einer zusammenhängenden plastischen Bodenmasse mit sehr geringer Durchlässigkeit. Das Tonmineral kann ein leicht hydratisierbarer Bentonitton sein, wie Calcium-Bentonit oder Natrium-Bentonit. Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere in Gewässern mit einem relativ hohen Salzgehalt, wie in Brackwasser- oder Salzwasser-Umgebungen, kann die Dichtungsschicht eine spezielle Kombination von Tonmineralien und/oder anderen tongroßen Teilchen umfassen, einschließlich, aber nicht unbedingt eingeschränkt auf Bentonit, Attapulgit, Kaolinit und/oder Gips. "Tongroß" steht für ein Material mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als etwa 10 Mikron, gewöhnlich weniger als etwa 5 Mikron, und gelegentlich weniger als etwa 2 Mikron. Die Dichtungsschicht kann auch andere ton- oder quasi-tongroße Materialien enthalten, die die Sedimentbehandlung und/oder Sorption bestimmter gelöster Kontaminationen erleichtern; solche anderen tongroßen Materialien umfassen organophyles Bentonit ("Organo-Tone"); Zeolithe; anorganische Oxide von oder andere Formen von Aluminium, Eisen (einschließlich nullvalentes Eisen) und/oder Magnesium; Huminstoffe; und/oder Aktivkohle.
Eine Dichtungsschicht auf Tonbasis bildet eine weiche Unterwasser-Sperrschicht, die langsam in das Wasser über einen verlängerten Zeitraum verteilt werden kann, und zwar je nach den Erosionsbedingungen an einem bestimmten Standort. An einigen Unterwasseroberflächen-Oberflächen kann es gewünscht sein, eine dauerhaftere Unterwasser-Sperrschicht zu schaffen, die einen relativ harten, undurchlässigen Mantel über der kontaminierten Oberfläche ausbildet. In diesen Fällen bildet die Sperrschicht eine harte Krustenabdeckung, die eher wie Beton ist, als ein weiches Material auf Tonbasis. Eine solche Sperrschicht eignet sich beispielsweise auf Unterwasseroberflächen, die eine positive Beständigkeit gegenüber Strömungsfluss oder Unterwasserturbulenz erfordert.
Ein pozzolanartiges Material kann in der Dichtungsschicht verwendet werden, damit eine solche gehärtete Sperrschicht erhalten wird. Der Begriff "pozzolanartiges Material" steht für ein Material, das unter Wasser abbinden und härten kann. Geeignete pozzolanartige Materialien umfassen Gips, Gipsfeinstoffe, Portland-Zement, Zementofenstaub, Kalkstaub, Steinstaub, Flugasche und Stuckgips. Gips, Portland-Zement und sein Zementofenstaub-Nebenprodukt sind bevorzugt. Flugasche ist Ruß und Asche, die bei Abbrennen von Holz oder Kohle oder anderen Biomasse-Brennstoffen entstehen. Die Abbinde-Eigenschaft des pozzolanartigen Materials erzeugt eine stärker gehärtete dauerhafte Sperrschicht. Diese Materialien können anstelle des relativ weicheren Materials auf Tonbasis verwendet werden, oder sie können im Gemisch mit dem Tonmineral verwendet werden, so dass Zwischenhärte-Sperrschichten erhalten werden.
Die Dichtungsschicht 12 kann gegebenenfalls auch ein Bindemittel enthalten. Das Bindemittel fördert die Bindung der Dichtungsschicht an den Kern 11. Bei Gebrauch wird eine so große Menge Bindemittel, dass die Dichtungsschicht an den Kern gebunden wird, mit dem Dichtungsmaterial gemischt. Alternativ kann eine Schicht aus dem Bindemittel zwischen das Dichtungsmaterial und den Kern eingefügt werden. Das Bindemittel wirkt auch als Verzögerer, der so lange das Abbinden oder Ausdehnen des Dichtungsmaterials hinauszögert, bis es auf der Unterwasseroberfläche positioniert ist. Das Bindemittel ist vorzugsweise ein Polymermaterial, wie ein Cellulosepolymer. Ein bevorzugtes Cellulosepolymer ist Guargummi. Andere bevorzugte Cellulosepolymere umfassen Hydroxyethylcellulosepolymer und Carboxymethylcellulosepolymer. Andere geeignete Bindemittel umfassen Klebstoffe, wie 3M organischer Lösungsmittel-Klebstoff, Lignite (Pflanzensaft) aus Bäumen, wie diejenigen, die von Arizona Chemical verkauft werden, stärkegepfropfte Polyacrylate, wie Sanwet, verkauft von Hoechst Celanese und Sojaöl-Lecithine und ihre Derivate.
Wasser ist ein weiteres geeignetes Bindemittel, jedoch sollte es in kleinen Mengen verwendet werden, damit die Verbundteilchen nicht partiell hydriert und klebrig werden, schwierig handzuhaben und unfließbar werden. Bei einer Anordnung werden die Verbundteilchen hergestellt durch Beschichten eines Kerns mit Wasser und dann Aufbringen einer Dichtungsschicht um den beschichteten Kern. Beispielsweise kann ein Stück Schotter mit Wasser beschichtet werden und dann mit einem Dichtungsmaterial beschichtet werden, wie Aktivkohle, Bentonitton, Gips und Organoton.
Bei einer bevorzugten Anordnung wird ein Sanierungs- bzw. Wiederherstellungsmaterial zum Verbundteilchen gegeben. Dieses Material behandelt die Verunreinigung oder restauriert oder verbessert die Umgebung durch erleichternde Behandlungsverfahren. Ein Allzweckmaterial kann für den allgemeinen Gebrauch ausgelegt sein, oder das Material kann spezifisch auf die Behandlung bestimmter Kontaminationen ausgerichtet sein. Der Bedarf an speziell entwickelten Materialien ist leicht ersichtlich angesichts der Vielfältigkeit der Kontaminationen und deren Kombinationen, die in der Umgebung zugegen sind, insbesondere in Unterwassersedimenten oder Mülldeponien.
Sanierungs- bzw. Restaurationsmaterialien umfassen bspw. Bakterien, die speziell ausgelegt sind zur Behandlung der Kontamination aus Lösungsmitteln, Ölen oder anderen Kohlenwasserstoffen. Beispielsweise können ölfressende Bakterien zu dem Bindemittel oder der Dichtungsschicht der Verbundteilchen gegeben werden, damit die Kontamination der Sedimente durch Schweröl aufgereinigt wird. Ein Enzym oder ein Pilz kann ein besonders gewünschtes Material zur Behandlung einer bestimmten Kontamination sein. Ein bevorzugtes Verbundteilchen umfasst Ton oder Gips, Dünger und einen Mikroorganismus, wie beispielsweise Bakterien, Algen und Pilze. Der Dünger wirkt neben den Kontaminationen als Wirtsmaterial zur Ernährung der Bakterien.
Andere derartige Materialien können Neutralisations- oder Oxidationsmittel umfassen, wie Ozon, Peroxide oder Permanganate. Sanierungs-Chemikalien können ebenfalls zugefügt werden, wie Methoxypolyethylenglycol, zur Behandlung der PCBs. Aktivkohle kann auch zur Entfernung der Kontaminationen dazu gegeben werden.
Als Sanierungs- bzw. Restaurationsmaterial eignen sich weiterhin Algen, wie in den Mikrobenteppichen, die mit Algen beimpft sind, welche an der Clark Atlanta University von Bender und Philips entwickelt wurden. In diesen Mikrobenteppichen wird fermentierter Gras-Schnitt mit Blaugrün-Algen beimpft. Die Algen ernähren sich von Kontaminationen auf der behandelten Oberfläche, sowie von dem Gras, und wandeln organische Kontaminationen in Kohlendioxid um.
Neben den Materialien zur Behandlung einer bestimmten Kontamination können andere Materialien zu den Verbundteilchen gegeben werden, welche die Umgebung, insbesondere eine Unterwasseroberfläche, restaurieren oder verbessern. Es können beispielsweise Samen und/oder Dünger zu einer Unterwasseroberfläche gegeben werden, damit das Wachstum der Gräser und/oder einer anderen hydrophytischen (Feuchtgebiet) Vegetation gefördert wird. Eine bevorzugte Kombination von Materialien zum Aufbau oder Erneuern einer Marsch umfasst Samen, Dünger, Enzyme und Bakterien.
Das Sanierungs- bzw. Restaurationsmaterial wird vorzugsweise zur Dichtungsschicht der Verbundteilchen gegeben. Es kann jedoch auch zum Kern des Verbundteilchens gegeben werden oder diesen ausmachen, so lange der Kern seine erforderliche Dichte beibehält. Eine Sanierungs-Chemikalie oder Samen können beispielsweise zu einem abbaubaren Kern gegeben werden. Als weiteres Beispiel kann der Kern einen hochdichten Dünger umfassen.
Ein Vogelabschreckstoff kann ebenfalls zu den Verbundteilchen 10 gegeben werden. Geeignete Vogelabschreckstoffe umfassen beispielsweise Ester der Anthranilsäure, Ester der Phenylessigsäure oder Dimethylbenzylcarbinylacetat. Bevorzugte Vogelabschreckstoffe sind Dimethylanthranilat und Methylanthranilat. Der Vogelabschreckstoff wird mit der Dichtungsschicht oder dem abbaubaren Kern in so großen Mengen gemischt, dass nahrungssuchende Wasservögel abgestoßen werden, die damit in Kontakt kommen.
Ein Tierabschreckstoff, wie Capsium kann ebenfalls zu den Verbundteilchen zugegeben werden. Werden die Verbundteilchen zur Bildung einer Kappe über einer Mülldeponie verwendet, verhindert die Zugabe des Tierabschreckstoffs, dass Tiere durch die Kappe in den Müll graben.
