DE69520676T2

DE69520676T2 - Verfahren zum in-sito und ex-sito dekontaminieren von böden und/oder rückständen, in dem horizontal-radial-fliesstechnik und reinigungsmittel kombiniert werden

Info

Publication number: DE69520676T2
Application number: DE69520676T
Authority: DE
Inventors: Marc-Antoine Pelletier
Original assignee: EXPERTISES ENVIRONNEMENTALES S
Current assignee: EXPERTISES ENVIRONNEMENTALES S
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2015-06-29
Also published as: EP0767710A1; GB9412997D0; EP0767710B1; AU700648B2; CA2193850C; CA2193850A1; AU2783295A; WO1996000624A1; DE69520676D1; ATE200436T1; DK0767710T3; US5885203A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Dekontaminierung oder Entgiftung von Erdreich und/oder Rückständen wie zum Beispiel Abfälle von Petroleumprodukten, Erzabfälle aus dem Bergbau, radioaktive Rückstände, Metalle, kontaminierte Schlämme, usw.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Kontaminiertes Erdreich und kontaminierte Rückstände sowie dieses Erdreich und diese Rückstände durchsickerndes Grundwasser stellen für unsere Industriegesellschaft ein Problem dar. Das Ausheben, Umpflügen und Bedecken von kontaminiertem Erdreich oder kontaminierten Rückständen sowie das Pumpen des kontaminierten Wassers für eine weitere Behandlung in Behandlungsanlagen wurden in der Vergangenheit zur Lösung dieses Problems eingesetzt. Diese Verfahren nehmen Zeit in Anspruch, sind mühsam und werden gewöhnlich mit hohen Kostenaufwand ausgeführt. Verfahren zur in-situ-Entgiftung wurden vorgeschlagen, wobei sich diese Verfahren dem Problem mit praktischeren und billigeren Lösungen zuwenden.
Sehr viel Arbeitsaufwand wurde für die Dekontaminierung von Erdreich, das flüchtige kontaminierende Stoffe enthält, aufgewendet. Diese Technologien verwenden Einrichtungen zum Einspritzen von Luft in Erdreich, wobei die Luft notfalls erwärmt sein kann. Kontaminierende Stoffe mit einer Affinität gegenüber Gasen beziehungsweise einem gasförmigen Fluid werden dadurch mitgeführt und mittels Vakuum mit dem gleichen Niveau durch unverzügliches Absaugen oder auf einem höheren Niveau gesammelt, wenn Luft in eine auf Wasser gesättigte Zone eingespritzt wird. Das Wasser wird in diesem Falle als ein Medium eingesetzt, das die geeignete aufsteigende Bewegung der durch Luft geförderten kontaminierenden Stoffe ermöglicht. Falls die Umgebung, in die Luft eingespritzt wird, nicht mit Wasser gesättigt ist, kann ebenso ein hydraulischer Gradient erzeugt werden, um die Richtung der durch Luft geförderten kontaminierenden Stoffe zu bestimmen. Diese Technologien sind in den U. S. -Patenten mit den Nummern US-A-4,832,122 US-A-5,193,934, US-A-5,221,159, US-A-5, 244, 310, US-A-5, 271, 693, US-A-5, 389, 267, US-A-5,395,950 und US-A-5,403,119, und in der internationalen Patentanmeldung WO-A-94/05604 beschrieben.
Das U. S. -Patent US-A-5,398,756 und die internationale Patentanmeldung WO-A-95/01232 setzen elektrischen Strom ein, um die Bewegung der ionischen kontaminierenden Stoffe zu einer Behandlungszone zu leiten. Die mit Wasser gesättigte Umgebung oder ein Wassergradient kann angewendet werden, um für die geeignete Richtung der kontaminierenden Stoffe zu sorgen.
Andere Verfahren der in-situ-Entgiftung sind in den internationalen Patentanmeldungen WO-A-95/00208, WO-A-94/25191 und WO-A-94/23857 und in den U. S. -Patenten US-A-4,850,745, US-A-5,302,286 und US-A-5,316,751 offenbart. Diese Verfahren richten sich auf wasserlösliche oder in Wasser suspendierbare kontaminierende Stoffe. Diese Verfahren verwenden ein Einspritzen von Wasser, um die kontaminierte Stelle oder die Rückstände vollständig zu versenken, ein Einspritzen von Wasser, welches über die kontaminierte Stelle gepumpt wird, oder Wasser, das von einem gesättigten höheren Niveau (vados) herabfließt und des weiteren durch die Stelle hindurch zu einem an einem niederen Niveau installierten Sammelsystem hindurchsickert. Entgiftungsmittel wie etwa Bakterien können zu dem eingespritzten Wasser hinzugegeben werden oder können in der Nähe des Sammelsystems, welches eine Behandlungszone wird, angeordnet werden. Falls einheimische beziehungsweise indigene Bakterien zugegeben werden, um zur Dekontaminierung beizutragen, können die Entgiftungsmittel zur Unterstützung des Wachstums und der Aktivität der Mikroorganismen Nährstoffe und/oder Sauerstoff sein.
Die tJS-A-4,832,122 beschreibt ein System zur Entfernung flüchtiger kontaminierender Stoffe aus einer unter der Oberfläche liegenden Wassersäule. Das System umfasst auf einer Seite einen eingelassenen Behälter zum Einspritzen eines Fluids und auf der anderen Seite einen eingelassenen Behälter zum Sammeln des eingespritzten Fluids zusammen mit den flüchtigen kontaminierenden Stoffen. Das Fluid verflüchtigt die kontaminierenden Stoffe, welche damit dann durch den eingelassenen Extraktionsbehälter hindurch befördert werden. Die Einspritz- und Extraktionsbehälter sind bevorzugt horizontale eingelassen Behälter, die entsprechend unter und über der Wassersäule angeordnet sind. Das Fluid kann Luft, ein weiteres Gas oder ein Gas und eine Flüssigkeitsmischung in Abhängigkeit vom Typ des kontaminierenden Stoffes sein. Das Fluid kann ebenso vorgewärmt sein, um die Verflüchtigung zu erleichtern. Die Behandlung der flüchtigen kontaminierenden Stoffe kann durch Filtration, Verbrennung, Dispersion in der Atmosphäre oder dergleichen durchgeführt werden.
Die WO-A-93/11307 schlägt ein Verfahren zur Behandlung von Ortboden vor. Gemäß diesem Verfahren wird ein perforiertes Leitungssystem in den oberen Teil der zu behandelnden verunreinigten Bodenschicht eingebettet. Das Leitungssystem kann ein einheitliches Leitungssystem oder ein aus mehreren Durchflusskreisen gemachtes Leitungssystem sein. Verunreinigte Flüssigkeit und Grundwasser werden durch das Leitungssystem gesammelt. Auf die gleiche Weise wird das Leitungssystem verwendet, um ein Behandlungs- und/oder Reinigungsmittel oder reines Wasser der verunreinigten Bodenschicht zuzuführen.
Die DE-A-41 00 758 offenbart die Entfernung von Schadstoffen und insbesondere von Schwermetallen aus Erdreich. Diese Verfahren umfasst die Kultivierung von Pflanzen, welche die Schadstoffe aufnehmen und diese im Pflanzenkörper speichern können. Die Pflanzen werden dann eingebracht und behandelt, so dass die Schadstoffe entfernt werden und die unschädliche Biomasse dann für andere Zwecke eingesetzt wird. Ein Vorteil ist, dass gleichzeitig mit der Schadstoffentfernung nützliche organische Substanzen und Energie erzeugt werden. Ebenso ist das Verfahren umweltfreundlich.
Die meisten dieser Entgegenhaltungen beschreiben Verfahren, welche sich auf eine spezielle Kategorie von kontaminierenden Stoffen, flüchtigen oder wasserlöslichen Stoffen, richten. Falls wasserlöslich kontaminierende Stoffe das Ziel sind, begünstigen diese Verfahren keine lange Aufenthaltszeit des Wassers im Erdreich, um eine Stelle mit gesättigtem Wasser vorzusehen, die für eine umfassende Wirkung der Entgiftungsmittel günstig ist, sofern die Stelle nicht vollständig versenkt vorliegt oder kontaminiertes Wasser über eine Stelle mit geringer Porosität (wobei jedoch die Porosität nicht homogen sein kann) und zu einer Behandlungszone oder einem Reaktor hin gesammelt werden kann. Das Pumpen des kontaminierten Wassers hat den Nachteil, dass kontaminierende Stoffe nicht effizient zu der Behandlungszone transportiert werden können und ein wesentlicher Teil davon an der Stelle verbleibt, oder dass mehrmalige Schritte des Einspritzens, Durchsickerns, Aufbrechens, Sammelns und Rückführung notwendig sind, um effizient die kontaminierenden Stoffe zu der Behandlungszone zu befördern. Wenn Pflanzen aus ästhetischen Zwecken wachsen oder sie als Entgiftungsmittel beitragen sollen (da sie Metall und radioaktive Substanzen hyperakkumulieren können), kann ein geeignetes Wasserniveau nicht sorgfältig geregelt und eingehalten werden, um ihr optimales Wachstum und ihre optimale Aktivität zu fördern. Anwendern bleibt nur eine Wahl: das Wachstum von Wasserpflanzen, die nach Möglichkeit an einer vollständig versenkten Stelle wachsen können. Falls ein Verfahren ohne Versenken eingesetzt wird, kann das Einspritzen und Durchsickern von Wasser kontaminierende Stoffe von den Pflanzen für die Entgiftung fortbefördern, während keine optimalen Bedingungen für das Wachstum und die Aktivität geschaffen werden.
