DE69013268T2 - In-Situ-Behandlung von Abwasser zur Vorbeugung von Grundwasserverschmutzung. - Google Patents
In-Situ-Behandlung von Abwasser zur Vorbeugung von Grundwasserverschmutzung.Info
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- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen gefertigten Artikel, der für die Eindämmung von Wasser über einen vorgegebenen Landbereich sowie für die Behandlung von Wasser von Nutzen ist, das den Eindämmungsbereich durchdringt wobei durch eine wasserrückhaltende Schicht des gefertigten Artikels dringendes Wasser gleichzeitig zum Entfernen bzw. Neutralisieren von einem oder mehreren wasserlöslichen Schmutzstoffen behandelt wird.
- Auf die Erdoberfläche wurden zur Bereitstellung einer wasserfesten Schicht verschiedene Polymere, quellbare Tonsorten und gefertigte Artikel aufgetragen, so daß eine stärkere Durchdringung von Wasser und gefährlichen oder giftigen Stoffen in die Erde vermieden wird und Teiche, Becken sowie Risiko- bzw. Giftmüll- Eindämmungsbereiche bereitgestellt werden. Gemäß dem vorausgehenden Patent Nr. 3,986,365 der Anmelderin wird in Wasser quellbarer Ton, wie zum Beispiel Bentonit, direkt auf die Erdoberfläche aufgetragen und festgepreßt. Darüber hinaus werden viele verschiedene mehrschichtige gefertigte Artikel, die wasserquellbaren Ton (z.B. Bentonit) enthalten, hergestellt, indem der in Wasser quellbare Ton an ein flexibles Folienmaterial geklebt und auf der Erdoberfläche angebracht wird, wobei nebeneinanderliegende mehrschichtige Artikel aneinanderstoßen oder sich überlappen. Beispiele für diese flexiblen Folienmaterialien, die angeklebten wasserquellbaren Ton enthalten, sind in den folgenden US- Patenten enthalten: Clem 4,467,015; Clem 4,501,788; McGroarty et al 4,693,923; Harriett 4,656,062 und Harriett 4,787,780.
- Eine weitere, in dem US-Patent von Blias Nr. 4,344,722 offenbarte wasserfeste Barriere wird in der Praxis errichtet, indem eine erste flexible, wasserdurchlässige Gewebeschicht aufgetragen wird, die eine Schicht aus pulverisiertem oder körnigem wasserquellbarem Ton bedeckt, und eine obere bzw. bedeckende Schicht des gleichen flexiblen, wasserdurchlässigen Gewebes darauf aufgetragen wird. Andere Patente, die die Verwendung von im wesentlichen wasserundurchlässigen Schichten für den Schutz einer Erdoberfläche offenbaren, sind u.a. die britischen Pacentbeschreibungen 1,059,363, 1,029,513 und 1,129,840.
- Gemäß dem vorhergehenden Patent der Ahmelderin Nr. 4,094,382 können wasserlösliche Industrieabfälle (insbesondere solche relativ hoher Konzentration) die Wasserdurchlässigkeit von wasserquellbarem Ton, wie zum Beispiel Bentonit, beträchtlich erhöhen. In Situationen, bei denen die wassersperrenden Eigenschaften eines wasserquellbaren Tons besonders von Bedeutung sind - d.h. wenn er zum Eindämmen eines stark verschmutzten Beckens, Teichs oder Risiko- bzw. Giftmüll-Eindämmungsbereichs verwendet wird - läßt der Ton häufig das Versickern einer beträchtlichen Menge der verunreinigten Lösung in den Boden zu, wodurch es gelegentlich zu einer Verunreinigung der wertvollen Grundwasservorräte kommt.
- Man hat bereits versucht, das Sickern von verschmutztem Wasser durch den wasserquellbaren Ton zu verhindern, damit die Schmutzstoffe nicht in die Grundwasservorräte gelangen. In dem US-Patent Nr. 4,084,382 der Anmelderin ist ein Beispiel für eine angestrebte Verbesserung der wassersperrenden Eigenschaften von wasserquellbarem Ton enthalten, wenn dieser einem Überstau von mit wasserlöslichen anorganischen Industrieschmutzstoffen verschmutztem Wasser ausgesetzt wird. In der WO 83/01204 wird ein Verfahren zur Vermeidung einer Freigabe organischer Schmutzstoffe beschrieben, umfassend die folgenden Schritte: Sammeln des organischen Abfalls auf einer Deponie; Eindämmen und Vermeiden einer Freigabe gefährlicher organischer Abfallstoff von der Deponie; und Sorbieren von fast allen gefährlichen organischen Abfallstoffen, die der Deponie entweichen, in einem Organoton, um eine Freigabe der gefährlichen organischen Abfallstoffe in die Umwelt größtenteils zu verhindern.
- Zusammengefaßt befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem gefertigten Artikel und einem Verfahren zur Rückhaltung und Behandlung von mit einem oder mehreren wasserlöslichen Schmutzstoffen verschmutztem Wasser, um die Schmutzstoffe im wesentlichen daran zu hindern, in die unter einem Wasserrückhaltebereich befindlichen Grundwasservorräte zu sickern. Der gefertigte Artikel und das erfindungsgemäße Verfahren umfassen die Verwendung eines wasserrückhaltenden Materials, z.B. ein in Wasser quellbarer Ton wie Bentonit, um die Eindringung des verschmutzten Wassers in den Boden zu reduzieren, sowie eine im Boden befindliche Behandlungsschicht aus einem Material, das einen oder mehrere im Wasser enthaltene wasserlösliche Schmutzstoffe adsorbieren, absorbieren, neutralisieren, deren Ionen austauschen und mit diesen reagieren kann, so daß ein beträchtlicher Teil der Schmutzstoffe aus dem Wasser entfernt wird und der Teil des rückgehaltenen Wassers, der durch die wasserrückhaltende Schicht dringt, bei weitem nicht mehr so verschmutzt ist.
- Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten gefertigten Artikel bzw. ein Verfahren für die Reduzierung der Eindringung von wasserlöslichen Schmutzstoffen in die Grundwasservorräte zu bieten.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Wasserrückhaltebereich für die Eindämmung und Behandlung von verschmutztem Wasser bereiftgestellt, umfassend eine wasserhaltende Erdvertiefung mit einem wasserdurchlässigen Erdboden; ein über dem Erdboden befindliches Schmutzstoff-Behandlungsmaterial, das in dem genannten Wasser befindliche Schmutzstoffe bei Kontakt behandeln kann, um die Konzentration der Schmutzstoffe in dem genannten kontaktierten Wasser zu reduzieren; eine über dem Schmutzstoff-Behandlungsmaterial befindliche Schicht aus wasserrückhaltendem Material und eine zwischen dem Schmutzstoff-Behandlungsmaterial und dem wasserrückhaltenden Material befindliche Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial, wobei das genannte wasserrückhaltende Material die Durchdringung von verschmutztem Wasser mit einer für die Behandlung durch das genannte Schmutzstoff-Behandlungsmaterial vorbestimmten Rate zuläßt und eine auf der Außenseite des wasserrückhaltenden Materials und des Schmutzstoff-Behandlungsmaterials befindliche Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial.
- Vorzugsweise ist das Schmutzstoff- Behandlungsmaterial eine strukturell stabile Schicht aus Behandlungsmaterial zwischen einer unteren und einer oberen Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial wobei sich die Schicht aus wasserrückhaltendem Material auf der oberen Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial befindet und darüber hinaus eine weitere Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial auf einer Oberseite der genannten Schicht aus wasserrückhaltendem Material umfaßt. Vorzugsweise befindet sich die Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial zwischen zwei Schichten aus wasserdurchlässigem Folienmaterial, wobei sich die Schicht aus wasserrückhaltendem Material zwischen zwei weiteren Schichten aus wasserdurchlässigem Folienmaterial befindet.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Eindämmen von verschmutztem Wasser in einem wasserrückhaltenden Erdbereich und zum Behandeln von Wasser geboten, das ein in der Nähe eines Erdbodenabschnitts des Wasserrückhaltebereichs befindliches wasserrückhaltendes Material durchdringt, so daß darin enthaltene Schmutzstoffe entfernt oder neutralisiert werden, wobei über dem Erdboden des Wasserrückhaltebereichs ein mehrschichtiger gefertigter Artikel angebracht wird, umfassend eine unter einer Schicht aus wasserrückhaltendem Material befindliche Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial und eine dazwischen gelegene Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial sowie eine Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial auf der Außenseite des wasserrückhaltenden Materials und des Schmutzstoff-Behandlungsmaterials, wobei das genannte Schmutzstoff-Behandlungsmaterial das verschmutzte Wasser behandeln kann, das das wasserrückhaltende Material durchdringt, um die Schmutzstoffkonzentration des durch das Schmutzstoff- Behandlungsmaterial fließenden Wassers zu reduzieren, und wobei das genannte wasserrückhaltende Material die Durchdringung von verschmutztem Wasser in einer für die Behandlung durch das genannte Schmutzstoff- Behandlungsmaterial vorbestimmten Rate zuläßt.
- Vorzugsweise umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte: Vorbereiten eines Schmutzstoff- Behandlungsmaterials als strukturell stabile Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial zwischen Gewebefolien und Vorbereiten eines wasserrückhaltenden Materials als strukturell stabile Schicht aus wasserrückhaltendem Material zwischen zwei anderen Gewebefolien, wobei das genannte wasserrückhaltende Material die Durchdringung des verschmutzten Wassers durch den Erdboden verlangsamt; Anbringen der Schicht aus Behandlungsmaterial über dem Erdboden und Anbringen der Schicht aus wasserrückhaltendem Material über der Behandlungsschicht zur Bildung des wasserrückhaltenden Erdbereichs, wobei das genannte Schmutzstoff-Behandlungsmaterial das verschmutzte Wasser behandeln kann, das das wasserrückhaltende Material durchdringt, um die Schmutzstoffkonzentration des durch das Schmutzstoff- Behandlungsmaterial fließenden Wassers zu reduzieren.
- Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein gefertigter Artikel bereitgestellt, der bei der Eindämmung und Behandlung von verschmutztem Wasser verwendet wird, umfassend ein Schmutzstoff- Behandlungsmaterial, das in dem genannten Wasser befindliche Schmutzstoffe bei Kontakt behandeln kann, um die Konzentration von Schmutzstoffen in dem genannten kontaktierten Wasser zu reduzieren; eine Schicht aus wasserrückhaltendem Material, wobei das genannte wasserrückhaltende Material die Durchdringung von verschmutztem Wasser in einer für die Behandlung durch das genannte Schmutzstoff-Behandlungsmaterial vorbestimmten Rate zuläßt eine zwischen dem Schmutzstoff-Behandlungsmaterial und dem wasserrückhaltenden Material befindliche Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial; und eine auf der Außenseite des wasserrückhaltenden Materials und des Schmutzstoff-Behandlungsmaterials befindliche Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial.