Das Verbundteilchen 10 kann eine Außenbeschichtung 13 aufweisen, die die Dichtungsschicht 12 intakt erhält, bevor das Verbundteilchen auf einer Unterwasseroberfläche abgesetzt wird. Die Dichtungsschicht des Verbundteilchens ist vorzugsweise von einer dünnen Polymerbeschichtung umgeben. Bevorzugte Materialien für die Außenschicht sind ein Acrylharz oder ein Latex. Die Außenschicht sollte je nach Material nicht so dick sein, dass sie eine mögliche Hydratisierung der Dichtungsschicht des Verbundteilchens nach dem Unterbringen unter Wasser verhindert.
Das Verbundteilchen 10 kann in einer geeigneten Weise hergestellt werden. Bei einer Ausführungsform wird das Bindemittel in eine wässrige Lösung gebracht. Enzyme und/oder Bakterien werden vorzugsweise in die wässrige Bindemittellösung gemischt, so dass sie innig mit allen anderen Inhaltsstoffen gemischt werden. Das Dichtungsmaterial wird in die wässrige Lösung gemischt. Umfasst das Verbundteilchen Sanierungschemikalien oder andere Reagenzien oder Behandlungsverbindungen, werden sie vorzugsweise mit dem Dichtungsmaterial, wie Bentonit, vorgemischt. Eine Anzahl von Kernen 11 wird zu diesem Dichtungsgemisch gegeben und so gerührt, dass das Dichtungsgemisch jeweils an diesen Kernen haftet. Das Dichtungsgemisch kann um die Kerne trocknen und dann mit zusätzlichem Dichtungsgemisch gerührt werden, so dass eine mehrschichtige Dichtungsschicht 12 um jeden der Kerne gebildet wird. Die Außenbeschichtung 13 kann dann durch eine geeignete Maßnahmen, wie Sprühen, aufgebracht werden.
Die Verbundteilchen 10 werden hergestellt durch Pressen und Verdichten der Dichtungsschicht gegen den Kern. Das Dichtungsmaterial und wahlfreies Bindemittel können beispielsweise in eine Walze gebracht werden, beispielsweise einen Betonmischer oder einen Mörtelmischer. Die Kerne, wie Schotterstücke, werden ebenfalls in der Walze untergebracht. Die Drehung der Walze bewirkt, dass die Kerne mit Dichtungsmaterial beschichtet werden und sie gegen die Wand der Walze fallen und mit dieser kollidieren. Dies packt das Dichtungsmaterial dicht um den Kern.
Eine Unterwasser-Sperrschicht 20, die um die Verbundteilchen 10 ausgebildet ist, ist in der 2 veranschaulicht. Die Unterwassersperrschicht bedeckt eine Schicht aus kontaminierten Sedimenten 21, die unterhalb eines Wasserkörpers 22 liegt, welcher je nach dem Salzgehalt des Wassers als Süß- oder Salzwasser (einschließlich Brackwasser) charakterisiert ist. Zur Bildung dieser Sperrschicht wird eine Anzahl von Verbundteilchen oben auf den kontaminierten Sedimenten abgelagert. Befinden sich die kontaminierten Teilchen zum Zeitpunkt der Ablagerung unter Wasser, werden die Verbundteilchen direkt in das Wasser abgelassen. Die Verbundteilchen sinken, setzen sich oben auf den kontaminierten Sedimenten ab. Da die trockenen Verbundteilchen relativ hart und stoßbeständig sind, können sie aus der Luft in das Wasser abgelassen, beispielsweise von einem Hubschrauber-Abwurfsack. Die Verbundteilchen können auch über den kontaminierten Sedimenten mit einer herkömmlichen Pumpe mit oder ohne vorhandene Wassersäule ausgepumpt werden. Die Verbundteilchen können auch von innerhalb der Wassersäule untergebracht werden, durch ein Rüsselrohr, das direkt über der überschwemmten Sedimentoberfläche positioniert ist. Die Verbundteilchen können auch von einem Kahn oder von der Küste eines bestimmten Oberflächenwasserkörpers auf die kontaminierten Sedimente abgelassen werden, wobei ein schwenkbarer Teleskopförderer, eine Schleuderformmaschine, oder ein Kran mit einem Zweischaufelgreifer verwendet wird. Sofern es das Klima gestattet, können die Verbundteilchen alternativ abgelagert werden, wenn das Wasser über den kontaminierten Sedimenten gefroren ist. Die Verbundteilchen können dann mit einem Lastwagen, Straßenplanierer, bodendruckschwachen Bulldozer oder einem anderen geeigneten Mittel effizient abgelagert werden. Wenn das Eis schmilzt, sinken die Verbundteilchen auf den Boden und setzen sich oben auf den kontaminieren Sedimenten ab.
Sobald die Verbundteilchen untergetaucht sind, beginnt die Dichtungsschicht um jede der Verbundteilchen Wasser zu absorbieren und zu quellen. Das Ausmaß der Quellung hängt von der Zusammensetzung der Dichtungsschicht sowie vom Salzgehalt im Wasser ab. Eine durchgehende Schicht der Dichtungsschicht wird so über der Oberseite der Sedimente ausgebildet, wobei die Kerne statistisch darin verteilt sind. Man nimmt an, dass die Kerne die Sperrschicht oben auf den kontaminierten Sedimenten intakt halten.
Eine hinreichende Anzahl und/oder Dicke der geeignet formulierten Verbundteilchen ist über einem Bereich abgelagert, so dass eine Sperrschicht einer so großen Dicke im hydratisierten Zustand ausgebildet wird, dass die Wanderung der Kontaminationen (entweder gebunden an wandernde Sedimentteilchen oder in gelöster Form) in benachbarte Wasservorräte verringert wird, einschließlich der darüber liegenden Wassersäule und/oder dem darunter liegenden Bodenwasser. Dies kann gewöhnlich erfolgen mit einer Sperrschicht aus Verbundteilchen einer bevorzugten Dicke im hydratisierten Zustand zwischen etwa 7,62 bis 20,32 cm (etwa 3 bis 8 Inch), obschon andere Dicken hydratisierter Verbundteilchen im Bereich von etwa 2,54 bis 30,48 cm (etwa 1 bis 12 Inch) für einige Projekte geeignet sein können. An den meisten Stellen sollte die bevorzugte Dicke im hydratisierten Zustand der Verbundteilchen ebenfalls angemessen sein, dass Tiere und andere Organismen, die diesen Wasserkörper nutzen, nicht mit den eingekapselten Sedimenten in Kontakt kommen können und die Erosion der darunter liegenden eingekapselten Sedimente minimiert wird. Zudem können ein oder mehrere Schichten der Verbundteilchen mit anderen Materialien (einschließlich Granulat-Materialien, wie Sand, Stein und/oder große Steine, sowie geosynthetische Materialien wie Geotextilien und/oder Geogrid) angereichert werden, so dass ein Sperrschicht erhalten wird, die derart ausgelegt ist, dass sie standortspezifische Anforderungen erfüllt. Beim Einbringen zusammen mit anderen Materialien kann die bevorzugte Dicke der hydratisierten Verbundteilchen auch von etwa 7,62 bis 20,32 cm (etwa 3 bis 8 Inch) reichen, obschon andere Dicken im hydratisierten Zustand für die Verbundteilchen-Komponente (vielleicht im Bereich von etwa 2,54 bis 30,48 cm (etwa 1 bis etwa 12 Inch)) auch geeignet sein können. Zusammengefasst hängt die geeignetste Dicke für eine Verbundteilchen-Sperrschicht bei ausschließlichem Gebrauch oder bei Integration mit anderen Materialien schließlich von einer Reihe Faktoren ab, wie u.a. von standortspezifischen Bedingungen, den physikalischen, hydraulischen und/oder chemischen Funktion(en), die die Sperrschicht voraussichtlich erfüllen soll, und den Gesamt-Projektzielen.
Wurde ein Vogelabschreckstoff zu den Verbundteilchen zugegeben, wird es über die Sperrschicht verteilt, was nahrungssuchende Wasservögel weiter davon abhält, mit den kontaminierten Sedimenten unterhalb der Sperrschicht in Kontakt zu kommen.
Bei Bedarf kann zusätzliches Teilchenmaterial, wie Fasern, ebenfalls mit den Verbundteilchen gemischt werden, bevor sie auf den kontaminierten Sedimenten abgelagert werden. Beispiele für solche Materialien umfassen Recycling-Kunststoff, Maiskolben, Sägemehl, Altpapier, Kohlefasern und Glasfasern. Diese zusätzlichen Materialien unterstützen den Zusammenhalt des Produktes und können in einigen Fällen ein verstärktes Medium für die Samenkeimung und das Pflanzenwachstum innerhalb der Sperrschicht bereitstellen.
Wird in der Dichtungsschicht 12 ein Tonmineral verwendet, wird vorzugsweise eine Deckschicht 23 über der Sperrschicht 20 geschaffen, die die Verteilung des Tonminerals in das Wasser 22 minimiert, insbesondere in Umgebungen höherer Energie, wodurch die Haltbarkeit der Sperrschicht effizient vergrößert wird. Solch eine Deckschicht kann ausgebildet werden aus einer Schicht aus Zuschlagstoffen, wie Steine, Schotter oder Sand, die auch die Stabilität einer Vegetation fördern kann, sobald sich diese entwickelt hat.
Beschreibung der Techniken zur Anwendung der Verbundteilchen:
Mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Anwendungsverfahren, kann die Verbundteilchen-Technik auf vielerlei Weise und bei einer Anzahl von unter der Oberfläche oder unter Wasser befindlichen Süßwasser- oder Salzwasser, Feuchtgebiet- oder Tiefwasser-Umgebungen angewendet werden, damit verschiedene Funktionen erfüllt werden. Diese im Zusammenhang mit einigen spezifischen Beispielen der Verbundteilchen-Anwendung nachstehend beschriebenen Funktionen betreffen alle ganz oder zum Großteil die von Natur aus zusammenhängenden Eigenschaften geringer Durchlässigkeiten und/oder chemischer Reaktivität der Verbundteilchen, sobald das Material aufgebracht und hydratisiert ist. Die jeweilige Verbundteilchen-Formulierung, die für ein bestimmtes Anwendungs-Szenario verwendet wird, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie den spezifischen Projekt-Zielen und zahlreichen standortspezifischen Bedingungen, einschließlich des Salzgehalts des Wassers.