Es gibt zweifellos Bedarf an einem effizienteren und vielseitigeren Verfahren zur Durchführung einer Dekontaminierung, die erzielt werden könnte, falls das Niveau des Wasserstands an der Stelle sorgfältig geregelt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird ein System zur Durchführung einer Dekontaminierung eines Körpers eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands bereitgestellt, welches das Folgende umfasst:
(a) einen Satz voneinander beabstandeter, flusserzeugender Elemente zur Erzeugung eines dekontaminationseffektiven, horizontalen Flusses in dem Körper;
(b) einen Satz nicht niveaugleicher Sensoren zur Messung mindestens eines mit dem dekontaminations-effektiven Fluss zusammenhängenden Parameters; wobei diese Sensoren jeweils in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene liegen, die zwischen zwei nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen des Satzes und im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen liegt; und
(c) Einrichtung zur Regelung des dekontaminationseffektiven Flusses in dem Körper im Zusammenhang mit dem gemessenen Parameter.
Ebenso wird erfindungsgemäß ein System zur Durchführung einer in-situ-Dekontaminierung eines Körpers eines kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands bereitgestellt, welches das Folgende umfasst:
(a) ein unter der Oberfläche liegendes Leitungsnetz, das eine Vielzahl seitlich voneinander beabstandeter fluiddurchlässiger Leitungsrohre umfasst;
(b) mit dem unter der Oberfläche liegenden Leitungsnetz verbundene flusserzeugende Einrichtungen zur Erzeugung eines Flusses mindestens eines dekontaminationseffektiven Fluids in dem Körper eines kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands;
(c) einen unter der Oberfläche liegenden Satz nicht niveaugleicher Sensoren zur Messung mindestens eines fluidbezogenen Parameters, wobei diese Sensoren jeweils in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene liegen, die zwischen zwei nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren und im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren liegt;
(d) Einrichtungen zur Regelung des Durchflusses des dekontaminations-effektiven Fluids in dem Körper im Zusammenhang mit dem gemessenen Parameter.
Es wurde erkannt, dass ein Satz nicht niveaugleicher Sensoren, die jeweils in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene liegen, die zwischen zwei nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren und im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von diesen beiden nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren liegt, eine genaue Überwachung des dekontaminationseffektiven Flusses und deshalb eine präzise Regelung des Dekontaminierungsverfahrens erlaubt.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen:
- umfasst der unter der Oberfläche liegende Satz nicht niveaugleicher Sensoren eine im Allgemeinen vertikale, lineare Matrix von Sensoren;
- werden der Boden und die Seiten des Körpers des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands im Wesentlichen versiegelt;
- umfassen die flusserzeugenden Einrichtungen (a) Einrichtungen zur Einspritzung des dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz hindurch, und (b) Einrichtungen zur Entnahme des dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz hindurch;
- ist das dekontaminations-effektive Fluid eine dekontaminations-effektive Flüssigkeit und die flusserzeugenden Einrichtungen umfassen (a) Einrichtungen zur Einspritzung der dekontaminations-effektiven Flüssigkeit in den Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz hindurch, (b) Einrichtungen zur Entnahme der dekontaminations-effektiven Flüssigkeit aus dem Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz hindurch, falls der gemessene Parameter anzeigt, dass ein Austausch oder eine Ergänzung der Flüssigkeit erforderlich ist, und (c) Einrichtungen für die Haltung der dekontaminations-effektiven Flüssigkeit in dem Körper des kontaminierten fluiddurchlässigen Gegenstands, unter der Regelung der flussdurchlässigen Einrichtungen, bis der gemessene Parameter anzeigt, dass ein Austausch oder eine Ergänzung der Flüssigkeit erforderlich ist;
- ist das dekontaminations-effektive Fluid ein gasförmiges und/oder flüssiges Fluid;
- liegen die seitlich voneinander beabstandeten, fluiddurchlässigen Leitungsrohre in einer im Allgemeinen horizontalen Ebene und die seitlich voneinander beabstandeten, fluiddurchlässigen Leitungsrohre sind im Allgemeinen parallel zueinander
- ist das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz in einen ersten Leitungsnetzbereich und in einen zweiten Leitungsnetzbereich unterteilt, wobei die flusserzeugenden Einrichtungen das Folgende umfassen: (a) Einrichtungen zur Einspritzung des dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch entweder den ersten oder den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch, und Einrichtungen zur Entnahme des dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch den anderen Bereich des ersten und zweiten Leitungsnetzbereichs hindurch;
(b) Einrichtungen zur Einspritzung des dekontaminationseffektiven Fluids in den Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch sowohl den ersten als auch den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch; und
(c) Einrichtungen zur Entnahme des dekontaminationseffektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch sowohl den ersten als auch den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch;
- liegen sowohl der erste als auch der zweite Leitungsnetzbereich in dem Körper des kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands (a) im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau oder (b) auf unterschiedlichen Niveaus;
- umfasst der Körper eine Deckschicht aus Erdreich zur Bewachsung mit Pflanzen, was zur Dekontamination des Körpers beiträgt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Verfahren zur Dekontaminierung eines Körpers eines kontaminierten flussdurchlässigen Gegenstands, welches durch das erfindungsgemäße System ausgeführt wird.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt umfasst dieses Verfahren die folgenden Schritte:
Erzeugen eines dekontaminations-effektiven Flusses in dem Körper durch einen Satz voneinander beabstandeter, flusserzeugender Elemente;
Messen mindestens eines mit dem dekontaminationseffektiven Fluss zusammenhängenden Parameters, wobei auf einer Vielzahl unterschiedlicher Fühler-Niveaus und in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene gemessen wird, die zwischen zwei nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen des Satzes und im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen liegt; und
Regeln des dekontaminations-effektiven Flusses in dem Körper im Zusammenhang mit dem gemessenen Parameter. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist das Verfahren ein in-situ-Verfahren und umfasst die folgenden Schritte:
Installieren eines unter der Oberfläche liegenden Leitungsnetzes, das eine Vielzahl seitlich voneinander beabstandeter, fluiddurchlässiger Leitungsrohre umfasst; und
Erzeugen eines Flusses mindestens eines dekontaminations-effektiven Fluids in dem Körper eines kontaminierten, fluiddurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz hindurch;
Messen mindestens eines mit, dem Fluid zusammenhängenden Parameters, wobei auf einer Vielzahl unterschiedlicher Fühler-Niveaus und in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene gemessen wird, die zwischen zwei nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren und im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren liegt; und