- Vorzugsweise befinden sich zwei Schichten aus wasserdurchlässigem Folienmaterial zwischen der genannten Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial und der genannten Schicht aus wasserrückhaltendem Material.
- Aus der vorliegenden Erfindung können sich einer oder mehrere der folgenden Punkte ergeben:
- (i) ein gefertigter Artikel und ein Verfahren zur Reduzierung der in einen Boden eindringenden Wassermenge und der in dem eindringenden Wasser enthaltenen Schmutzstoffmenge, wodurch die Qualität der Grundwasservorräte verbessert wird;
- (ii) eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Schmutzstoffen aus Wasser, wobei das Eindringen von Wasser in eine Erdoberfläche zunächst mit Hilfe eines wasserrückhaltenden Materials (z.B. ein in Wasser quellbares Material wie Bentonitton) erheblich verlangsamt wird und danach nur das Wasser zum Entfernen von einem oder mehreren Schmutzstoffen behandelt wird, das das wasserrückhaltende Material durchdringt;
- (iii) ein gefertigter Artikel und ein Verfahren zum Rückhalten von verschmutztem Wasser in einem Rückhaltebecken oder -teich sowie zum Verhindern, daß die Schmutzstoffe den Boden durchdringen, wobei das Wasser mit einem biologisch nicht abbaubaren wasserrückhaltenden Material eingedämmt wird (z.B. durch einen in Wasser ellbaren Ton), wodurch die Durchdringungsrate des verschmutzten Wassers erheblich verlangsamt wird, und das das wasserrückhaltende Material durchdringende Wasser mit einem Adsorber, Absorber, Ionenaustauschmaterial bzw. einem Reaktant für einen oder mehrere anorganische oder organische Schmutzstoffe im Wasser in Berührung kommt, so daß die Menge an Schmutzstoffen, die die Grundwasservorräte erreichen, erheblich reduziert wird.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein erfindungsgemäßer gefertigter Artikel eine wasserrückhaltende Schicht (z.B. aus in Wasser quellbarem Ton wie Bentonit), um eine Wassermenge in einem Erdrückhaltebereich zurückzuhalten, wodurch ein Wasserkörper eingedämmt wird, der einen oder mehrere wasserlöslichen Schmutzstoffe enthält. Der gefertigte Artikel bietet nicht nur die wassersperrenden Eigenschaften, sondern stellt auch ein Material bereit, das einen oder mehrere der wasserlöslichen Schmutzstoffe behandeln und einen oder mehrere Schmutzstoffe entfernen oder neutralisieren kann.
- Gemäß-einer bedeutenden Aufgabe der vorliegenden Erfindung werden unerwarteterweise nur die Schmutzstoffe aus dem Teil des rückgehaltenen Wassers von dem gefertigten Artikel und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung neutralisiert bzw. entfernt, der die wasserrückhaltende Schicht durchdringt so daß nur der Teil des rückgehaltenen Wassers zum Entfernen der unerwünschten Schmutzstoffe behandelt wird, der ein Problem darstellt - d.h. nur das Wasser, das die wasserrückhaltende Schicht durchdringt.
- Die wasserrückhaltende Schicht des Artikels und Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann aus jedem Material bestehen, das einen Wasserüberstau in einer gewünschten Durchdringungsrate rückhalten kann. Umweltrichtlinien setzen im allgemeinen ein Material mit einer Wasserdurchdringüngsrate von 1 x 10&supmin;&sup7; cm/Sek. oder weniger voraus. Geeignete Materialien sind u.a. Folienmaterialien und Gewebe mit der gewünschten Durchlässigkeit. Geeignete Gewebearten sind u.a. gewebte und ungewebte durchlässige Gewebearten aus Polypropylen, Polyester, Nylon, Propylenethylen, Copolymer, Polypropylen-Polyamid-Copolymer usw. Geotechnische Gewebearten werden infolge ihrer bakteriologischen und chemischen Widerstandsfähigkeit bevorzugt verwendet. Die Gewebestärke ist nicht von Bedeutung; solche Gewebearten sind gewöhnlich in einer Stärke von 3 bis etwa 30 Milli- Inch erhältlich.
- Weitere geeignete wasserrückhaltende Materialien sind u.a. eine Schicht aus wasserquellbarem Ton, wie zum Beispiel die in den hierin genannten vorausgehenden Patenten (Nr. 4,810,573, 4,733,989, 4,656,062, 4,534,926 und 4,534,925) der Anmelderin offenbarten Bentonit- Zusammensetzungen. Vorzugsweise wird eine Schicht aus einem wasserquellbaren Kolloid-Ton, wie zum Beispiel Bentonit, verwendet.