Beispiel 1
Verwendung von AQUABLOK zur Ermöglichung der In-Situ-Behandlung kontaminierter Sedimente durch Einspritz- und Extraktionsverfahren.
Problem-Beschreibung:
Kontaminierte Sedimente kommen in Feuchtgebiet- sowie Tiefwasser (nicht-bepflanzten) Umgebungen vor, welche durch Süßwasser- oder Salzwasserbedingungen charakterisiert sind. Der Sanierungsaushub und die Entfernung von Sedimenten ist ein oft verwendeter Ex-situ-Ansatz zur Lösung dieses Problems. Eine Reihe von Auswirkungen auf die Umwelt geht bekanntlich mit dem Sanierungsaushub einher, wie u.a. die Resuspendierung der kontaminierten Sedimente in die darüber liegende Wassersäule und eine unvollständige Entfernung von Sedimentkontaminationen aus den obersten und biologisch aktivsten Sedimentschichten. Der Sanierungsaushub von Feuchtgebiet-Sedimenten kann insbesondere auch ein Feuchtgebiet-Ökosystem schwer beeinträchtigen oder zerstören und die damit einhergehenden Feuchtgebiet-Funktionen gefährden. Daher werden andere weniger invasive, jedoch gleichermaßen effiziente Sanierungs-Techniken oder Alternativen benötigt, die sich mit den in Tiefwasser- oder Feuchtgebiet-Umgebungen vorkommenden kontaminierten Sedimenten befassen.
Derzeitiger Ansatz zur Lösung des Problems.
Als nicht-intrusive Alternative für den Sanierungssedimentaushub können die kontaminierten Sedimente an Ort und Stelle oder in situ behandelt werden. Mit Hilfe eines solchen Ansatzes können die Sedimentkontaminationen ohne übermäßige physikalische Störungen behandelt werden, die zu einer signifikanten Resuspendierung der kontaminierten Sedimente beitragen. Die In-situ-Behandlung kann durch Realisierung oder Förderung von chemischen, biologischen und/oder Sediment-Immobilisierungsverfahren bewerkstelligt werden, von denen die meisten oder alle entweder unter aeroben oder anaeroben Bedingungen erfolgen können.
Chemische Behandlungsverfahren umfassen im Allgemeinen die Zugabe starker Oxidationsmittel (beispielsweise Ozon, Wasserstoffperoxid oder Permanganat) in Sedimente zur Zerstörung organischer Kontaminationen. Biologische Behandlungsverfahren (oder Biosanierung umfasst gewöhnlich die Zugabe einer Reihe von Bestandteilen in die Sedimente (einschließlich Sauerstoff, Nährstoffe, pH-Wert-Stellmittel und/oder mikrobenhaltiges Impfgut) zur Steigerung des biologischen Abbaus organischer Kontaminationen. Pflanzliche Sanierung ist ein besonderer Typ von biologischer In-situ-Behandlung, die das Pflanzenwachstum und den anschließenden Abbau der organischen Kontaminationen innerhalb der biologisch aktiven Durchwurzelungszone beinhaltet; dieses Verfahren kann ebenfalls zur Extraktion und Entfernung anorganischer Kontaminationen (beispielsweise von Metallen) aus kontaminierten Sedimenten verwendet werden. Und schließlich können Kontaminations-Immobilisierungsverfahren, wie u.a. Verfestigung oder Stabilisierung, angewendet werden, was im Allgemeinen die Verfestigung der Sedimentmasse und/oder die Umwandlung organischer bzw. anorganischer Kontaminationen auf weniger lösliche oder mobile Phasen beinhaltet.
Eine gängige Praxis für die Abgabe chemischer, biologischer und/oder immobilisierender Substanzen (die hier gemeinsam als "Reagenzien" bezeichnet werden) in eine Sedimentmasse an Ort und Stelle beinhaltet im Allgemeinen das Einspritzen von Reagenzien direkt in den Sedimentkörper wobei eine harkenartige mechanische Einspritzauslegebaum-Vorrichtung verwendet wird, die offensichtlich durch Sedimente in verschiedenen Tiefen gezogen wird.
In-situ-Sediment-Behandlungen, wie vorstehend beschrieben, können weniger effizient sein als Ex-situ-Behandlungsverfahren, und zwar vorwiegend aufgrund des Fehlens von Verfahrenssteuerung, d.h. der gleichförmigen Abgabe von Reagenzien bei einer angemessenen Dosierung über die gesamte kontaminierte Sedimentmasse. Eine Unfähigkeit zur Steuerung des Flusses der reagenzhaltigen Porenwasser durch die Sedimentmasse schränkt ebenfalls den effizienten Kontakt zwischen Reagenzien und Kontaminationen ein, die an unbewegliche Sedimentpartikeloberflächen gebunden sind; die eingeschränkte Strömungssteuerung verhindert auch die Entfernung von gelösten Kontaminationen und/oder Reaktionsprodukten aus dem Sedimentkörper, was im wesentlichen die Effizienz der In-situ-Behandlung für Verfahren einschränkt, die die organischen Kontaminationen an Ort und Stelle abbauen. Schließlich minimiert ein allgemeines Fehlen der Systemsteuerung auch die Fähigkeit zur gleichförmigen Erzeugung aerober Bedingungen (unter denen die Mikroben organische Kontaminationen gewöhnlich effizienter abbauen können), und schränkt auch die effiziente Entfernung von Gasen ein (beispielsweise von Methan und Sulfiden), die bei chemischen und biologischen In-situ-Verfahren entstehen können.
Bei einem gegebenen allgemeinen Fehlen von Verfahrenssteuerung können ebenfalls nachteilige Umweltschäden während der chemischen In-situ-Behandlung von Sedimenten auftreten. Während des Einspritzverfahrens können potentiell toxische Chemikalien oder andere Behandlungsmittel direkt in die darüber liegende Wassersäule freigesetzt werden, was die betroffenen Tiefwasser- oder Feuchtgebiet-Organismen potentiell gefährdet. Die Chemikalien können direkt nach dem Einspritzen in die Sedimente ebenfalls in die Wassersäule aufdiffundieren, was nicht nur ihre effiziente Verweilzeit in dem für die Behandlung vorgesehenen Sediment verringert, sondern auch die Qualität des Oberflächenwassers potentiell beeinträchtigt. Durch Verwendung von Verfahren mit einem harkenartigen Einspritzauslegerbaum können auch kontaminierte Sedimente (und Behandlungschemikalien) wieder in die darüber liegende Wassersäule resuspendiert werden.
Das Fehlen der Verfahrenssteuerung während der In-situ-Behandlung von Sedimenten verhindert die gesteuerte und genaue Überwachung der wahren Wirksamkeit von In-situ-Behandlungs-Techniken, einschließlich der Ortungs-Effizienz natürlicher Gesundungsprozesse. Eine Anzahl natürlich vorkommender Prozesse (beispielsweise Bioturbation, Diffusion, Advektion und Sediment-Erosion bzw. Ablagerung) erfolgt gewöhnlich in einem dynamischen aquatischen Ökosystem, zusammen mit der In-situ-Behandlung. Durch ein oder mehrere dieser natürlichen Verfahren können die Kontaminationskonzentrationen in den Sedimenten reduziert werden, beispielsweise durch Diffusion in die darüber liegende Wassersäule oder durch Erosionsverluste kontaminierter Oberflächensedimente. Solche Vorkommen konnten, ungesteuert oder nicht eindeutig identifiziert und quantifiziert, stark die Interpretation wahrer behandlungsgetriebener Reduktionen der Kontaminationsmasse in Sedimenten komplizieren.
Allgemeine Beschreibung dieses AQUABLOK^(RTM)-Anwendungsverfahrens:
Dieses bestimmte Verfahren für die AQUABLOK^(RTM)-Anwendung ist vom Konzept her in der 3 veranschaulicht und beinhaltet im Allgemeinen die Unterbringung einer undurchlässigen AQUABLOK^(RTM)-Kappe 30 mit geeigneter Dicke über die Oberschicht von Feuchtgebiet- oder Tiefwasser-Sedimenten 32, die in Süßwasser- oder Salzwasser-Umgebungen vorkommen. Der 3 zufolge wird die AQUABLOK^(RTM)-Kappe 30 unter einer Wassersäule 34 untergebracht. Vor, während oder nach der Kappenunterbringung wird ein System aus miteinander verbundenen, variabel orientierten und geeignet voneinander beabstandeten Rohrleitungen 36 unter der Kappe und über den Sedimentkörper installiert. Abschnitte des Rohrleitungssystems 36 werden auch außerhalb der Sedimente ausgebaut, und sind von Anhöhepositionen erreichbar. Die 3 zeigt eine Öffnung 38 für die Abgabe und/oder Extraktion von Reagenzien. Rohrabschnitte in direktem Kontakt mit dem Sediment können Perforationen 40 aufweisen, die einen Durchtritt fließbarer Behandlungsreagenzien in die Sedimente 32 ermöglichen; die Abgabe der Reagenzien in die Sedimente kann optimiert werden durch Einbringen speziell ausgelegter Diffusionsvorrichtungen, die sich in annähernd gleichen Abständen entlang des Rohsystems befinden, anstelle der Verwendung perforierter Rohrleitungen. Das Rohrleitungssystem ermöglicht auch die Extraktion und die Entfernung von Sedimentporenwassern (die gelöste Kontaminationen, Reaktionsprodukte, usw, enthalten) aus dem gesättigten Sedimentkörper.