Regeln des Flusses des dekontaminations-effektiven Fluids in dem Körper im Zusammenhang mit dem gemessenen Parameter.
Die objektiven Vorteile und anderen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden nicht einschränkenden Beschreibung von deren bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, die nur zum Zwecke der Veranschaulichung mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen angegeben sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Stelle für Erzabfälle aus dem Bergbau, in die ein erfindungsgemäßes Dekontaminierungssystem eingebaut ist.
Fig. 2a ist eine Draufsicht auf: eine Anordnung des Dekontaminationssystems mit vier Einheiten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2b ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Ausschnitt von zwei Einheiten der Anordnung des Dekontaminationssystems mit vier Einheiten aus Fig. 2a.
Fig. 2c ist eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts der Front der Anordnung des Dekontaminationssystems mit vier Einheiten aus Fig. 2a, die entlang der Linie 2c-2c genommen wurde.
Fig. 3 zeigt eine Sequenz von Flüssigkeits- und Gasmodi, die in einer einzelnen Dekontaminationseinheit abwechselnd betrieben werden, wobei während des Flüssigkeitsmodus die Stelle in flüssiger Phase vorliegt und Sauerstoff durch Mikroorganismen verbraucht wird, wohingegen der CO&sub2;-Gehalt ansteigt.
Fig. 4a ist eine Draufsicht auf eine abgegrenzte Stelle im Wassermodus (Flüssigkeitsphase aus Fig. 3).
Fig. 4b ist eine Querschnittsansicht von der Front der Stelle aus Fig. 4a, die entlang der Linie 4b-4b genommen worden ist, wobei sie eine Vielzahl von Sensoren (wie etwa piezoelektrische, CO&sub2;-Mess-, O&sub2;-Mess-, Nährstoff- Mess-, radiometrische, thermometrische, photometrische Sensoren und dergleichen) zeigt, die auf unterschiedlichen vertikalen Niveaus angeordnet sind.
Fig. 4c ist ein Querschnittsansicht von der Front, die entlang der Linie 4c-4c der Fig. 4a genommen worden ist, wobei sie zeigt, dass die Messsensoren aus Fig. 4b in der Mitte zwischen zwei nebeneinander liegenden sekundären Leitungsrohren angeordnet sind, und wobei sie hydrodynamische und aerodynamische Sensoren zeigt, die unter und über einem Hauptleitungsrohr angeordnet sind, um die Flüssigkeitsbewegung beziehungsweise die Gasbewegung zu messen, in der die Stelle vollständig versenkt vorliegt und eine Feineinstellung des Flüssigkeitsniveaus erforderlich ist, aber nur die Flüssigkeitsbewegung erfasst wird.
Fig. 5a ist eine Draufsicht auf die abgegrenzte Stelle aus Fig. 4a, 4b und 4c im Luftmodus (Gasphase aus Fig. 3).
Fig. 5b ist eine Querschnittsansicht von der Front, die entlang der Linie 5b-5b aus Fig. 5a genommen worden ist.
Fig. 5c ist eine Querschnittsansicht von der Front, die entlang der Linie 5c-5c aus Fig. 5a genommen worden ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein spezielles Beispiel eines kontaminierten Erdreichs und/oder Rückstands, welches/welcher mit Hilfe der vorliegenden Erfindung aufbereitet werden könnte, sind Erzabfälle aus dem Bergbau.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dekontaminierungssystems in Bezug auf eine Anwendung bei Erzabfällen im Bergbau beschrieben, soll dies nicht als eine Beschränkung der Verwendung der vorliegenden Erfindung auf diese spezielle Anwendung interpretiert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, sitzt die Stelle auf einer natürlichen undurchlässigen Schicht 100. Im Beispiel der Fig. 1 ist die Stelle durch das Hinzufügen einer Geomembran 102 an ihren Seitenwänden abgegrenzt.
Die Fluide werden als erstes aus einem Frischwasserbehälter oder -Speicher 2 gepumpt und über ein Pumpenrohr 3 in eine Apparatestation transportiert, in der Säuren oder Basen zugegeben werden.
In dem erfindungsgemäßen Dekontaminierungssystem wird ein Spül-/Ableitungssystem 101 mit horizontalem Radialfluss von dem Typ eingesetzt, der in den U. S. -Patenten mit den Nummern US-A-4,890,955, US-A-4,948,294 und US-A-5,020,567 beschrieben ist, und aus einem undurchlässigen Hauptleitungsrohr 4 und einer Serie von fluiddurchlässigen, zum Beispiel perforierten, Nebenleitungsrohren 5 besteht, die senkrecht mit dem Hauptleitungsrohr 4 verbunden sind. Im Allgemeinen wird Wasser durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz 101 der horizontalen Leitungsrohre hindurch zirkuliert, und das Niveau des Wasserstands wird durch Überwachung eines horizontalen Radialflusses in der Stelle geregelt. Ein horizontaler Radialfluss ist unterschiedlich und vielseitiger und erfordert viel weniger Druck und Regelung äls der vertikale Radialfluss (eingebaute Behälter) aus dem Stand der Technik, um das Wasser einheitlicher in dem Erdreich zu dispergieren, wenn der Spülmodus betrieben wird. Genauer gesagt ist eine Luke 6 geschlossen, falls das Fluid aus der Apparatestation 1 in die Stelle eingespritzt wird. Falls das Fluid aus der Stelle entnommen wird, ist die Luke 6 offen. Ein horizontaler Radialfluss ermöglicht eine effizientere und einheitlichere Reduktion des Wasserniveaus im Ableitungsmodus, falls ein Wasserüberschuss abgeleitet werden soll.
Das Öffnen und Schließen der Luke 6 wird durch eine Regelungskammer 9 durchgeführt, welche mit dem Hauptleitungsrohr 4 und den Nebenleitungsrohren 5 zur Regelung der Zugabe und Ableitung von Wasser bezüglich dem Bedarf einer speziellen Anwendung in Verbindung steht. Die Regelungskammer 9 besteht aus zwei Hohlkammern 10 und 12. In dem in Fig. 1 veranschaulichten Beispiel ist die Kammer 10 eine Wassersäulenregelung, die Wasser vom Fluidsensor 8 empfängt. Der Sensor 8 ist in der Mitte zwischen zwei nebeneinander liegenden Nebenleitungsrohren 5 angeordnet. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bezieht sich die Mitte zwischen zwei Nebenleitungsrohren 5 auf eine im Allgemeinen vertikale Ebene, die zwischen zwei nebeneinander liegenden Nebenleitungsrohren 5 und im Wesentlichen von diesen zwei Nebenleitungsrohren mit gleichem horizontalem Abstand angeordnet ist.
Wie in dem vorstehend erwähnten U. S. -Patent US-A-4,890,955 beschrieben ist, ist der Sensor 8 mit der Regelungskammer 9 verbunden, um eine automatische Zugabe oder Entnahme von Wasser zu steuern. Die Wassersäulenregelung 10 enthält eine Schwimmervorrichtung 11, deren Bewegung, die durch das vom Sensor 8 wahrgenommene Fluidniveau gesteuert wird, das Öffnen oder Schließen der Luke 6 mittels einer Rolle und einem Seil 105 betätigt, die am oberen Ende und zwischen den Hohlkammern 10 und 12 angeordnet sind. Obwohl andere Messeinrichtungen in der internationalen Patentanmeldung WO-A-94/23857 offenbart sind, sind diese Messeinrichtungen innerhalb der Spül-/Ableitungs-Leitungsrohre angeordnet, um nur die Ausstoßmenge an Wasser zu regeln und nicht um das reale Wasserstandsniveau zu messen, im Gegensatz zu den Sensoren, die für den Betrieb der Erfindung bevorzugt eingesetzt werden.
Das Einspritzen und die Entnahme von Fluiden kann durch eine Bedienungsperson nach einer bestimmten Zeit oder wenn ein begrenzender Parameter der Reaktion mit anderen Messeinrichtungen gemessen wird (zum Beispiel einem pH- Sensor (nicht gezeigt)) durchgeführt werden.
Fluide werden entnommen und in die Umgebung beziehungsweise Umwelt (wenn sie als frei von kontaminierenden Stoffen gemessen worden sind) oder in ein Ausgleichsbecken (zum Beispiel 17 in den Fig. 2a und 2b) gepumpt, in dem es getestet und bei Bedarf geändert wird, bevor es in die Stelle zurückgeführt wird oder in einen Vorratsspeicher oder einen zweiten Sumpf zurückgeführt wird, falls eine weitere Behandlung wie etwa eine Abtrennung und Rückgewinnung von gesammelten Metallen notwendig ist.