- Vorzugsweise ist der als wassersperrendes Material der erfindungsgemäßen Artikel zu verwendende Kolloid-Ton ein wasserquellbarer Kolloid-Ton, der in Anwesenheit von Wasser hydratisiert, d.h. er quillt in Anwesenheit von Wasser auf. Gemäß einer bedeutenden Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Kolloid- Ton um Bentonit. Vorzugsweise wird Natriumbentonit verwendet, der im wesentlichen ein hydratisierbarer Montmorillonitton des Typs ist, der im allgemeinen in den Black Hills von South Dakota und Wyoming zu finden ist. Dieser Ton enthält als Austauschion vorwiegend Natrium. Der gemäß dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verwendete Bentonit kann jedoch auch andere Katione enthalten, wie zum Beispiel Magnesium und Eisen. Es gibt Fälle, bei denen ein Montmorillonitton, der vorwiegend Kalziumione enthält, durch einen gut bekannten Prozeß mit der Bezeichnung "Peptisierung" in ein stark quellendes Natrium umgewandelt werden kann. Der bei dieser Erfindung verwendete Kolloid-Ton kann aus einem oder mehreren peptisierten Bentoniten bestehen. Der Kolloid-Ton kann auch zur Gruppe der dioktahedralen oder trioktahedralen Smektike oder zu Mischungen davon gehören; z.B. Beidellit, Nontronit, Hectorit und Saponit. Um den vollen Nutzen aus der voliegenden Erfindung zu ziehen, ist der Kolloid-Ton (z.B. Bentonit) gewöhnlich feinverteilt, wie dies bereits bei Wassersperrplatten u.a. bekannt ist (d.h. Korngröße von 150 bis 350).
- Gemäß einer bedeutenden Aufgabe der vorliegenden Erfindung weisen die Artikel der vorliegenden Erfindung neben den wassersperrenden Eigenschaften die Fähigkeit auf, einen oder mehrere wasserlösliche Schmutzstoffe aus dem Wasser, das die wasserrückhaltende Schicht durchdringt, neutralisieren oder entfernen zu können, um das den Boden durchdringende und in die möglicherweise unterhalb der Erdoberfläche vorhandenen Grundwasservorräte gelangende Wasser zu klären.
- Bei einigen der in Becken, Teichen und anderen Wasserrückhaltebereichen eingedämmten Abwässern vorwiegend enthaltenen Schmutzstoffe handelt es sich - insbesondere dann, wenn diese Wasserrückhaltebereiche Industrieabfälle enthalten - um Schermetallione und wasserlösliche organische Stoffe. Wasserunlösliche organische Stoffe - insbesondere solche aus Industrieabfällen - können problemlos entfernt werden, bevor die Industrieabwässer in den Wasserrückhaltebereich gegeben werden. In Fachkreisen ist bekannt, daß natürliche und synthetische Zeolithe einen beträchtlichen Teil der Schwermetallione aus einer Abwasserlösung entfernen können und daß organophiler Ton wasserlösliche organische Stoffe aus der Lösung entfernen kann. Nach dem Stand der Technik sollte die Entfernung dieser Stoffe aus den Abwasserströmen jedoch im Strom erfolgen, wobei der gesamte Abwasserstrom zur Entfernung dieser Stoffe behandelt wird. Angesichts der gewaltigen Industrieabwassermengen, die bei der Behandlung im Strom behandelt werden, muß das Behandlungsmaterial, z.B. Zeolith und/oder organophiler Ton, häufig ausgetauscht werden, da ein hohes Abwasservolumen durch die Zeolithe bzw. durch den organophilen Ton fließt, die diese Abwasserströme klären.
- Gemäß einer bedeutenden Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Schmutzstoffentfernungs- bzw. -neutralisierungsschicht, die Schmutzstoffadsorber, -absorber, -Ionaustauschmaterial, -Reaktanten oder Schmutzstoff-Neutralisierungsmaterial enthält, als separate Schicht unterhalb der Schicht aus wasserrückhaltendem Material vorgesehen, so daß zum Entfernen von Schmutzstoffen nur das Material behandelt wird, das die wasserrückhaltende Schicht vollständig durchdringt.
- Gemäß eines ahderen bedeutenden Vorzugs des gefertigten Artikels und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung weist das Volumen des in der wasserrückhaltenden Erdstruktur zurückgehaltenen verschmutzten Wassers mit der Verdunstung von Wasser in dem Wasserrückhaltebereich allmählich eine zunehmende Schmutzstoffkonzentration auf.
- Wird das in dem Wasserrückhaltebereich ruckgehaltene Wasser so schmutzig, daß das Wasserrückhaltevermögen des wasserquellbaren Tons nach einigen Monaten oder Jahren erheblich reduziert ist, so kann der gesamte Wasserrückhaltebereich zum Beispiel mit einem Silikat- Bindemittel (z.B. das hierin erwähnte US-Patent Nr. 2,837,872) verfestigt und zementiert werden und ein neuer Wasserrückhaltebereich mit einer sauberen Schmutzstoffentfernungsschicht und einer sauberen wasserquellbaren Tonschicht oder einer anderen Schicht aus wasserrückhaltendem Material gebildet und das Verfahren wiederholt werden. Alternativ kann das in dem Wasserrückhaltebereich zurückgehaltene konzentrierte, außergewöhnlich stark verschmutzte Wasser nach einigen Jahren aus dem Wasserrückhaltebereich gepumpt und in einer geeigneten Deponie entsorgt oder unter Anwendung eines Durchlaufverfahrens zur Entfernung von Schmutzstoffen im Strom behandelt und die Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (z.B. aus Zeolith und/oder organophilem Ton) und die Schicht aus wasserrückhaltendem Material können entfernt und ersetzt werden.