Je nach dem Design und der Konfiguration, den standortspezifischen hydrologischen Bedingungen, der Art(en) der beteiligten In-situ-Behandlungsverfahren, und den jeweils zur Behandlung vorgesehenen Kontamination(en) kann ein solches Rohrsystem gewöhnlich aus einem oder mehreren der vorstehenden Zwecke betrieben werden: (1) als Leitungen zum Einspritzen der Behandlungsreagenzien in die Sedimentmasse; (2) als Leitungen zum Ablassen gasförmiger Reaktionsprodukte aus den behandelten Sedimenten oder zum Einspritzen von Luft in die Sedimente zur Förderung der aeroben Bioabbau-Prozesse; und/oder (3) zum Steuern und/oder Induzieren von Porenwasserfluss durch Sedimente über das Einspritzen von Behandlungsreagenzien in einen Abschnitt des Rohrleitungssystems und gleichzeitige Extraktion der umgesetzten Sedimentporenwässer aus anderen Abschnitten des Systems. Umgesetzte Porenwässervolumina können direkt nach der Extraktion mit dem Rohrleitungssystem zu einem Behandlungssystem auf Dammbasis für eine weitere chemische oder biologische Behandlung entfernt werden. Die 3 zeigt eine Rohrleitung 41 zu einem Behandlungssystem auf Dammbasis. Zur Aufrechterhaltung hydrologisch und druckbezogener Gleichgewichtsbedingungen in dem Sedimentkörper können die Behandlungsreagenzien und/oder Wasservolumina in das Rohrleitungssystem in einer Rate äquivalent zur eingestellten Rate der Entfernung der umgesetzten Porenwässer eingespritzt werden, so dass natürliche Strömungsabfluss- oder Erneuerungsflüsse wiedergegeben werden.
Bei einigen Anwendungsszenarios kann der Betrieb des beschriebenen Rohrleitungssystems 36 erleichtert werden durch Installation einer granulären durchlässigen Drainageschicht 42, direkt unterhalb der undurchlässigen AQUABLOK^(RTM)-Kappe (siehe 4); diese Drainageschichten konnten nicht nur bei der Porenwasserentfernung aus dem Sedimentsystem wirken, sondern konnten auch für die Zyklierung an Ort und Stelle von Porenwasser- und Reagenzvolumina während der Behandlungsverfahren verwendet werden. Die 4 zeigt ein Einspritz-Extraktionssystem 44 in der durchlässigen Drainageschicht 42, und ein Einspritz-Extraktions-Sprenklersystem 46 in den kontaminierten Sedimenten 32. Das System kann auch ohne durchlässige Schicht 42 betrieben werden.
Bei Tiefwasser- oder Feuchtgebiet-Standorten, die durch den Auftrieb von Grundwasser (Sedimentfluss in die darüber liegende Wassersäule) gekennzeichnet sind, kann eine relativ undurchlässige AQUABLOK^(RTM)-Kappe 30 über ausgewählten Bereichen des Standorts untergebracht werden, während ein stärker durchlässiger und reaktiverer AQUABLOK^(RTM) 48, der so modifiziert ist, dass er ein oder mehrere Behandlungsreagenzien enthält, als "Behandlungsbereiche" in anderen Abschnitten des Standorts installiert wird. "Stärker durchlässig" bedeutet, dass AQUABLOK^(RTM) im hydratisierten Zustand eine Wasserdurchlässigkeit von mehr als 1 × 10^–7 cm/sec unter einem Mindest-Hydraulikgradient von 1 cm/cm aufweist. Eine solche relativ durchlässige, aber reaktive AQUABLOK^(RTM)-Formulierung kann hergestellt werden durch Vereinigen variabler Anteile von einem oder mehreren Tonmineralien, pozzolanartigen Materialen, Aktivkohle, anderen tongroßen Materialien und/oder sandgroßem Material. Gewöhnlich wird die durchlässigere AQUABLOK^(RTM)-Formulierung hergestellt durch Einsatz eines höheren Prozentsatzes von sandgroßen Teilchen, obschon einige Tonmaterialien durchlässiger sind, wie nicht-reaktive Tonmaterialien. Die spezifische Zusammensetzung solcher relativ durchlässigen, aber dennoch reaktiven Formulierung ist die Funktion einer Anzahl von Faktoren, einschließlich der beteiligten Arten von Kontaminationen, standortspezifischen Bedingungen, wie der Salzgehalt des Wasser, und Projektzielen. Eine solche räumliche Anordnung strategisch platzierter AQUABLOK^(RTM)-Kappen unterstützt den lateralen Fluss von Behandlungsreagenzien und Sedimentporenwässern durch die Sedimentmasse 32 (unter undurchlässig bedeckten Bereichen) und hin zu durchlässigeren und reaktiveren Behandlungsbereichen. Dieser Ansatz ist vom Konzept her ähnlich wie das "Schacht-Tor"-System, das zur Behandlung von Grundwasser-Kontamination verwendet wird (siehe 5). Dieser Ansatz kann mit oder ohne darunter liegende Drainageschicht 42 verwendet werden. Die veranschaulichten Pfeile zeigen das Potential zur Zirkulierung der darüber liegenden Wasserschicht 34 durch die Sedimente 32.
Als alternativer Ansatz, bei dem Grundwasser nicht in die Sedimente abfließt, kann das Oberflächenwasser, das über den Sedimenten liegt, zurück geleitet werden und durch das Rohrsystem eingespritzt werden, so dass der Sedimentkörper effizient gespült wird, indem ein gesteuerter Fluss durch die Sedimente und hin zu den relativ durchlässigen Behandlungs-"Toren" geschaffen wird. Unteroptimale Umweltbedingungen (beispielsweise Oberflächenwasserqualität) kann in den Behandlungstorbereichen vorherrschen, unabhängig von der Tatsache, ob an diesem Standort Erneuerungs- oder Abfließ-Bedingungen vorherrschen. Folglich können Behandlungstore derart positioniert und betrieben werden, dass minimale Auswirkungen auf die ansässigen Flora- und Fauna-Gemeinschaften und Habitate erzeugt werden.
Verbesserungen gegenüber dem gängigen Ansatz:
Die Unterbringung einer AQUABLOK^(RTM)-Kappe über den oberen Sedimenten erzeugt eine relativ undurchlässige Sperre gegenüber vertikalem Wasserfluss über die Sediment-Wassersäule-Grenzfläche. Die Erzeugung einer solchen Sperre "schließt" im Wesentlichen das Sedimentsystem hydraulisch, wenn auch nicht vollständig, aber dennoch zumindest in einem viel größeren Ausmaß als mit einem durchlässigeren granulären Kappenmaterial. Die wesentliche Erosionsbeständigkeit von AQUABLOK^(RTM) in Bezug auf nicht-kohäsive Sande gewährleisten auch die fortgesetzte Anwesenheit der relativ undurchlässigen Kappe in angemessener Dicke. Innerhalb der Grenzen dieses quasi-geschlossenen Sedimentsystems kann dann ein wesentlicher Grad von Verfahrenssteuerung erzielt werden, als bei der Anwendung chemischer, biologischer und/oder Immobilisierungs-Behandlungsverfahren, insbesondere wenn Behandlungen im Zusammenhang mit einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Rohrleitungssysteme eingesetzt werden. Eine gesteigerte Verfahrenssteuerung sollte sich direkt zu einer effizienteren In-Situ-Behandlung kontaminierter Sedimente umsetzen lassen, unabhängig davon welche Verfahren beteiligt sind.
Die Fähigkeit zur Steuerung und sogar Induktion des Flusses der flüssigen Behandlungsreagenzien durch das Sediment steigert stark den Kontakt zwischen den Reagenzien und Kontaminationen, die an den Oberflächen der immobilen Sedimentteilchen gebunden sind. Die Fähigkeit zur Steuerung oder Bestimmung des Flüssigkeitsstroms ermöglicht auch die Extraktion und Entfernung gelöster Kontaminationen und/oder potentiell toxischer Reaktionsprodukte; sobald sie aus dem Sedimentsystem entfernt sind, können kontaminationshaltige Flüssigkeiten zu einem nahe gelegenen Behandlungssystem auf Dammbasis geleitet werden, in dem die Umgebungsbedingungen (beispielsweise Temperatur, pH-Wert, Gehalt an gelöstem Sauerstoff) gesteuert werden können, so dass die Ex-situ-Behandlung der extrahierten Porenwässer optimiert wird. Eine gesteigerte Fähigkeit zur Steuerung oder Induktion des Flusses von Sauerstoff oder anderer starker Oxidationsmittel in und durch die Sedimentmasse maximiert auch das Potential zur Erzeugung von aeroben Bedingungen in dem Sediment, die zur Durchführung des Bioabbaus vieler organischer Kontaminationen oft günstiger sind (im Vergleich zu anaeroben Bedingungen). Eine größere Systemsteuerung bei der In-situ-Sedimentbehandlung steigert auch das Potential zur effizienten Entfernung von Gasen (beispielsweise Methan und Sulfiden), die bei In-situ-Behandlungsverfahren entstehen können.
Dieses Anwendungsverfahren kann auch die Effizienz der In-Situ-Behandlungstechniken verbessern, indem eine zielgerichtetere (und effiziente) Anwendung der Reagenzvolumina in der Sedimentmasse bereitgestellt wird, und zwar insofern als die Verschwendung der angewendeten Reagenzien durch Verlust oder Diffusion aus der Sedimentmasse in die darüber liegende Wassersäule minimiert werden kann. Mit einer relativ undurchlässigen Kappe, wie AQUABLOK^(RTM), an Ort und Stelle bleiben sogar relativ lösliche Kontaminationen auch in dem behandelten Bereich konzentriert; das Aufrechterhalten höherer Konzentrationen an bestimmten organischen Kontaminationen innerhalb des Behandlungsbereichs kann auch die letztendliche Entwicklung (durch Mutation und natürliche Selektion) mikrobieller Arten oder Stämme fördern, die sogar ohne Zugabe von leichter abbaubaren Nahrungssubstraten oder Nährstoffen besonders wirksam beim Bioabbau von einem oder mehreren Kontaminationen sind.
Durch das Erzeugen eines geschlossenen Sedimentsystems ermöglicht dieses Anwendungsverfahren ein stärker gesteuertes und genaueres Überwachen der wahren Wirksamkeit von In-situ-Behandlungs-Techniken, einschließlich der Überwachung natürlicher Gesundungsprozesse.