Eine Schicht aus einem anbaufähigen Erdreich kann zur Bedeckung der Stelle hinzugefügt werden und Pflanzen (nicht gezeigt) können auf dieser Stelle wachsen. Pflanzen können verwendet werden, um Metalle und radioaktive Substanzen zu hyperakkumulieren. Das Wasserniveau kann auf ein optimales Niveau eingestellt werden, um das Pflanzenleben und -Wachstum zu unterstützen.
Piezometrische Sensoreinrichtungen (schematisch als piezometrische Stäbe 104 dargestellt) oder andere Sensoreinrichtungen können als Ersatz für oder zusätzlich zu den Sensoren (siehe 8 in Fig. 1) wie in dem U. S. -Patent US-A-4,890,955 beschrieben mit unterschiedlichen vertikalen Niveaus, aber immer in der Mitte zwischen zwei Nebenleitungsrohren 5, angeordnet sein, um die Eigenschaften und Gehalte der Fluide während der Dekontaminierung, in der die Fluide periodisch eingespritzt und entnommen werden, zu überwachen.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen eine Anordnung mit mehreren Einheiten, die insbesondere zum Wachstum von auslaugenden Bakterien und zur Entfernung von flüchtigen Schadstoffen angepasst sind.
Bezugnehmend auf die Fig. 2a, 2b und 2c ist eine Apparatestation 1 für zwei Einheiten vorgesehen; wobei diese Station 1 ein Ausgleichsbecken 17 zum Belüften und Ausgleichen/Ergänzen der wässrigen Komponenten umfasst, bevor die Flüssigkeiten zu dem System zurückgeführt werden. Jede Einheit besitzt ihre eigene Regelungskammer 9, die aus einer Wassersäulenregelung 10 und einer damit verbundenen Hohlkammer 12 besteht. Die Pumpeinrichtung 14 für die Flüssigkeiten ist zwischen zwei nebeneinander liegenden Regelungskammern 9 angeordnet. Falls die Flüssigkeiten aus einer Einheit entnommen werden, werden sie zu der benachbarten Einheit oder dem Ausgleichsbecken 17 hin gepumpt. Im Gasmodus wird Gas durch die Pumpeneinrichtungen 15 für Gas hindurch und durch den gleichen Kreislauf der Spül-/Ableitungs-Leitungsrohre 4 und 5 hindurch gepumpt. Bei Entnahme des Gases, wird das gesammelte, mit flüchtigen Schadstoffen beladene Gas durch eine Trennung an Kohlenstofffiltern 16 (oder eine BCITM Vorrichtung kann eingesetzt werden) dekontaminiert. Dekontaminiertes Gas oder Luft wird dann in die Umwelt zurückgeführt oder zur Belüftung des Beckens 17 verwendet.
Der Vorteil einer Anordnung mit mehreren Einheiten ist, dass sie aufeinanderfolgende dekontaminierende Gas- /Flüssigkeitsmodi vorsieht, die abwechselnd betrieben werden. Auf diese Weise wird das Flüssigkeitsvolumen, falls es nicht zufriedenstellend frei von kontaminierenden Stoffen ist, nicht in die Umwelt, sondern in eine weitere benachbarte im Flüssigkeitsmodus vorliegende Einheit zurückgeführt. Die abwechselnden Gas-/Flüssigkeitsmodi erlauben die Versorgung von lebenden auslaugenden Organismen. Pflanzen und Bakterien bedürfen einer Umgebung, die ihr Leben und ihre Aktivität unterstützt, wobei die Umgebung zweckdienlich überwacht und durch Änderung der Sauerstoffanreicherung, Nährstoffe, Temperatur und des pH-Wertes geregelt wird.
Der Wechsel zwischen Gas- und Flüssigkeitsmodi wird in Fig. 3 besonders veranschaulicht. Falls der Flüssigkeitsmodus betrieben wird, verbrauchen die zugegebenen lebenden Organismen, die zur Dekontaminierung beitragen, Sauerstoff und setzen CO&sub2; frei. Falls die Sauerstoffkonzentration am entsprechenden Sensor die unterste vorbestimmte Grenze erreicht, werden die Flüssigkeiten entnommen und in die Ausgleichstation oder die Trennstation und/oder zu einer benachbarten Einheit, die zur Aufnahme von Flüssigkeiten bereit ist, gepumpt, und der Gasmodus wird durchgeführt. Die eingespritzte Luft kann einen doppelten Zweck haben: Belüften der Stelle für die Anpassung des Bedarfs der lebenden Organismen (insbesondere Pflanzen und Bakterien) und eine Beladung mit flüchtigen kontaminierenden Stoffen, die eine hohe Affinität zu gasförmigen Fluiden aufweisen. Fig. 3 zeigt, dass der Sauerstoffgehalt als ein Ergebnis des Einspritzens und des Absaugens zur Aufbereitung dieser besonderen kontaminierenden Stoffe schwankt. Im Gasmodus gelangen die Flüssigkeiten, die vorher entnommen worden sind, zum Ausgleichsbecken und/oder der benachbarten Einheit, die gerade den Gasmodus beendet hat und deshalb für den Einsatz im Flüssigkeitsmodus bereit ist.
Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen genau einen Einbau einer Einheit im Wassermodus. Die Gasmesseinrichtungen 18 sind inaktiviert (weiß dargestellt). Hydrodynamische Messeinrichtungen 8 sind unter dem Hauptleitungsrohr 4 angeordnet, da in diesem besonderen Fall die Stelle versenkt wird und nur die Flüssigkeitsbewegung wahrgenommen wird. Andere Sensoren 19 sind gezeigt, um verschiedene Parameter wahrzunehmen. Fig. 4c zeigt insbesondere, dass die Messeinrichtungen nichtniveaugleiche Messeinrichtungen sind und dass alle Messeinrichtungen in der Mitte zwischen zwei nebeneinander liegenden Nebenleitungsrohren 5 angeordnet sind. Wieder bezieht sich die Mitte auf eine im Allgemeinen vertikale Ebene, die zwischen zwei nebeneinander liegenden horizontalen Nebenleitungsrohren 5 und im Wesentlichen mit gleichem horizontalen Abstand von den zwei nebeneinander liegenden Rohren 5 angeordnet ist.
Die Fig. 5a, 5b und 5c zeigen die gleiche Einheit wie in Fig. 4 dargestellt ist, aber im Luftmodus, Aerodynamische Messeinrichtungen 18 sind aktiv, während die hydrodynamischen Messeinrichtungen 8 inaktiv sind (weiß abgebildet).
Das mit Messeinrichtungen verbundene Verfahren des horizontalen Radialflusses wird in der Erfindung verwendet, um Fluide (flüssig oder gasförmig) gemeinsam oder der Reihe nach zuzuführen und zu entnehmen, so dass eine optimale Umgebung geschaffen wird, in der dekontaminierende Mittel vorhanden sind oder hinzugegeben werden und für eine bestimmte Zeitdauer gehalten werden. Mit der wertvollen Hilfe von Messeinrichtungen können Reaktionsparameter (zum Beispiel, Verweilzeit, Luft- und/oder Wassersättigung, pH-Wert, Nähstoffgehalte, Konzentration der dekontaminierenden Mittel, Substratabbau, Temperatur, Sauerstoffverbrauch und -Gehalt, CO&sub2;- und Metaboliterzeugung und Dekontamination) optimal geregelt werden. Deshalb kann eine Reihe von Sensoren in der Stelle angeordnet sein. Die einzige Bedingung ist, dass diese Sensoren in einer mittleren Position zwischen zwei nebeneinander liegenden horizontalen Rohren eingebaut sind, um dem horizontalen Radialflussmuster der Fluide Rechnung zu tragen. Sobald ein Sensor einen Grenzwert für einen gegebenen Parameter anzeigt, werden die Fluide, abwechselnd mit anderen Fluiden oder nicht, auf eine solche Weise entnommen, zugegeben und in das System zurückgeführt, dass das System am besten funktioniert. Die Fluidentnahme kann automatisch oder durch eine Bedienungsperson durchgeführt werden.
Die Wahl der Entgiftungsmittel (oberflächenaktive Mittel, Chelate, Enzyme, Substrate, Salze, Puffer, Basen, Säuren, Vitamine, Mikroorganismen, Pflanzen, usw.) wird durch den Typ des zu entfernenden kontaminierenden Stoffes bestimmt. Das Entgiftungsmittel kann einheimisch beziehungsweise indigen oder exogen sein. Einheimische Bakterien können unter optimalen Bedingungen in einer durch das vorliegenden Verfahren erzeugten geregelten Umgebung arbeiten. Exogene Bakterien können ebenso zu dem Spülwasser zusammen mit Nährstoffen, Puffern und anderen Chemikalien zugegeben werden. Beispiele von bakteriellen Mitteln, welche zu dekontaminiertem Erdreich zugegeben werden könnten, sind solche, die unter den Marken BACTA-PUR (verkauft von Aquaresearch Ltd., P. O. Box 689, Derby Line, VT 05830, U. S. A.) und AUGMENTED BIORECLAMATION (ABR) (verkauft von Sybron Chemicals Inc., Birmingham, New Jersey, U. S. A., oder solche, die unter verschiedenen Marken von Kiseki, 44th Avenue S. -E., Calgary, Alberta, Kanada, T20 4 · 4) verkauft werden). Die Umgebung von einheimischen oder exogenen bakteriellen Mitteln wird optimal durch Überwachung und Änderung des Reaktionsmediums geregelt, was durch das vorliegende Verfahren geschaffen wird. Das vorliegende Verfahren kann zur Regelung der Säureerzeugung und/oder Unterstützung der Säurestärke hinsichtlich der Metallrückgewinnung eingesetzt werden.