- Gemäß einer anderen bedeutenden Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann das Schmutzstoff- Neutralisierungs- bzw. Entfernungsmaterial, das gemäß Fig. 1 mit dem in Wasser quellbaren Ton vermischt ist oder gemäß Fig. 2 als separate Schicht geliefert wird, jedes Material sein, das die Schmutzstoffe zum Entfernen (z.B. durch Insolubilisierung) oder Neutralisieren (die Schmutzstoffe bleiben wasserlöslich) adsorbiert, absorbiert, deren Ionen austauscht oder mit ihnen reagiert, und die Toxizität der Schmutzstoffe reduziert bzw. die Schmutzstoffe entfernt, die vom Boden unterhalb des Wasserrückhaltebereichs absorbiert wurden.
- Schmutzstoffe, die in dem im Wasserrückhaltebereich von Fig. 1 und 2 rückgehaltenen Wasser enthalten sind, können mit den folgenden Absorptionsmitteln entfernt bzw. neutralisiert werden: Absorptionsfasern wie zum Beispiel mikrokristalline Zellulose; Palygorskit-Ton; auf einer Absorptionsfaser oder einem anderen Absorptionsmittel oder -material absorbiertes Zink-Rinzinoleat; amorphes Silikapulver; synthetisches Kalziumsilikat; Polyolefin- Zellstoff; Natrium-Aluminosilikat (z.B. Natriumzeolith) Multodextran; Natriumsilika-Aluminat. Solche Ansorptionsmittel können als separate Schicht unterhalb der Schicht aus wasserrückhaltendem Material eingesetzt oder in die Schicht aus wasserabsorbierender Tonzusammensetzung gemischt werden (vorzugsweise homogen). Weitere Materialien, die Schmutzstoffe entfernen bzw. neutralisieren können, sind u.a. Adsorptionsmittel wie z.B. mikrokristalline Zellulose; Zusammensetzungen auf der Basis von Silika-Hydrogel; Palygorskit, synthetisches Natrium-Magnesiumsilikat; synthetisches Kalziumsilikat; Siliziumdioxid; säureaktivierter Ton; Kohlenstoff, Aktivkohle, z.B. Aktivkohle; Diatomeenerde; Fullererde; Zeolith. Genau wie Absorptionsmittel oder andere Behandlungsmaterialien, können Adsorptionsmittel als separate Schicht eingesetzt oder mit der Schicht aus wasserquellbarem Ton vermischt werden. Um sicherzustellen, daß die Grundwasservorräte nicht von Wasser, das durch die Schicht aus wasserrückhaltendem Material und die Schicht aus Behandlungsmaterial gelangt, verunreinigt wird, kann der Schicht aus Behandlungsmaterial ein Algizid, ein antimikrobieller Wirkstoff, ein Bakterizid, ein Desinfektionsmittei und/oder ein Fungizid zugefügt werden, so daß schädliche Algen, Bakterien oder Pilze nicht in die Grundwasservorräte gelangen. Geeignete Materialien sind Phenol, Zink-Undecylenat N.F.; Azetyl- Tyridiniumchlorid N.F.X.III usw.
- Geeignete Ionenaustauschmaterialien sind u.a. sulfoniertes Polystyrol (zu etwa 1% bis 20% quervernetzt); sulfonierter Phenolharz; Phenol-Methylen- Sulfonsäureharz; Zellulose-Alkylsulfonsäureharz; sulfonierte Kohle; quervernetzte Acryl- und Methacrylpolymere und -Copolymere; Phenol- Phosphonsäureharz; Aluminiumsilikat; Zirkoniumphosphat; Zirkoniumwolframat, Zirkoniummolybdat; carboxylierte Zellulose wie z.B. Carboxymethylcellulose; quervernetzte Trimethyl-Benzyl-Ammoniumpolystyrolmatrix wie z.B. quervernetzter DOWEX- und AMBERITE-Harz; Dimethylhydroxyethyl-Benzyl-Ammoniumpolystyrol wie z.B. DOWEX und ZEOLEX; Phenolharzmatrix-Kondensationsprodukte wie z.B. IMACS-3, LEWATIT MN und WOFATIT L165; Aminopolystyrol; aminierte Polyacrylpolymere und - copolymere; aminierte Phenolharz-Kondensationsprodukte wie z.B. AMBERLITE IR-48 und DUOLITE A-7; Epoxidpolyaminharz; Zirkoniumoxidgel; Aminoethylzellulose; Diethylaminoethylzellulose; Epoxidpolyamin; Aminopolystyrol und aminierter Phenolharz, wie z.B. DUOLITE A-2.
- Als Adsorptionsmittel, Absorptionsmittel, Ionenaustauschmaterial und/oder Reaktant und/oder Neutralisierungsmittel wird bevorzugt natürlicher oder synthetischer Zeolith und/oder organophiler Ton verwendet. Bei organophilem Ton handelt es sich im allgemeinen um einen Montmorillonitton, der mit einem quartären Amin reagiert wurde, damit er gegenüber orgabischen Schmutzstoffen hydrophil und absorptionsfähig ist.