Die Anwendung einer undurchlässigen AQUABLOK^(RTM)-Kappe über Sedimenten als Komponente eines In-situ-Behandlungsansatzes minimiert stark den Kollateralschaden zusätzlicher Reagenzien auf die darüber liegende Wassersäule. Die Verwendung eines immobilen Rohrleitungssystems für das Einspritzen von Reagenzien statt eines Harken-Einspritz-Auslegebaumsystems minimiert zudem erheblich die Resuspension kontaminierter Sedimente in die Wassersäule.
Schließlich kann eine aufgebrachte AQUABLOK^(RTM)-Kappe auch als Lebendsubstrat für die Besiedelung von Flora und Fauna dienen, während sie gleichzeitig und aktiv die In-situ-Behandlungsverfahren unterstützt. Samen von Feuchtgebiet-Pflanzen und/oder Nährstoffe können ebenfalls in die Formulierung gegeben werden, so dass das Wachstum und die Wiederansiedelung der Pflanzen in behandelten Feuchtgebietsystemen gefördert wird.
Beispiel 2
Verwendung von AQUABLOK zur Erleichterung der durch pflanzliche Sanierung betriebenen Sanierung von Sedimenten die durch organische Verbindungen kontaminiert sind
Problembeschreibung:
Kontaminierte Sedimente kommen in Feuchtgebiet- sowie Tiefwasser (nicht-bewachsene) Umgebungen vor, welche durch Süßwasser- oder Salzwasserbedingungen charakterisiert sind. Der Aushub und die Entfernung, ein oft verwendeter Ansatz zur Sanierung kontaminierter Sedimente, würde ein Feuchtgebiet-Ökosystem stark beeinträchtigen oder zerstören und verwandte Feuchtgebiet-Funktionen gefährden. Daher werden weniger invasive, aber gleichermaßen effiziente Sanierungsverfahren oder Alternativen benötigt.
Ein gängiger Ansatz zur Lösung des Problems:
Die Sanierung von Feuchtgebiet-Sedimenten an Ort und Stelle oder in situ bietet einen im Wesentlichen weniger invasiven Ansatz zur Sediment-Aufreinigung als Aushub und Entfernung. Es gibt eine Anzahl von In-situ-Sanierungs-Verfahren, wie u.a. die natürliche Erneuerung (oder Attenuierung), das Abdecken, oder die Behandlung der aus dem Sediment hervorgehenden Kontaminationen durch Starten oder Fördern von chemischen, biologischen und/oder Kontaminations-Immobilisierungsverfahren.
Ein bestimmter Typ der biologischen In-situ-Behandlungsverfahren, die für Süßwasser- oder Salzwasser-(einschließlich Brackwasser-)-Feuchtgebiet-Ökosysteme geeignet ist, ist insbesondere die pflanzliche Sanierung. Die pflanzliche Sanierung beinhaltet das Wachstum hydrophytischer (Feuchtgebiet-) Pflanzen zur Herbeiführung des Abbaus oder der Entfernung von aus dem Sediment hervorgehenden organischen und anorganischen Kontaminationen. Durch den Prozess des Pflanzenwachstums werden Kontaminationen, die sich in der an Mikroben reichen Durchwurzelungszone (oder Rhizosphäre) der Pflanze befinden, effizient reduziert, entgiftet und/oder von der Pflanze aufgenommen und entweder metabolisiert oder verflüchtigt.
Ein oder mehrere In-situ-Verfahren, wie u.a. die pflanzliche Sanierung, können zur Sedimentsanierung im gleichen Feuchtgebiet-System (entweder zugleich oder nacheinander) angewendet werden. Die Sedimentkontaminationsmengen können beispielsweise so groß sein, dass ein In-situ-Capping allein nur eine unannehmbare Langzeitgefahr darstellt; in diesen Fällen kann die pflanzliche Sanierung zusammen mit dem Capping solche Gefahren mit der Zeit auf verträgliche Niveaus reduzieren.
Die pflanzliche Sanierung kann zwar die Kontaminationen innerhalb eines Großteils der Sedimentmasse sanieren, jedoch bleibt kontaminiertes Sediment, das sich zwischen Pflanzensprossen befindet, frei zugänglich für benthische Invertebraten-Organismen, die die Feuchtgebiet-Sedimente bewohnen. Es besteht auch das Potential für eine Diffusion von Kontaminationen aus Sedimenten in die darüber liegende Wassersäule, was die chemischen Bedingungen in der darüber liegenden Wassersäule stark beeinträchtigen würde.
Zudem habe viele Feuchtgebiet-Umgebungen eine hydrologische Übergangsbeschaffenheit und können regelmäßigen hohen Oberflächenwasserströmungsgeschwindigkeiten unterliegen, die bereits angesiedelte Pflanzen und Samenbetten wieder entfernen könnten. Das unkontrollierte Wachstum von invasiven und aggressiven Feuchtgebiet-Pflanzenarten, die weniger effizient bei der pflanzlichen Sanierung von Sedimentkontaminationen sind, könnte zudem auch die Gesamtrealisierbarkeit dieses Sanierungsverfahrens reduzieren.
Allgemeine Beschreibung dieses AQUABLOK^(RTM)-Anwendungs-Verfahrens:
Dieses bestimmte Verfahren für die AQUABLOK^(RTM)-Anwendung ist vom Konzept her in der 6 veranschaulicht und beinhaltet im Allgemeinen das Unterbringen einer AQUABLOK^(RTM)-Kappe 30 mit geeigneter Dicke über der Oberschicht von Süßwasser- oder Salzwasser-Feuchtgebiet-Sedimenten 50, sowie über der bestehenden Feuchtgebiet-Vegetation 52. Auf der Basis dokumentierter Feldstudien wächst die bestehende Feuchtgebiet-Vegetation durch das AQUABLOK^(RTM)-Kappen-Material 30 in dünner überdeckten Bereichen. Die Vegetation kann mit der Zeit auch aus samentragenden Sedimenten keimen, die über der Kappe abgelagert sind, und in dem (und durch das) Kappen-Material wachsen, ohne dass dessen Wirkung als Sperre aufgehoben wird.
Damit man ein direkt lebensfähiges Kappen-Substrat erhält, so dass die Wurzeldurchdringung durch die Kappe und in die darunter liegenden kontaminierten Sedimente leichter gefördert wird, kann zuerst eine Initialschicht von AQUABLOK^(RTM) 54, die mit organischen Stoffen und Nährstoffen angereichert ist, aufgebracht werden, gefolgt von einer nichtangereicherten und durchgehend organisch armen (gewöhnlich weniger lebensfähigen) AQUABLOK^(RTM)-Schicht 30 darüber (7). Je nach der oder den Pflanzenarten, die für das Wachstum vorgesehen sind, könnten die Schichten 30, 54 ebenfalls umgekehrt werden, so dass ein flacheres oder tieferes Wachstum der Pflanzenwurzeln gefördert wird (8).
Samen geeigneter Feuchtgebiet-Pflanzenarten können ebenfalls direkt in die AQUABLOK^(RTM)-Formulierungen (zusammen mit Nährstoffen) eingebracht werden, bevor das Sediment überdeckt wird, wodurch das Wachstum effizienter pflanzlicher Sanierer innerhalb gezielter und vorgesehener Bereiche eines Sanierungsstandorts gefördert wird.
Verbesserungen gegenüber dem derzeitigen Ansatz:
Das im allgemeinen oben beschriebene AQUABLOK^(RTM)-Abwendungs-Verfahren minimiert das direkte Einwirken benthischer Invertebraten-Organismen auf die kontaminierten Sedimente während des pflanzlichen Sanierungsprozesses. Es minimiert auch die Diffusion gelöster Kontaminationen in die darüber liegende Wassersäule, insofern als AQUABLOK^(RTM) eine sehr niedrige Permeabilität aufweist.
AQUABLOK^(RTM), das ein relativ erosionsbeständiges Substrat ist, kann auch ein besseres "Bett" zum Halten der Feuchtgebietpflanzen an Ort und Stelle in Bereichen eines Standorts schaffen, der durch regelmäßig höhere Oberflächenwasserströmungsgeschwindigkeiten charakterisiert ist. Diese Eigenschaft von AQUABLOK^(RTM) zusammen mit dem Potential für das Einbringen von Samen und Nährstoffen in Produktformulierungen, ermöglicht einen größeren Grad an Kontrolle darüber, welche Feuchtgebiet-Pflanzenarten für pflanzliche Sanierungszwecke gepflanzt werden und wo man sie an dem Standort anpflanzen kann.
Die Verwendung von AQUABLOK^(RTM) bietet ein realisierbares und physikalisch ähnliches Substrat für die Ansiedelung von Flora und Fauna verglichen mit Sand, einem weiteren potentiellen, aber durchlässigeren und stärker erodierbaren Kappen-Material. Empirische Feld- und Laborstudien zeigen auch, dass sich eine kontinuierlich hydratisierte und "selbstheilende" Abdichtung um die Grenzfläche aus Pflanzensprossen und AQUABLOK^(RTM) bildet und auch dort bestehen bleibt; diese Abdichtung minimiert den Auf- oder Ab- Transport von Kontaminationen, die aus dem Wasser oder Sediment hervorgehen.
Beispiel 3
Verwendung von AQUABLOK^(RTM) zur Auswirkung auf eine Wasservorlage in Umgebungen unter der Oberfläche oder unter Wasser.