BEISPIEL: Säureneutralisation:

Falls das erste angestrebte Ziel die Säureregelung ist, wird der pH-Wert des gepumpten Wassers mit Hilfe eines Alkali eingestellt. Ca(OH)&sub2; ist zum Beispiel gegenüber Natriumbasen auf Grund seiner Unschädlichkeit gegenüber der Umwelt besonders bevorzugt. Kommt das Wasser in Kontakt mit den Erzabfällen aus dem Bergbau, wird die Säure neutralisiert, wodurch sich ein Gipspräzipitat bildet, und ebenso Metallionen in der Form von Metallhydroxiden präzipitiert werden. Mit der Zeit sollten die Präzipitate den gesättigten Permeabilitätskoeffizienten und die Porosität der Ablagerung senken, welche zur graduellen Bildung einer undurchdringlichen Masse beiträgt. Dieses Phänomen wird zuerst in den am meisten leitenden Bereichen beobachtbar sein und wird sich über die gesamte Ablagerung ausbreiten. Dem Wasser stromaufwärts in die Erzabfälle aus dem Bergbau folgend, wird der pH-Wert der Ablagerung und seiner Abwässer dort ansteigen, wo das Wasser mit dem zugegebenen anbaufähigem Erdreich in Kontakt steht, um einen Wert zu erreichen, der mit der Umwelt und dem Pflanzenwachstum verträglich ist (siehe zum Beispiel 103 in Fig. 1).
Falls lösungsvermittelnde, dispergierende oder oberflächenaktive Mittel zur Desorption der Ionen aus dem Erdreich verwendet werden, sind Pflanzen insbesondere zur Mobilisierung dieser Ionen geeignet. Das Niveau des einzuhaltenden Wasserstands ist derart, dass ein optimales Pflanzenwachstum erlaubt wird. Das Oberflächenwasser wird in ein weiteres kleines Becken geleitet, um gepumpt, analysiert und eingestellt zu werden, bevor es in das System zurückgeführt wird.

BEISPIEL: Metallrückgewinnung durch Ansäuern:

Falls das zweite angestrebte Ziel eine Metallaufbereitung aus Erzabfällen aus dem Bergbau ist, sollte ein Ansäuerungsschritt vorgeschaltet werden, bevor die Säurestärke durch Alkalizugabe geregelt wird. Wasser wird auf die Oberfläche des Beckens gepumpt und zu den Spülleitungsrohren 4 und 5 durchsickern gelassen. Die am Ausgang des Hauptleitungsrohres 4 platzierte Regelungskammer 9 wird zur Regelung des Niveaus des Grundwasserspiegels verwendet und Additive (Substrate wie zum Beispiel Schwefel) werden notfalls zugegeben, um das Wachstum der Säure bildenden einheimischen Bakterien zu fördern. In diesem Schritt könnten leistungsfähigere exogene Bakterien zugegeben werden, wenn die Säure bildende Leistung zur Aufbereitung der Metalle nicht ausreichend gut ist. Falls das Wasser des Grundwasserspiegels eine hinreichende Metallkonzentration enthält, wird es mittels Drainage am Ausgang der Regelungskammer 9 extrahiert, um zu einer Wiedergewinnungs-Behandlungsanlage geschickt und dann in einen zweiten Sumpf (Vorratsspeicher) verworfen oder in das System zurückgeführt zu werden. Wenn die Metalle durch ansäuern zurückgewonnen worden sind, kann der pH-Wert neutralisiert werden und anbaufähiges Erdreich (siehe zum Beispiel Schicht 103 der Fig. 1) kann zugegeben werden und zum Bewachsen mit Pflanzen angesät werden, während die Wassermenge bei einem geeigneten Niveau bleibt, wie vorstehend beschrieben worden ist.
Wie vorstehend dargelegt ist, kann das von einem Grundwasserspiegel durchgesickerte Wasser wahlweise direkt Bioreaktoren zugeleitet werden. Wenn eine in-situ- Behandlung eines Vorratsspeichers für einen besonderen Schadstoff nicht möglich ist, kann das gesamte System zur Einführung einer ex-situ-Behandlung entwickelt werden.
Natürlich dient dieses Verfahren als ein Beispiel zur Lösung des Problems von Erzabfällen im Bergbau, aber es ist selbstverständlich, dass es an kontaminiertes Erdreich im Allgemeinen angepasst werden kann. Es ist insbesondere möglich, ein Erdreich zu dekontaminieren, das PCP's (Polychlorphenolen) oder Kreosot enthält, da mikrobilogische Mittel, die diese Schadstoffe abbauen können, schon existieren. Die vorliegende Erfindung richtet sich deshalb auf mit Kohlenwasserstoffen im Allgemeinen kontaminiertes Erdreich. Es kann sich ebenso auf die Dekontaminierung radioaktiver Reste durch den Einsatz von Pflanzen richten, die diesen Typ von kontaminzerenden Stoffen hyperakkumulieren können und deshalb diese aus dem Erdreich und dem abgeleiten Wasser entziehen. Die Grenzen dieses Verfahrens liegen in der Verfügbarkeit der Mittel zur Durchführung des Abbaus eines besonderen Schadstofftyps sowie in der geologischen Charakteristik der kontaminierten Stelle und in der Toxizität der Stelle gegenüber Lebensformen. Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass eine Stelle, bei der es beinahe unmöglich ist, sie undurchlässig zu machen, es erschweren wird, die Effizienz des Erreichens und Beibehaltens eines Fluidniveaus zu erzielen. Der Schlüssel der Erfindung liegt in der Schaffung einer realen in-situ- Behandlungszone, in der das Erdreich oder die Rückstände einen integralen Teil davon bilden, um die Reaktionsbedingungen zu optimieren.
Selbst obwohl die Fig. 4 und 5 zeigen, dass Flüssigkeiten und Gas in abwechselnden Sequenzen eingespritzt und entnommen werden können, ist es möglich, dass Flüssigkeiten und Gas einer nach dem anderen durch die gleichen oder durch zwei unterschiedliche Kreisläufe der Spül-/Ableitungs-Leitungsrohre eingespritzt werden können. Notfalls kann die Stelle an der Decke undurchlässig gemacht werden und ein dritter Kreislauf kann zur Rückführung von Gas und flüchtigen kontaminierenden Stoffen eingebaut werden. Deshalb wird eine gesättigte Flüssigkeit erzeugt und flüchtige Verbindungen werden zur Decke der Stelle geleitet, um durch einen dritten Kreislauf der Entnahmeleitungsrohre, die an einem höheren Niveau untergebracht sind, zurückgeführt zu werden. Wenn eine mehrmals kontaminierte Stelle wasserlösliche, flüchtige kontaminierende Stoffe und LNAPL's enthält, kann außerdem des weiteren ein vierter Kreislauf auf eine solche Weise hinzugefügt werden, dass die LNAPL's gerade über dem Kreislauf der die Flüssigkeiten entnehmenden Leitungsrohre zurückgewonnen werden.

Andere Ausführungsformen:

Die vorliegende Erfindung ist auf keinen Fall auf die in den U. S. -Patenten mit den Nummern US-A-4,890,955, US-A-4,948,294 und US-A-5,020,567 offenbarte Technologie beschränkt. Alternative Systeme können zur Erfüllung wesentlicher Anforderungen der vorliegenden Erfindung, das heißt das Anheben, Beibehalten und Absenken des Fluidniveaus in der Stelle mit einer präzisen Überwachung und Regelung des realen Niveaus, Drucks oder der realen Temperatur zu einem gegebenen Zeitpunkt, entwickelt werden. Diese Kriterien werden, wie in der vorhergehenden Beschreibung erklärt ist, durch einen horizontalen Radialfluss gemeinsam mit entsprechend angeordneten Messeinrichtungen erfüllt. Es ist leicht verständlich, dass eine solche präzise Niveauregelung in einer abgegrenzten Stelle möglich ist, um ein Auslaufen oder einen Verlust von Fluiden zu verringern, wodurch die Regelung des Fluidniveaus erschwert werden kann. Um den Verlust von Fluiden zu minimieren, ist es wie hierein vorstehend beschrieben bevorzugt, dass das Erdreich in einem im Wesentlichen undurchlässigen Becken enthalten ist. Das undurchlässige Becken kann natürlich sein, durch Präzipitation von integrierten Verbindungen der Stelle geschaffen werden, welche eine undurchlässige Masse oder Schicht schaffen, durch Einrichten einer Membran 102 (synthetisch oder natürlich), welche die Wände der Stelle auskleidet, geschaffen werden oder durch eine Kombination von beiden (die Grundschicht des Beckens kann eine natürliche Schicht 100 sein und die Seitenwände werden zum Beispiel durch eine Membran 102 undurchlässig gemacht). Die abgegrenzte Stelle kann ebenso ein Tank sein, in dem ein relativ kleines Volumen von Rückständen und Erdreich abgeladen worden ist.
Ergänzende Systeme können nach Belieben hinzugefügt werden, um mit der Art der Stelle und des kontaminierenden Stoffes zurecht zu kommen. Zum Beispiel kann an Stelle eines einzelnen Satzes horizontaler Rohre, durch die aufeinanderfolgend Fluide eingespritzt und entnommen werden, ein doppelter Satz von Rohrleitungen bei im Wesentlichen gleichem vertikalen Niveau eingebaut werden, wobei einer für das Einspritzen der Fluide und der andere für die Entnahme der gleichen ist. Falls leichte Flüssigkeiten aus der nicht-wässrigen Phase (light nonaqueo us phase liquids, LNAPL's) zurückgewonnen werden sollen, wird ein zusätzlicher Satz Rohrleitungen über und bei einem etwas höherem Niveau als die Rohrleitungen für die Entnahme von wässrigen Fluiden eingebaut. Alternativ dazu können flüchtige Verbindungen mit einer Affinität für gasförmige Fluide aus der Stelle durch aufeinanderfolgendes Einspritzen und Entnehmen gasförmiger Fluide durch einen einzelnen Satz Leitungsrohre, die am Boden der Stelle eingebaut sind, heraus transportiert werden, solange wie auf ein eventuelles Entweichen der flüchtigen kontaminierenden Stoffe durch den Deckel der Stelle geachtet wird (Luftdruck nicht zu hoch einstellen oder den Deckel der Stelle undurchlässig machen). Notfalls kann die Stelle mit Flüssigkeiten durch Einspritzen von zum Beispiel Wasser gesättigt werden und Gas wie Luft wird weiterhin durch den gleichen oder einen weiteren Kreislauf der Leitungsrohre eingespritzt. Flüchtige kontaminierende Stoffe können deshalb durch einen zweiten Satz Leitungsrohre, die an einem höheren Niveau eingebaut sind, gesammelt werden. Das Wasser wird dann zu einem Medium, das die Aufsteigbewegung des gasförmigen Fluids fördert. Verluste können durch die Schaffung eines inneren Gradienten durch die kontaminierte Stelle hindurch verhindert werden. Andere Einrichtungen wie Einrichtungen zum Erwärmen, elektrische, magnetische und vibrierende Einrichtungen können weiterhin hinzugefügt werden, um das Dekontaminierungsverfahren zu beschleunigen. Ergänzen des Systems mit Mischeinrichtungen und Dosierpumpen können ebenso beabsichtigt sein.
Kontaminierte Luft wird im Allgemeinen von kontaminierenden Stoffen durch ein Hindurchpassieren durch Aktivkohlefilter oder äquivalenten Vorrichtungen wie einer BCITM- Vorrichtung (Sybron Chemicals) und durch ein Abtrennen auf Aktivkohlefiltern oder äquivalenten Vorrichtungen wie einer BCITM-Vorrichtung (Sybron Chemicals) befreit und in das System oder in die Umgebung beziehungsweise Umwelt zurückgeführt.
Nachdem die Dekontaminierung des kontaminierten Erdreichs oder der kontaminierten Rückstände erzielt worden ist, können die Fluidabwässer beseitigt werden oder durch das System hindurch zurückgeführt werden. Wenn die Fluide frei von schädlichen Substanzen sind, können sie in die Umwelt ausgestoßen werden. Es kann von Feststoffen (zum Beispiel Bakterien) getrennt vorliegen oder nicht. Wenn die Abwässer mit Schadstoffen als einem Ergebnis einer Übertragung, Auflösung oder Desorption von dem Erdreich auf das Wasser beladen sind, können die Schadstoffe in Reaktoren, die auf der Stelle oder in einer Behandlungsanlage eingebaut sind, abgetrennt werden, bevor sie in die Umwelt oder das System zurückgeführt werden. Dies wird insbesondere für Metalle angewendet, die zum Beispiel von Abwässern der Erzabfällen aus dem Bergbau zurückgewonnen werden. Deshalb kann die Pumpeinrichtung für die Fluide die Fluide aus einer Vielzahl von Speichern pumpen: ein Speicher für frisches Fluid, ein Speicher, in dem die Fluide vor der Rückführung in das System geändert werden, oder ein Speicher, in dem die Fluide von den kontaminierenden Stoffen vor der Rückführung in das System abgetrennt werden.
Pflanzen können ebenso einen Beitrag zur Hyperakkumulierung von Metallen und radioaktiven Substanzen leisten. Pflanzenbedürfnisse sind deshalb insbesondere durch das vorliegende Verfahren erfüllt, welches eine optimale Nährstoffkonzentration, Flüssigkeit im Erdreich und ein optimales Gasniveau erzielen kann, wenn man berücksichtigt, dass die zu Grunde liegende Technologie für landwirtschaftliche Zwecke entwickelt worden war.
Die vorliegende Erfindung ist vielseitig und ist ein geeignetes Mittel für Erdreich oder Rückstände, die eine Vielzahl an kontaminierenden Stoffen enthalten. Das vorliegende Verfahren ist durch die Verfügbarkeit und/oder Identifikation des Entgiftungsmittels für einen besonderen kontaminierenden Stoff und, falls lebende Organismen zur Mitwirkung zugegeben werden, durch die Toxizität des Erdreichs für Lebensformen begrenzt.
Obgleich die Stelle selbst ein Reaktor werden kann, würde man ohne Weiteres richtig einschätzen, dass der Bedarf für einen Aufbau eines Reaktors auf der Stelle oder mit einem Abstand davon verringert oder aufgehoben ist, da das abgegrenzte Erdreich selbst ein integraler Teil des geschaffenen Reaktors ist.
Letztendlich hat die vorliegende Erfindung gegenüber Anderen die folgenden Vorteile:
- Keine Berührung und keine Transportierung von Erdreich oder von verunreinigten Flüssigkeiten ist im Falle eines unabhängigen in-situ-Verfahrens notwendig;
- Der Bedarf für einen externen Speicher oder Reaktor zur Aufnahme von verunreinigtem Wasser ist minimiert, das abgegrenzte Erdreich spielt selbst die Rolle dieses Speichers;
- Während eine wesentliche Verringerung von Verunreinigungen auftritt, erleichtert das vorliegende Verfahren die Dekontaminierung, die auf eine oder mehrere beschränkte Klasse(n) von in einer Stelle konzentrierten Verunreinigungen abzielt, anstatt sie auszulaugen und vom Oberflächenwasser zum Grundwasser und zu Seen und Flüssen hin zu durchsickern, in denen sie verdünnt werden;
- Das Verfahren kann aufeinanderfolgend durchgeführt werden, um es auf unterschiedliche Klassen von Verunreinigungen und unterschiedliche Zwecke auszurichten, welche unterschiedliche Reaktionsbedingungen erfordern, zum Beispiel, falls die Aufbereitung von Metallen anvisiert wird, sollte die Ansäuerung des Erdreichs gefördert werden, um die Auflösung dieser Metalle durch die einheimischen Bakterien oder exogen hinzugegebenen Bakterien zu erlauben, der pH-Wert des Erdreichs kann mit einem Mittel wie Ca(OH)&sub2; nahezu neutralisiert werden, um weitere Präzipitationsschritte nach sich zu ziehen oder um das Bakterien- oder Pflanzenwachstum zu unterstützen;
- Das Verfahren erlaubt ebenso die Abwässer zu einem externen Bioreaktor oder Speicher abfliesen zu lassen, wenn eine weitere Behandlung für eine besondere Klasse von kontaminierenden Stoffen notwendig ist;
- Erdreich und Rückstände können mit anbaufähigem Erdreich abgedeckt werden und das Wachstum von Pflanzen kann erlaubt werden; und
- Falls Dispergiervermittler oder oberflächenaktive Mittel notwendig sind, begünstigt die Wassersättigung und die Kontaktdauer zwischen diesen und dem verunreinigtem Material, das an Erdreichpartikel adsobiert ist, seine Desorption, wobei dieses desorbierte Material zum Auslaß abgeleitet werden kann oder durch die auf der Oberfläche dieser Stelle wachsenden Pflanzen oder durch die auslaugenden Bakterien absorbiert werden kann.