- In Fachkreisen ist organophiler Ton ein sehr bekanntes Material. Am häufigsten wird Alkylammoniumbentonit, Alkylarylammoniumbentonit und Alkylarylammoniumhektorit mit etwa 8 bis 32 Kohlenstoffatomen und mit geraden oder verzweigten Ketten verwendet. Polare Aktivierungsmittel (gelegentlich auch als polare Dispergiermittel bezeichnet) können je nach Trockengewicht des organophilen Tons in einer Menge von etwa 10% bis 40% in dem organophilen Ton enthalten (absorbiert) sein, um die Trennung von Tonplättchen für eine bessere Absorption von organischen Schmutzstoffen zu fördern. Geeignete polare Aktivierungsmittel sind u.a. Aceton, wäßriger Methylalkohol oder wäßriger Ethylalkohol, z.B. 75-98 Gew.-% Methylalkohol oder Ethylalkohol und 2-25 Gew.-% Wasser; und Propenkarbonat. Selbstverständlich kann jeder organophile Ton, der organische Schmutzstoffe absorbieren kann, die in einem Becken, Teich oder anderen Abwasserschmutzstoffbereich enthalten sind, als organophiler Ton gemäß den Prinzipien dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung verwendet werden.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung sind alle Zeolithe geeignet, die in der Lage sind zu absorbieren, zu adsorbieren, zu erhitzen mit Ionenaustausch, und die in einer Menge im Wasser vorhanden sind, die die Zeolithschicht erreicht. Im allgemeinen werden Zeolithe wegen ihrer Fähigkeit zum Natriumionenaustausch aus dem Zeolith gegen Schwermetallionen im Abwasser eingesetzt. Zum Beispiel eignet sich synthetischer Zeolith Na-A hervorragend für die Entfernung von Pb&spplus;², Ag&spplus;, Cu&spplus;², Cd&spplus;², Zn&spplus;², Co&spplus;², Ni&spplus;² und Mn&spplus;² (dabei nimmt die Wirksamkeit der Reihe nach ab). Für die Entfernung von Cd&spplus;² und La&spplus;³ werden die synthetischen Zeolithe Na-X und Na-Y verwendet.
- Zum Anreichern von natürlichem Zeolith werden gewöhnlich Na, K und/oder Ca verwendet, so daß der Ionenaustausch effektiver ist und mehr Schwermetalle ausgetauscht werden. Natürliche Zeolithe wie das natriumausgetauschte Klinoptilolit (Na&sub6; (AlO&sub2;) &sub6; (SiO&sub2;) 30.24 H&sub2;O) können ebenfalls Schwermetallione entfernen (dabei nimmt die Wirksamkeit der Reihe nach ab) : Pb&spplus;², NH&sub4;&spplus;, Ba&spplus;², Cu&spplus;², Cd&spplus;², Sr&spplus;², Zn&spplus;², CO&spplus;², Ni&spplus;² und Hg&spplus;². Andere geeignete natürliche Zeolithe und anderen natürliche Mineralien sind u.a. Tobermorit, Hydroxylapatite usw.
- Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
- Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Artikels, umfassend separate Schichten aus einem in Wasser quellbaren Ton und einem unteren Schmutzstoffentfernungsmaterial wie z.B. Zeolith oder organophiler Ton;
- Fig. 2 eine der Abbildung von Fig. 1 ähnliche Ansicht einer anderen Ausgestaltung des Artikels der vorliegenden Erfindung, umfassend eine Schicht aus einem wasserrückhaltenden Material, wie z.B. Bentonit, und zwei Schmutzstoffentfernungsschichten, die sich unter dem wasserrückhaltenden Material befinden,
- Fig. 3 eine Seitenansicht des Artikels von Fig. 1, der in einer Tanklagerumgebung installiert ist, um im Falle eines Tanklecks eine Verunreinigung des Grundwassers zu verhindern.
- Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung des gefertigten Artikels der vorliegenden Erfindung (im allgemeinen mit 12 gekennzeichnet), der sich oberhalb einer Erdoberfläche 13 und unterhalb eines Rückhaltebeckens bzw. -teichs 14 befindet, um eine Verunreinigung des Grundwassers zu verhindern. Das Rückhaltebecken bzw. der Rückhalteteich 14 weist gewöhnlich eine Vertiefung in einer Erdoberfläche auf und kann unmittelbar unterhalb der verunreinigten Flüssigkeit 18 eine Erdschicht 16 umfassen, so daß ein Bruch bzw. eine Beeinträchtigung des mehrschichtigen gefertigen Artikels der vorliegenden Erfindung vermieden wird. Im allgemeinen ist die Erdschicht 16 bei der Gestaltung des Rückhaltebeckens bzw. -teichs jedoch in bezug auf die Vermeidung einer Grundwasserverunreinigung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung.
- Der mehrschichtige gefertigte Artikel 12 umfaßt eine wasserdurchlässige obere Schicht aus gewebtem oder ungewebtem textilem Material 26 und eine zweite Schicht aus einem wasserquellbaren Kolloidton (z.b. Bentonit) 28 sowie eine untere Schicht aus Schmutzstoff- Behandlungsmaterial 30, die sich unmittelbar unter der Schicht aus wasserquellbarem Kolloidton 28 befindet. Die Schicht aus wasserquellbarem Kolloidton 28 und die Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial 30 werden durch eine untere Schicht aus gewebtem bzw. ungewebtem textilen Material 32 zusammengehalten. Zwischen der Schicht aus wasserquellbarem Material 28 und der Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial 30 befindet sich eine Schicht aus gewebtem bzw. ungewebtem textilen Material 34. Das textile Material 32 und 34 ist wasserdurchlässig. Die Schicht aus wasserquellbarem Kolloidton 28 quillt bei Kontakt mit Wasser auf und stellt eine wasserrückhaltende Schicht bereit. Der durch die Tonschicht 28 gelangende Teil des Schmutzwassers wird durch die Behandlungsschicht 30 zum Neutralisieren bzw. Entfernen von Schmutzstoffen behandelt, so daß das vollständig durch den gefertigten Artikel 12 und in die Grundwasservorräte gelangende Wasser nicht den Wasservorrat verunreinigt. Bei Bedarf kann auf das textile Material 26 eine oberste Schicht aus wasserundurchlässigem Folienmaterial - z.B. Polyethylen hoher Dichte (nicht abgebildet) - als wasserundurchlässige Zusatz- bzw. Sicherheitsschicht aufgetragen werden.
- Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des mehrschichtigen gefertigten Artikels (im allgemeinen mit 14 gekennzeichnet), umfassend eine wasserdurchlässige obere Schicht aus gewebtem oder ungewebtem textilem Material 36, eine Schicht aus wasserquellbarem Kolloidton, wie z.B. Bentonit 38, und zwei Schichten aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial, die sich unterhalb der Kolloidtonschicht 38 zur Neutralisierung bzw. Entfernung von zwei verschiedenen Schmutzstoffen befinden, die in dem verunreinigten Wasser 18 enthalten sind, wie z.B. eine Zeolithschicht 40 und eine organophile Tonschicht 42. Die wasserrückhaltende Schicht 38 und die Schmutzstoff-Behandlungsschichten 40 und 42 werden durch eine untere Schicht aus gewebtem oder ungewebtem textilem Material 44 strukturell zusammengehalten, wobei sich aus Herstellungsgründen zusätzliche Schichten aus textilem Material 46 und 48 dazwischen befinden können. Die Textilschichten 36, 44, 46 und 48 sind wasserdurchlässig.
- Gemäß einer anderen bedeutenden Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung (siehe Fig. 3) kann der in Fig. 1 bzw. 2 gezeigte mehrschichtige gefertigte Artikel in der Umgebung eines Tanklagers eingesetzt werden, so daß aus Tanks ausgelaufene Flüssigkeit, einschließlich Materialien, die nicht in die Grundwasservorräte gelangen sollen, neutralisiert bzw. entfernt werden kann, bevor sie das Grundwasser 50 erreicht (siehe Fig. 3). Dabei befindet sich der gefertigte Artikel von Fig. 1, der im allgemeinen mit 12 gekennzeichnet ist, unterhalb einer vier Zoll dicken Steinschicht 52 und oberhalb einer Schicht aus natürlicher Erde 54, die das Grundwasser 50 von dem gefertigten Artikel 12 der vorliegenden Erfindung trennt. Ausgelaufene Flüssigkeit, die durch die Steindeckschicht 52 und durch eine zusätzliche Erdschicht 56 gelangt wird von dem gefertigten Artikel 12 über dem Grundwasser zurückgehalten. Schmutzwasser, das durch die wasserrückhaltende Schicht 28 gelangt, wird von der Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial 30 zum Neutralisieren bzw. Entfernen der Schmutzstoffe behandelt, bevor das Wasser das Grundwasser 50 erreicht.
Claims (18)
1. Wasserrückhaltebereich für die Eindämmung und
Behandlung von verschmutztem Wasser (18) umfassend eine
wasserhaltende Erdvertiefung mit einem
wasserdurchlässigen Erdboden (13); ein über dem Erdboden
befindliches Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30), das
in dem genannten Wasser befindliche Schmutzstoffe bei
Kontakt behandeln kann, um die Konzentration der
Schmutzstoffe in dem genannten kontaktierten Wasser zu
reduzieren; eine über dem Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial befindliche Schicht aus
wasserrückhaltendem Material (28) und eine zwischen dem
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) und dem
wasserrückhaltenden Material (28) befindliche Schicht aus
wasserdurchlässigem Folienmaterial (34), wobei das
genannte wasserrückhaltende Material (28) die
Durchdringung von verschmutztem Wasser mit einer für die
Behandlung durch das genannte Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial (30) vorbestimmten Rate zuläßt; und
eine auf der Außenseite des wasserrückhaltenden Materials
(28) und des Schmutzstoff-Behandlungsmaterials (30)
befindliche Schicht aus wasserdurchlässigem
Folienmaterial (32, 36).
2 Wasserrückhaltebereich nach Anspruch 1, wobei das
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) eine strukturell
stabile Schicht aus Behandlungsmaterial zwischen einer
unteren und einer oberen Schicht aus wasserdurchlässigem
Folienmaterial (32, 34) ist und wobei sich die Schicht
aus wasserrückhaltendem Material (28) auf der oberen
Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial befindet
und darüber hinaus eine weitere Schicht aus
wasserdurchlässigem Folienmaterial (26) auf einer
Oberseite der genannten Schicht aus wasserrückhaltendem
Material umfaßt.
3. Wasserrückhaltebereich nach Anspruch 2, wobei sich
die Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial zwischen
zwei Schichten aus wasserdurchlässigem Folienmaterial
befindet und wobei sich die Schicht aus
wasserrückhaltendem Material zwischen zwei weiteren
Schichten aus wasserdurchlässigem Folienmaterial
befindet.
4. Wasserrückhaltebereich nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei das Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) ein
Zeolith oder ein organophiler Ton ist.
5. Wasserrückhaltebereich nach Anspruch 4, wobei das
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) ein mit einem
quaternären Amin reagierter Montmorillonit-Ton ist, wobei
der quaternäre Amin den Montmorillonit-Ton organische
Verbindungen adsorbieren bzw. absorbieren läßt.