Problembeschreibung:
Bei der Installation unterirdischer Rohrleitungen (einschl. Düker) werden diese gewöhnlich in ein Stein- oder Sand-Bettmaterial eingebettet, das als Kanal zur Wanderung von Wasser und/oder Kontaminationen dienen kann. Bei Rohrleitungen, die einen Damm oder Deich durchstoßen, ist eine durchgehende (durchlassschwache) Wasservorlage zwischen dem Rohr und seiner unmittelbaren Umgebung erforderlich; eine solche Abdichtung minimiert das Potential zum Austritt der kommunalen Wasserzufuhr. Bei der Sanierung eines kontaminierten Standorts können Abwässer, Petroleumprodukte, oder andere Kontaminationen durch das Bettmaterial in benachbartes geologisches oder Bodenmaterial fließen. Das größte Potential für ein Austreten besteht gewöhnlich an Verbindungsstellen zwischen den Rohrabschnitten, obschon ein Austreten auch entlang des Rohrkörpers erfolgen kann, wo Risse oder Brüche entstanden sind. Ein effizientes Abdichten von Rohrleitungen minimiert auch das Potential für die Bewegung von Grundwässern oder anderen Flüssigkeiten in die Beförderungsstruktur, was eine besondere Bedeutung in Bereichen hat, in denen die Grundwasserspiegel hoch sind (wie in Feuchtgebieten) und/oder in denen das Grundwasser kontaminiert ist.
Eine Wasservorlage geringer Durchlässigkeit ist auch bei der Konstruktion von Grundwasser-Überwachungs- und Extraktions-Schächten und bei der Rohöl- und Salzwasserbohr-Industrie erforderlich, damit das Potential für einen vertikalen Transport von kontaminiertem Grundwasser, Öl oder Salzwasser entlang des ringförmigen des Schachtraums minimiert wird. Solche Transporte können zu einer Wanderung von Schadstoffen in benachbarte Grundwasserhorizonte führen.
Die Erzeugung einer hydraulischen Sperre entlang der Böden von Süßwasser- oder Salzwasserteichen, Wasserspeichern oder Lagunen ist ebenfalls vorteilhaft bei der Minimierung der Austrittsverluste aus dem Oberflächenwasserkörper und bei der Minimierung der potentiellen Auswirkungen auf das Grundwasser, wenn der Wasserkörper oder das darunter liegende Sediment gelöste Kontaminationen enthält.
Derzeitige Ansätze zur Lösung der Probleme:
Auswirkung auf eine durchgehende Wasservorlage bei der Rohrleitungsinstallation: Während der Rohrleitungsinstallation beinhaltet die derzeitige Praxis gewöhnlich das Hinterfüllen eines seichten Aushubs oder eines Grabens in den ein Rohr in Stein oder Sand eingebettet ist. Ein geeignetes Hinterfüllungsmaterial, oft ein relativ durchlässiger Sand oder bei Dämmen und Deichen, ein Bodenmaterial geringer Durchlässigkeit, wird in Hebevorrichtungen in den Aushub untergebracht, und zwar oben auf und nächst dem Rohr und wird bis zum geeigneten Verdichtungsgrad mittels kleiner oder manuell betriebener Ausrüstung verdichtet.
Vor und/oder während der Rohrleitungs-Installation, werden Sickerverhinderungsringe um die Rohrverbindungen aus diesen besonders verwundbaren Abschnitten der Rohrleitung installiert. Die Sickerverhinderungsringe bestehen gewöhnlich aus technischen Platten oder Ringen, die um den gesamten Umfang des verbundenen Rohrs befestigt sind. Neben dem Weitertransport der potentiell wertvollen Flüssigkeit (beispielsweise während des Öltransports) minimiert eine Minimierung des Durchsickerns aus Verbindungsstücken oder anderen Durchbrüchen entlang des Rohrs das Potential für die lokalisierte "Röhrenbildung". Röhrenbildung ist ein unter der Oberfläche stattfindendes Erosionsphänomen, das durch die Bildung großer Hohlräume (oder Röhren) in dem Hinterfüllungs- oder Bett-Material (und auch möglicherweise im benachbarten intakten Substrat) charakterisiert ist, was auf dem fortschreitenden Auswaschen von Bodenteilchen beruht. Ausgiebige Röhrenbildung kann zu physikalisch instabilen Bedingungen innerhalb eines Grabens führen und schließlich zum Kollabieren oder zum Bruch der darin enthaltenen Leitung führen. Die mit der Röhrenbildung einhergehende Erosion kann ebenfalls zu einem katastrophalen Versagen von Dämmen oder Deichen führen, durch die die Rohrleitungen verlaufen.
Die Installation der Sickerverhinderungsringe an jedem Verbindungsabschnitt entlang einer signifikanten Leitungsstrecke oder an Verbindungsstücken, an denen die Rohrleitungen Dämme oder Deiche durchstoßen, kann ein arbeitsintensives und teures Unterfangen sein. Die Herstellung eines physikalisch gleichförmigen verdichteten Körpers aus Hinterfüllungsmaterial, das der Rohrleitungsstruktur eine effiziente laterale Stütze (sowie eine geringe Durchlässigkeit, sofern ebenfalls benötigt) verleiht, kann auch ein mühsames und teures Verfahren sein. Nicht-gleichförmige und/oder inadäquate Verdichtung oder Hinterfüllung in einem Graben kann potentiell physikalisch instabile und/oder durchlässige Bedingungen schaffen, die schließlich zu unterschiedlicher Niederschlagung oder lateraler Bewegung führen, und schließlich zum Reißen oder Brechen des Rohrs.
Sollten zudem signifikante Erosionsverluste aufgrund von Röhrenbildung des Hinterfüllungs- oder Einbettungsmaterial erfolgen, muss ein Graben erneut ausgehoben werden, die Integrität der Verbindungsstücke und Sickerverhinderungsringe überprüft und (bei Bedarf) repariert werden, und neues Einbettungs- und/oder Hinterfüllungsmaterial installiert werden; die Reparatur ähnlicher Erosionsverluste in Damm- oder Deichsystemen könnte signifikant stärker beteiligt sein. Je nach der Rohrleitungstiefe und den regionalen Klima-Bedingungen, können Gefrier-Tau- oder Trockenprozesse ebenfalls semipermanente Risse oder Brüche in dem Hinterfüllungsmaterial erzeugen, was einem effizienten Abdichten der Rohrleitung ebenfalls schaden würden.
Auswirkung auf eine Wasservorlage in Grundwasser-, Öl- oder Salzwasserschächten: Die derzeitige Praxis für das Erzeugen einer Wasservorlage oberhalb eines gesiebten Abschnitts eines Schachtes beinhaltet gewöhnlich die Installation einer durchlassschwachen halbfesten Kappe direkt über dem Sand oder anderen granulären Material, das zuvor in dem ringförmigen Raum des Schachts nahe dem Schachtsieb untergebacht worden war. Die Kappe wird gewöhnlich erzeugt durch Gießen einer angemessenen Menge von reinen trockenen Bentonit-Pellets oder -Schnitzeln nach unten in den ringförmigen Raum und entlang der Oberfläche der granulären Komponente. Das bei der Bildung vorhandene Wasser hydratisiert die Pellets, was sich somit auf die Materialausdehnung und Abdichtung des ringförmigen Raums auswirkt. Schließlich wird ein Bentonit- oder Beton-Bentonit-Schlamm, der auch als "Mörtel" bezeichnet wird, und gewöhnlich gekennzeichnet ist durch eine schwache Tragekapazität, mittels Rüsselrohr oben über die halbfeste Kappe geleitet. Die Schachtkonstruktion wird dann gewöhnlich durch Aufbringen einer oberflächlichen Betonkappe fertig gestellt.
Die Konstruktion einer effizienten Bentonit-Kappe direkt oben über die (und durchgehend mit der) darunter liegende Granulat-Einheit kann durch ein Phänomen verkompliziert werden, das als "Brückenbildung" bezeichnet wird. Die Brückenbildung beinhaltet gewöhnlich ein "Verstopfen" der Bentonit-Pelletmassen innerhalb der oberen Strecken des ringförmigen Raums während ihrer Anwendung und ein Absinken durch den Raum. Dieser Prozess führt zur Bildung einer ineffizienten darüber positionierten Bentonit-Kappe, und diese ist nicht durchgehend mit der drunter liegenden granulären Oberfläche; eine solche hydraulische Lücke kann Wege erzeugen für den unkontrollierten Transport von kontaminierten Grundwässern von einem Grundwasserhorizont zum nächsten. Die Brückenbildung kann auf der Zugabe von Pellet in unangemessenen Mengen und in einer unangemessenen Rate, physikalisch eingeschränkten ringförmigen Räumen und/oder "rauen" Oberflächen entlang der Wand des angekündigten Bohrlochs beruhen, was ein glattes Absinken des granulären Bentonitmaterials einschränken kann.
Minimieren des Austritts aus Teichen, Wasserspeichern oder Lagunen: Die derzeitige Praxis zum Erzeugen einer durchlassarmen Unterwasser-Sperre entlang des Bodens von neu konstruierten (oder leeren) Teichen, Wasserspeichern oder Lagunen beinhaltet im Allgemeinen das Unterbringen einer elastischen Membranlage oder einer Schicht aus trockenem Bentonit (in Pulver-, Granulat-, Pellet- oder Schnitzel-Form) durchgehend über die untere Oberfläche, bevor Wasser oder Abwasser zugegeben wird.
Bei Bemühungen zur Minimierung des Austritts aus bereits gefüllten Teichen, Wasserspeichern oder Lagunen wird trockenes Bentonitmaterial gleichmäßig über die Wasseroberfläche über dem angestrebten Bodenbereich verteilt. Das Bentonitmaterial sinkt durch die Wassersäule nach unten, setzt sich entlang der Bodenoberfläche ab, hydratisiert und bildet eine Dichtung geringer Durchlässigkeit. Eines solche Dichtung kann auch durch Leiten eines Schlamm auf Bentonitbasis mittels Rüsselrohr durch die Wassersäule und über die Bodenfläche erzeugt werden. Die Erzeugung einer Dichtung angemessener Gleichförmigkeit und Dicke mit einem dieser Verfahren wird durch das allgemeine Fehlen von Steuerung während des Bentonitauftrags durch die Wassersäule beeinträchtigt, was primär zurückzuführen ist auf die unkontrollierte laterale Dispersion von Bentonitmaterial, insbesondere wenn es in Schlamm- oder Pulverformen aufgebracht wird.