Claims

1. System zur Durchführung einer Dekontaminierung eines Körpers eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands, das umfasst:

einen Satz voneinander beabstandeter, flusserzeugender Elemente (5) zur Erzeugung eines dekontaminationseffektiven, horizontalen Flusses in dem Körper;

einen Satz Sensoren (8, 18, 19) zur Messung mindestens eines mit dem dekontaminations-effektiven Fluss zusammenhängenden Parameters; und

Einrichtung zur Regelung des dekontaminationseffektiven Flusses in dem Körper im Zusammenhang mit mindestens einem gemessenen Parameter;

dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Sensoren ein Satz nicht niveaugleicher Sensoren (8, 18, 19) ist, und die Sensoren (8, 18, 19) jeweils in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene liegen, die zwischen zwei nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen (5) des Satzes liegt, im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen (5).

2. System nach Anspruch 1, wobei:

der Satz voneinander beabstandeter, flusserzeugender Elemente ein unter der Oberfläche liegendes Leitungsnetz (101) umfasst, das eine Vielzahl seitlich voneinander beabstandeter fluiddurchlässiger Leitungsrohre (5) umfasst; und

dieses System zusätzlich mit dem unter der Oberfläche liegenden Leitungsnetz (101) verbundene flusserzeugende Einrichtungen (1, 6, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17) umfasst zur Erzeugung eines Flusses mindestens eines dekontaminations-effektiven Fluids in dem Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands;

dadurch gekennzeichnet, dass der Satz nicht niveaugleicher Sensoren (8, 18, 19) ein unter der Oberfläche liegender Satz nicht niveaugleicher Sensoren (8, 18, 19) zur Messung mindestens eines fluidbezogenen Parameters ist, wobei die Sensoren (8, 18, 19) jeweils in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene liegen, die zwischen zwei nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren (5) liegt, im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren (5).

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz nicht niveaugleicher Sensoren (8, 18, 19) eine im Allgemeinen vertikale, lineare Matrix von Sensoren (19) umfasst.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (8, 18, 19) aus der aus aerodynamischen Sensoren, hydrodynamische Sensoren, piezometrischen Sensoren, CO&sub2;-Mess-Sensoren, O&sub2;-Mess-Sensoren, pH-Mess- Sensoren, Nährstoff-Mess-Sensoren, photometrischen Sensoren, radiometrischen Sensoren, thermometrischen Sensoren und deren Kombinationen bestehenden Gruppe ausgewählt sind.

5. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich Einrichtung zur wesentlichen Versiegelung (100, 102) eines Bodens und von Seiten des Körpers des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands umfasst.

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flusserzeugenden Einrichtungen (1, 6, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17) umfassen:

Einrichtungen zur Einspritzung des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch, und

Einrichtungen zur Entnahme des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch.