6. Wasserrückhaltebereich nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei das Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) aus einer
Gruppe bestehend aus einem Schmutzstoff-Adsorber, einem
Schmutzstoff-Absorber, einem Schmutzstoff-Reaktanten,
einem Schmutzstoff-Ionenaustauschmaterial und einem
Schmutzstoff-Neutralisationsmittel ausgewählt wird.
7. Wasserrückhaltebereich nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
wasserrückhaltende Material (28) aus einem in Wasser
quellbaren Ton besteht.
8. Wasserrückhaltebereich nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
wasserdurchlässige Folienmaterial (34) eine Gewebefolie
umfaßt.
9. Wasserrückhaltebereich nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
wasserrückhaltende Material (28) eine
Wasserdurchlässigjkeit von 1 x 10&supmin;&sup7; cm/Sek. oder weniger
aufweist.
10. Verfahren zum Eindämmen von verschmutztem Wasser
(18) in einem wasserrückhaltenden Erdbereich und zum
Behandeln von Wasser, das ein in der Nähe eines
Erdbodenabschnitts des Wasserrückhaltebereichs
befindliches wasserrückhaltendes Material durchdringt, so
daß darin enthaltene Schmutzstoffe entfernt oder
neutralisiert werden, wobei über dem Erdboden des
Wasserrückhaltebereichs ein mehrschichtiger gefertigter
Artikel angebracht wird, umfassend eine unter einer
Schicht aus wasserrückhaltendem Material (28) befindliche
Schicht aus Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) und
eine dazwischen gelegene Schicht aus wasserdurchlässigem
Folienmaterial (34) sowie eine Schicht aus
wasserdurchlässigem Folienmaterial (32, 36) auf der
Außenseite des wasserrückhaltenden Materials (28) und des
Schmutzstoff-Behandlungsmaterials (30), wobei das
genannte Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) das
verschmutzte Wasser behandeln kann, das das
wasserrückhaltende Material (28) durchdringt um die
Schmutzstoffkonzentration des durch das Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial (30) fließenden Wassers zu
reduzieren, und wobei das genannte wasserrückhaltende
Material (28) die Durchdringung von verschmutztem Wasser
in einer für die Behandlung durch das genannte
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial vorbestimmten Rate
zuläßt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend die folgenden
Schritte: Vorbereiten eines Schmutzstoff-
Behandlungsmaterials als strukturell stabile Schicht aus
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial zwischen Gewebefolien
und Vorbereiten eines wasserrückhaltenden Materials als
strukturell stabile Schicht aus wasserrückhaltendem
Material zwischen zwei anderen Gewebefolien, wobei das
genannte wasserrückhaltende Material die Durchdringung
des verschmutzten Wassers durch den Erdboden verlangsamt;
Anbringen der Schicht aus Behandlungsmaterial über dem
Erdboden und Anbringen der Schicht aus
wasserrückhaltendem Material über der Behandlungsschicht
zur Bildung des wasserrückhaltenden Erdbereichs, wobei
das genannte Schmutzstoff-Behandlungsmaterial das
verschmutzte Wasser behandeln kann, das das
wasserrückhaltende Material durchdringt um die
Schmutzstoffkonzentration des durch das Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial fließenden Wassers zu reduzieren.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) ein Zeolith oder
ein organophiler Ton ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial (30) ein mit einem quaternären Amin
reagierter Montmorillonit-Ton ist, wobei der quaternäre
Amin den Montmorillonit-Ton organische Verbindungen
adsorbieren bzw. absorbieren läßt.
14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das
Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30) aus einer Gruppe
bestehend aus einem Schmutzstoff-Adsorber, einem
Schmutzstoff-Absorber, einem Schmutzstoff-Reaktanten,
einem Schmutzstoff-Ionenaustauschmaterial und einem
Schmutzstoff-Neutralisationsmittel ausgewählt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei
das wasserrückhaltende Material (28) aus einem in Wasser
quellbaren Ton besteht.
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das
wasserrückhaltende Material (28) eine
Wasserdurchlässigkeit von 1 x 10&supmin;&sup7; cm/Sek. oder weniger
aufweist.
17. Gefertigter Artikel zur Verwendung bei der
Eindämmung und Behandlung von verschmutztem Wasser,
umfassend ein Schmutzstoff-Behandlungsmaterial (30), das
in dem genannten Wasser befindliche Schmutzstoffe bei
Kontakt behandeln kann, um die Konzentration von
Schmutzstoffen in dem genannten kontaktierten Wasser zu
reduzieren; eine Schicht aus wasserrückhaltendem Material
(28), wobei das genannte wasserrückhaltende Material die
Durchdringung von verschmutztem Wasser in einer für die
Behandlung durch das genannte Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial vorbestimmten Rate zuläßt; eine
zwischen dem Schmutzstoff-Behandlungsmaterial und dem
wasserrückhaltenden Material befindliche Schicht aus
wasserdurchlässigem Folienmaterial (34); und eine auf der
Außenseite des wasserrückhaltenden Materials (28) und des
Schmutzstoff-Behandlungsmaterials (30) befindliche
Schicht aus wasserdurchlässigem Folienmaterial (32, 26).
18. Gefertigter Artikel nach Anspruch 17, wobei sich
zwischen der genannten Schicht aus Schmutzstoff-
Behandlungsmaterial und der genannten Schicht aus
wasserrückhaltendem Material zwei Schichten aus
wasserdurchlässigem Folienmaterial befinden.
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