Allgemeine Beschreibung diese AQUABLOK^(RTM)-Anwendungs-Verfahrens:
Auswirkung auf eine durchgehende Wasservorlage während der Rohrleitungs-Installation: Die Verwendung von AQUABLOK^(RTM) als Hinterfüllung geringer Durchlässigkeit und als Surrogat für technische Sickerverhinderungsringe während der Rohrleitungs-Installation ist allgemein in den 9 und 10 graphisch dargestellt. Sobald das Rohr 56 in einem Grabenaushub 58 verlegt wurde (oder durch eine Damm- oder Deichstruktur installiert wurde) und die Rohrabschnitte 60 und 62 physikalisch an der Verbindungsstelle 64 verbunden wurden, wird eine angemessene Menge an trockenen AQUABLOK^(RTM)-Teilchen auf durchgehende und gleichförmige Weise um die und über der Rohrleitung untergebracht. Das Produkt wird dann durch Wasserzugabe hydratisiert. Die aufgebrachte AQUABLOK^(RTM)-Masse dehnt sich nach dem Hydratisieren in allen Richtungen aus, so dass eine durchlassschwache und gleichförmige Dichtung 66 entlang der Rohroberfläche und in den verbundenen Rohrabschnitten gebildet wird; eine feste und gleichförmige Abdichtung wird ebenfalls entlang der Seitenwände des Grabens gebildet, was der Rohrinstallation zusätzliche Festigkeit verleiht. Wenn es bei einigen Projekten erforderlich ist, kann auch eine relativ magere zuschlagstoffreiche AQUABLOK^(RTM)-Formulierung verwendet werden, so dass in dem hinterfüllten Bereich zusätzliche physikalische Stabilität geschaffen wird, ohne dass die Fähigkeit des Produkts beeinträchtigt wird, dass es auch als effiziente hydraulische Sperre wirkt.
Auswirkung auf eine Wasservorlage in Grundwasser-, Öl- oder Salzwasser-Schächten: Die Verwendung von AQUABLOK^(RTM) während der Schachtkonstruktion ist allgemein in der 11 graphisch dargestellt. Insbesondere wird AQUABLOK^(RTM) zur Konstruktion der halbfesten und durchlassarmen Kappe 68 in dem ringförmigen Raum 70 eines Schachts 71 verwendet und wird direkt oben über der granulären Komponente 72, wie Sand, untergebracht. Die granuläre Komponente 72 ist innerhalb des gesiebten Abschnitts des Schachtsiebs 74 positioniert. Trockene AQUABLOK^(RTM)-Teilchen werden in den ringförmigen Raum 70 gegossen und genauso wie Bentonit-Pellets oder -Schnitzel hydratisiert. Die Mörtel-Komponente 76 auf Bentonitbasis kann je nach den standortspezifischen Bedingungen und Ziele für die Schachtkonstruktion ebenfalls ganz oder teilweise durch AQUABLOK^(RTM) ersetzt werden. Eine Schicht 78 aus Beton oder zusätzlichem Mörtel wird gewöhnlich oben auf der Mörtelkomponente 76 untergebracht. Die Schichten umgeben den Schachtmantel 80. Die 11 zeigt auch die Grundwasser-Druckfläche 82.
Minimierung des Austritts aus Teichen Wasserspeichern oder Lagunen: Die Verwendung von AQUABLOK^(RTM) bei der Minimierung des Austritts von Süßwasser- oder Salzwasserteichen, -Wasserspeichern oder -Lagunen ist allgemein in der 12 graphisch dargestellt. Insbesondere die 12 zeigt einen Oberflächenwasserkörper, wie einen Wasserspeicher 84, der von einem Damm oder einem Deich 86 umgeben ist. Eine durchlassarme Unterwasserabdeckung 88 wird erzeugt durch das durchgehende Aufbringen von AQUABLOK^(RTM) über die Bodenfläche vor dem Füllen oder durch das Aufbringen des Produkts durch eine bestehende Süßwasser- oder Salzwassersäule und über alle oder ausgewählte Abschnitte der Bodenfläche, wenn der Oberflächenwasserkörper bereits gefüllt ist. Die 12 zeigt Teilchen 90 von AQUABLOK^(RTM), das auf dem Boden des Speichers 84 auf das Substrat abgelassen wird, was relativ durchlässige Formationen, wie einen Sandsaum 94, umfassen kann.
Verbesserungen gegenüber gängigen Ansätzen:
Auswirkungen auf eine durchgehende Wasservorlage während der Rohrleitungs-Installation: AQUABLOK^(RTM) kann eine durchlassschwache und elastische durchgehende Abdichtung um die Rohrleitung schaffen. Die Verwendung von AQUABLOK^(RTM) als Haupt-Hinterfüllungskomponente eliminiert den Bedarf an arbeitsintensiver steigender Zugabe und Verdichtung des üblichen Bodenmaterials, und den potentiellen Schaden an der Rohrleitung, der bei den Verdichtungsverfahren auftreten kann. Die gleichförmigen Dehnungskräfte, die während der Produkt-Hydratisierung in dem Graben und gegen die äußeren Rohrwände erzeugt werden, erzeugen auch physikalisch stabile Bedingungen, insbesondere, wenn zuschlagstoffreiche Produktformulierungen aufgebracht wurden. Die Verwendung von AQUABLOK^(RTM) statt mehrfacher Sickerverhinderungsmanschetten während der Rohrleitungsinstallation in Gräben oder durch Dämme oder Deiche wäre auch ein sehr rentables und dennoch technisch realisierbarer Ansatz für die Rohrleitungsinstallation. Die um Rohrverbindungen erzeugte Abdichtung geringer Durchlässigkeit minimiert das Potential für ein Durchsickern und eine anschließende unterirdische Erosion; jegliches lokalisierte Durchsickern, das an Verbindungen oder anderen Rohrleitungs-Durchbrüchen entstanden ist, erhält hydratisierte und physikalisch ausgedehnte Bedingungen nahe dem Durchbruch, wie ein selbstheilendes Material aufrecht. Durch das Klima induzierte lokalisierte Brüche oder Risse im AQUABLOK^(RTM)-Material würden beim Tauen oder neuerlichen Benetzen wieder verschließen, so dass eine Abdichtung geringer Durchlässigkeit erhalten bleibt.
Auswirkung auf eine Wasservorlage in Grundwasser-, Öl oder Salzwasser-Schächten: Je nach stellenspezifischen Bedingungen, des Schacht-Designs und den Projekt-Anforderungen kann die Sinkgeschwindigkeit der AQUABLOK^(RTM)-Teilchen in dem ringförmigen Raum in Bezug auf diejenige von reinen Bentonit-Pellets oder -Schnitzeln erheblich gesteigert werden, und zwar durch Optimieren von Schlüsselvariablen, die mit dem Absinken in Zusammenhang stehen, (beispielsweise Teilchendichte, Durchmesser und Form) bei AQUABLOK^(RTM)-Design und -Formulierung. Die Verwendung eines solchen relativ dichten, bentonithaltigen Produktes zur Konstruktion halbfester Kappen minimiert die Brückenbildung während des Absinkens durch den ringförmigen Raum, was eine effizientere Unterbringung der reaktiven Bentonit-Komponente direkt oben auf der Sandeinheit ermöglicht, wodurch so eine durchgehende und effiziente Schachtdichtung erhalten wird. Relativ dichte AQUABLOK^(RTM)-Teilchen mit kleinerem Durchmesser können auch zur Unterbringung in besonders engen ringförmigen Räumen formuliert werden. AQUABLOK^(RTM) kann auch anstelle von oder in Kombination mit üblichem Mörtelmaterial verwendet werden, was sich auf eine Wasservorlage an beliebiger Stelle in einem Schacht auswirkt, wie es durch standortspezifische hydrologische und hydraulische Bedingungen, Schacht-Aufbau und spezifische Ziele bei der Schachtkonstruktion bestimmt wird.
Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von AQUABLOK^(RTM) anstelle von Bentonit-Pellets zur Konstruktion einer Schachtabdichtung ist, dass der Massestrom der Kontaminationen durch eine AQUABLOK^(RTM)-Kappe signifikant niedriger als durch eine reine Bentonit-Kappe ist. Die Anwesenheit undurchlässiger Zuschlagstoff-Kerne in üblichen AQUABLOK^(RTM)-Formulierungen verlängert effizient den Strömungsweg und erhöht anschließend die Wanderzeit für gelöste Kontaminationen, die durch das Bentonitmaterial diffundieren; keine solche Reduktion der Kontaminations-Wanderzeiten erfolgt in reinem Bentonit. Bei diesem zusätzlichen Vorteil von AQUABLOK^(RTM) lässt sich weniger Produkt zur Herstellung einer effizienten Dichtungskappe verwenden, als bei der Verwendung von reinem Bentonitmaterial für die Konstruktion von Schachtwänden.
Minimierung des Austritts aus Teichen Wasserspeichern oder Lagunen: Das einzigartige AQUABLOK^(RTM)-Design ermöglicht eine effiziente und kontrollierte Abgabe angemessener Mengen Bentonit und von anderen tongroßen Materialien gleichmäßig über die Bodenfläche, ungeachtet der Größe oder Tiefe des Süßwasser- oder Salzwasser-Körpers. Der größere Grad an Kontrolle während der Bentonitabgabe, verglichen mit dem relativ unkontrollierten Absinken vieler anderer Bentonit-haltiger Materialien, wird direkt umgesetzt in die Konstruktion räumlich durchgehender durchlassschwacher Unterwasser-Kappen mit einer angemessenen Gleichförmigkeit und Dicke.
Beispiel 4
Verwendung von AQUABLOK zur physikalischen Stabilisierung von Erosionsbekämpfungs-Produkten auf Betonblock-Basis in Fließgewässer-Umgebungen
Problembeschreibung:
Entlang einer Anzahl von künstlichen und natürlich vorkommenden Wasserstraßen können regelmäßig Starkströmungs-Bedingungen auftreten, wie bei Drainage-Gräben oder -Kanälen, nahe Düker-Einlässen und -Auslässen und in einigen Fluss-Umgebungen. Solche Bedingungen können zu signifikanten Unterspülungs- und Erosions-Verlusten der freiliegenden Bodensubstrate führen. Die Erosion von Basissubstraten kann anschließend auch zum Versagen des Beförderungssystems und in einigen Fällen zu einem schädlichen Aufbau von verdrängten und wieder abgelagerten Sedimenten an Stellen weiter stromabwärts führen.