7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

das mindestens eine dekontaminations-effektive Fluid eine dekontaminations-effektive Flüssigkeit ist, und dass

die flusserzeugende Einrichtungen (1, 6, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17) umfassen:

Einrichtungen zur Einspritzung der mindestens einen dekontaminations-effektiven Flüssigkeit in den Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch; und

Einrichtungen zur Entnahme der mindestens einen dekontaminations-effektiven Flüssigkeit aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch, wenn der mindestens eine gemessene Parameter anzeigt, dass ein Ersatz oder eine Zugabe der Flüssigkeit erforderlich ist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flusserzeugenden Einrichtungen (1, 6, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17) zusätzlich Einrichtungen zur Beibehaltung der mindestens einen dekontaminations-effektiven Flüssigkeit in dem Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands unter der Regelung der Flussregeleinrichtungen umfassen, bis mindestens ein gemessener Parameter anzeigt, dass ein Ersatz oder eine Zugabe der Flüssigkeit erforderlich ist.

9. System nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein dekontaminations-effektives Fluid ein gasförmiges und/oder flüssiges Fluid ist.

10. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich voneinander beabstandeten, fluiddurchlässigen Leitungsrohre (5) in einer im Allgemeinen horizontalen Ebene liegen, und dass

die seitlich voneinander beabstandeten, fluiddurchlässigen Leitungsrohre (5) im Allgemeinen parallel zueinander sind.

11. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) in einen ersten Leitungsnetzbereich und in einen zweiten Leitungsnetzbereich unterteilt ist; und die flusserzeugenden Einrichtungen (1, 6, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17) folgendes umfassen:

(a) Einrichtungen zur Einspritzung des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch entweder den ersten oder den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch, und Einrichtungen zur Entnahme des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch den anderen Bereich des ersten und zweiten Leitungsnetzbereichs hindurch;

(b) Einrichtungen zur Einspritzung des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch sowohl den ersten als auch den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch; und

(c) Einrichtungen zur Entnahme des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch sowohl den ersten als auch den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Leitungsnetzbereich in dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau liegen.

13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Leitungsnetzbereich in dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands auf unterschiedlichen Niveaus liegen.

14. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine dekontaminations-effektive Fluid eine Flüssigkeit ist, die mindestens ein Dekontaminationsmittel enthält, das aus der aus Bakterien, Säuren, Basen, Salzen, Puffern, chelatisiernden Mitteln, Vitaminen, Nähstoffquellensubstraten, enzymatischen oberflächenaktiven Mitteln und deren Kombinationen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

15. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine Deckschicht aus Erdreich (103) zum Bewachsen mit Pflanzen umfasst, was zur Dekontamination des Körpers beiträgt.

16. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich dekontaminations-effektive Einrichtungen umfasst, die aus der aus Heizeinrichtungen, Vibrationseinrichtungen, elektrischen Einrichtungen, magnetischen Einrichtungen und deren Kombinationen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, wobei sie in den Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands eingesetzt sind, um zur Dekontamination des Körpers beizutragen.

17. Verfahren zur Durchführung einer Dekontaminierung eines Körpers eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands, das die folgenden Schritte umfasst:

Erzeugen eines dekontaminations-effektiven, horizontalen Flusses in dem Körper durch einen Satz voneinander beabstandeter, flusserzeugender Elemente (5);

Messen mindestens eines mit dem dekontaminationseffektiven Fluss zusammenhängenden Parameters; und

Regeln des dekontaminations-effektiven Flusses in dem Körper im Zusammenhang mit mindestens einem gemessenen Parameter;

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens ein mit dem dekontaminations-effektiven Fluss zusammenhängender Parameter auf einer Vielzahl unterschiedlicher Fühler-Niveaus und in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene gemessen wird, die zwischen zwei nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen (5) des Satzes liegt, im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden flusserzeugenden Elementen (5).

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei:

der Schritt der Erzeugung eines dekontaminationseffektiven Flusses in dem Körper durch einen Satz voneinander beabstandeter, flusserzeugender Elemente die Schritte umfasst:

Installieren eines unter der Oberfläche liegenden Leitungsnetzes (101), das eine Vielzahl seitlich voneinander beabstandeter, fluiddurchlässiger Leitungsrohre (5) umfasst; und

Erzeugen eines Flusses mindestens eines dekontaminations-effektiven Fluids in dem Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch;

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Parameter ein fluidbezogener Parameter ist, der auf einer Vielzahl unterschiedlicher Fühler- Niveaus und in einer im Allgemeinen vertikalen Ebene gemessen wird, die zwischen zwei nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren (5) liegt, im Wesentlichen im gleichem horizontalen Abstand von den beiden nebeneinander liegenden fluiddurchlässigen Leitungsrohren (5).

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der flusserzeugende Schritt die folgenden Schritte umfasst:

Einspritzen mindestens eines dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch; und

Entnehmen des mindestens einen dekontaminationseffektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das dekontaminations-effektive Fluid eine dekontaminations-effektive Flüssigkeit ist, und dass

der flusserzeugende Schritt die folgenden Schritte umfasst:

Einspritzen mindestens einer dekontaminations-effektiven Flüssigkeit in den Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch, und Entnehmen der mindestens einen dekontaminationseffektiven Flüssigkeit aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) hindurch, wenn der mindestens eine gemessene Parameter anzeigt, dass ein Ersatz oder eine Zugabe der Flüssigkeit erforderlich ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der flusserzeugende Schritt zusätzlich den Schritt einer Beibehaltung der mindestens einen dekontaminationseffektiven Flüssigkeit in dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands unter der Regelung des Flussregelungsschrittes umfasst, bis der mindestens eine gemessene Parameter anzeigt, dass ein Ersatz oder eine Zugabe der Flüssigkeit erforderlich ist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das dekontaminations-effektive Fluid ein gasförmiges und/oder flüssiges Fluid ist.

23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass

das unter der Oberfläche liegende Leitungsnetz (101) in einen ersten Leitungsnetzbereich und in einen zweiten Leitungsnetzbereich unterteilt ist; und

der flusserzeugende Schritt mindestens einen der folgenden Schritte umfasst:

(a) einen Schritt eines Einspritzens mindestens eines dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch entweder den ersten oder den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch, und einen Schritt eines Entnehmens des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch den anderen Bereich des ersten und des zweiten Leitungsnetzbereichs hindurch;

(b) einen Schritt eines Einspritzens mindestens eines dekontaminations-effektiven Fluids in den Körper eines kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch sowohl den ersten als auch den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch; und

(c) einen Schritt eines Entnehmens des mindestens einen dekontaminations-effektiven Fluids aus dem Körper des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands durch sowohl den ersten als auch den zweiten Leitungsnetzbereich hindurch.

24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der flusserzeugende Schritt einen Schritt eines Erzeugens eines Flusses einer dekontaminations-effektiven Flüssigkeit und einen Schritt eines Erzeugens eines Flusses eines dekontaminations-effektiven gasförmigen Fluids umfasst.

25. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der flusserzeugende Schritt den Schritt eines abwechselnden Erzeugens eines Flusses einer dekontaminationseffektiven Flüssigkeit und eines Flusses eines dekontaminations-effektiven gasförmigen Fluids umfasst.

26. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das dekontaminations-effektive Fluid eine Flüssigkeit ist, und dass das Verfahren zusätzlich den Schritt eines Zugebens mindestens eines Dekontaminationsmittels in die Flüssigkeit umfasst, welches aus der aus Bakterien, Säuren, Basen, Salzen, Puffern, chelatisiernden Mitteln, Vitaminen, Nähstoffquellensubstraten, enzymatischen oberflächenaktiven Mitteln und deren Kombinationen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

27. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich den Schritt eines Bewachsens einer Deckschicht aus Erdreich (103) des Körpers mit Pflanzen umfasst, was zur Dekontamination des Körpers beiträgt.

28. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich den Schritt eines Versiegelns eines Bodens und von Seiten des Körpers des kontaminierten, flussdurchlässigen Gegenstands umfasst.