Ein gängiger Ansatz zur Lösung des Problems:
Ein effizientes und allgemein verwendetes Verfahren zum Kanalschutz und zur Erosionsbekämpfung beinhaltet die Installation von ineinander greifenden und gegliederten Fertig-Betonblöcken (verschiedener Dicke, Form und Größe) entlang der Bodenfläche einer Wasserstraße. Eine Anzahl solcher technischen Erosionsbekämpfungs-Produkte ist kommerziell erhältlich, einschließlich Tri-Lock, Channel-Lock und Hydropave. Zur Erleichterung der Block-Installation und Erosionsbekämpfung an einigen Stellen können die Blöcke miteinander verkabelt werden, so dass man eine einzelne Einheit, oder Schicht über dem darunter liegenden Substrat erhält. Die Blöcke können so ausgelegt, gegossen und installiert werden, dass sie offene Räume oder Hohlräume innerhalb und zwischen den ineinandergreifenden Einheiten aufweisen. Solche offenen Räume schaffen ein Relief aus hydraulischen Drücken (wenn benötigt) und ermöglichen in einigen Fällen ein Vegetationswachstum über die bedeckten Bereiche (was wiederum die Betonschicht weiter stabilisiert). Für bestimmte Anwendungen können offene Räume in und zwischen den Blöcken auch minimiert werden, damit Sickerverluste minimiert werden, wie in den Fällen, bei denen die Blöcke zum Auskleiden von Wasserbeförderungsstrukturen, wie Aquädukten, verwendet werden.
Während der Block-Installation wird gewöhnlich ein Geotextil-Filtergewebe unter den Blöcken und über dem darunter liegenden Substrat untergebracht, obgleich ein offeneres Geogrid-Material ebenfalls statt der Geotextilie verwendet werden kann. Die Hauptfunktion der durchlässigen Geotextil- oder Geogrid-Komponente ist die Minimierung von Erosion des darunter liegenden Substrates, während der Wasserdurchtritt während der hydraulischen Stabilisierung des Wasserstraßensystems noch ermöglicht wird. Die Unterbringung der Geotextilie oder des Geogrids ermöglicht auch eine stabile Basis für die Betonschicht, insbesondere bei der Konstruktion oben über dem relativ weichen Substrat, wobei das Potential für signifikant verschiedenes Absinken unterhalb der ausgeübten Last besteht.
Je nach der spezifischen Weise ihres Einbaus kann die Verwendung eines kohäsiven Materials auf Tonmineralbasis als Komponente in Erosionsbekämpfungssystemen auf Blockbasis erheblich die Substraterosionsbeständigkeit steigern und/oder der Betonschichteinheit während der Starkströmungsereignisse Stabilität verleihen. Der Einbau eines kohäsiven durchlassschwachen Materials als unterliegende Dichtungsschicht minimiert auch stark die Sickerverluste aus Beförderungssystemen mit Betonlage. Die effiziente und kontrollierte Anwendung eines solchen kohäsiven Materials, insbesondere wenn eine Wassersäule oben über dem Substrat zugegen ist, kann jedoch logistisch problematisch sein, und insbesondere, wenn es über Weichsubstrat installiert wird.
Allgemeine Beschreibung dieses AQUABLOK^(RTM)-Anwendungs-Verfahrens:
AQUABLOK^(RTM) kann auf mehrere unterschiedliche Weisen in das Design von Erosionsbekämpfungssystemen auf Betonblockbasis eingebracht werden, die in Unterwasser-Wasserstraßen-Umgebungen installiert sind. Je nach standortspezifischen Bedingungen und Projekt-Zielen kann AQUABLOK^(RTM) (1) zwischen die Geotextil- oder Geogrid- und die Blockschichtkomponente eingebracht werden; oder (2) direkt zwischen die Blockschicht und das darunter liegende Substrat statt einer Geotextil- oder Geogrid-Komponente aufgebracht werden.
Verbesserungen gegenüber dem gängigen Ansatz:
Das AQUABLOK^(RTM)-Abgabesystem zur Beförderung von kohäsivem bentonitreichem Material zum Boden von überschwemmten Wasserstraßensystemen ermöglicht den Einbau einer kohäsiven Schicht in Erosionsbekämpfungssysteme auf Block-Basis. Der Einbau von AQUABLOK^(RTM) in System-Designs, wie oben allgemein beschrieben, kann die Gesamt-Effizienz dieses Verfahrens für die Kanalstabilisierung und Erosionsbekämpfung stark verbessern, und zwar entweder durch signifikantes Steigern der Haftung zwischen den Beton- und Geotextil- oder Geogrid-Komponenten (wo keine innen existiert) oder durch Steigern der Haftung zwischen Betonblöcken und dem darunter liegenden Substrat (wobei nur eine eingeschränkte Adhäsion existieren kann, beispielsweise wenn granuläre oder Substrate auf Schlickbasis beteiligt sind). Eine gesteigerte Haftung, wie sie durch Zugabe eines stark kohäsiven Materials gefördert, wird direkt umgesetzt in eine größere Erosionsbekämpfung sowie eine gesteigerte Stabilität des technischen Gesamtsystems. Die Installation realisierbarer Erosionsbekämpfungssysteme auf Blockbasis kann besonders rentabel sein, wenn AQUABLOK^(RTM) statt der teueren Geotextil- oder Geogrid-Komponente als kohäsive und stabile Nivellierungsschicht verwendet wird.
AQUABLOK^(RTM) kann bei der Konstruktion von Wasserbeförderungsstrukturen, in denen Sickerverluste minimiert werden müssen, zudem die Installation besonders durchlassschwacher (und zudem erosionsbeständiger) Systeme auf Blockbasis schaffen.
Schließlich können Hohlräume innerhalb und zwischen den Betonblöcken, wo das AQUABLOK^(RTM)-Material in einigen Anwendungs-Designs freiliegt, einen lebensfähigen Habitat zum Wachstum von Feuchtgebiet-Pflanzen und/oder benthischen Invertebraten-Organismen schaffen. Das Pflanzenwachstum innerhalb blockbedeckter Systeme kann auch durch Einbringen von Samen von Feuchtgebiet-Pflanzen und/oder Nährstoffen in die AQUABLOK^(RTM)-Formulierungen gefördert werden.
Das Prinzip und der Anwendungsmodus der Erfindung wurden anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Man beachte jedoch, dass die Erfindung auch auf andere Weise ausgeführt werden kann, als es hier spezifisch veranschaulicht und beschrieben ist, ohne dass man von ihrem Schutzbereich gemäß der Ansprüche abweicht.

Claims

Verfahren zur Behandlung eines kontaminierten Materials (32), das fließbare Stoffe enthält, umfassend das Ausbilden einer Abdeckung (30) geringer Durchlässigkeit über dem kontaminierten Material (32), so dass ein hydraulisch geschlossenes System geschaffen wird, und Behandeln des kontaminierten Materials (32) unterhalb der Abdeckung (30) durch zumindest einen Schritt aus Liefern einer Substanz mit einer Liefervorrichtung (36) zur Behandlung der Kontamination und Entfernen der fließbaren Stoffe von unterhalb der Sperre (36), wobei die Abdeckung (30) geringer Durchlässigkeit ausgebildet wird durch Aufbringen einer Anzahl hergestellter Verbundteilchen (10), und wobei das kontaminierte Material (32) umfasst ein ständig oder regelmäßig unter dem Wasser liegendes kontaminiertes Material (32), das im tiefen Wasser oder in Schwemmlandbereichen vorkommt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das kontaminierte Material (32) mit mindestens einem Prozess aus chemischer Behandlung, biologischer Behandlung und Immobilisierung der Kontaminationen behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Behandlung erfolgt durch Anliefern eines fließbarer Behandlungsstoffe in das kontaminierte Material (32).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (30) geringer Durchlässigkeit eine Sperrschicht ist und zusätzlich umfasst das Ausbilden einer durchlässigen Drainageschicht (42) unterhalb der Abdeckung (30) geringer Durchlässigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei erste Bereiche des kontaminierten Materials (32) abgedeckt werden mit einer Abdeckung (30) geringer Durchlässigkeit und zweite Bereiche des kontaminierten Materials überdeckt werden mit einem durchlässigen Material (48), so dass ein Schacht-Tor-System geschaffen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das durchlässige Material (48) hergestellt wird durch Vereinigen ein oder mehrerer Materialien aus sandgroßem Material, Tonmineral, tongroßem oder quasi-tongroßem Material, pozzolanartigem Material, nullvalentem Eisen, Aktivkohle und Mikroben.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das kontaminierte Material (32) mit einem biologischen Verfahren behandelt wird, umfassend eine pflanzliche Sanierung.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die pflanzliche Sanierung erfolgt durch das Wachsen lassen von Pflanzen, so dass ein Abbau oder eine Entfernung der Kontamination erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (30) als Habitat für benthische Organismen dient.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (30) als Substrat für das Wachsen lassen von Pflanzen dient.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (30) als eine Sperrschicht (30) ausgebildet wird und zudem umfasst das Ausbilden einer modifizierten Sperrschicht (54) über der Abdeckung (30), wobei die modifizierte Sperrschicht (54) so formuliert ist, dass sie ein Habitat bereitstellt für mindestens entweder Pflanzen oder benthische Organismen oberhalb des kontaminierten Materials (32).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (30) als Sperrschicht (30) ausgebildet ist und zudem umfasst das Ausbilden einer modifizierten Sperrschicht (54) zwischen der Abdeckung (30) und dem kontaminierten Material (32), wobei die modifizierte Sperrschicht (54) so formuliert ist, dass sie ein Pflanzenwachstum innerhalb des kontaminierten Materials fördert.