DE69701969T2

DE69701969T2 - Reaktor für biologische sanierrung

Info

Publication number: DE69701969T2
Application number: DE69701969T
Authority: DE
Inventors: H. Eccles; Theresa Kearney; Trevor Ngawoofah
Original assignee: British Nuclear Fuels PLC
Current assignee: Nuclear Decommissioning Authority
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: ZA972169B; KR19990087743A; CA2248569A1; WO1997033705A1; CN1213329A; EP0886549A1; GB9605334D0; ES2145585T3; US6420164B1; AU2032397A; JP2000506437A; DE69701969D1; EP0886549B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung von kontaminiertem Erdreich durch Biodekontaminationsverfahren.
Die WO95/22374, WO95/22375 und WO95122418, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird, beschreiben Verfahren zur Dekontamination von Material und Land in-situ. Während diese Verfahren zufriedenstellend funktionieren, erfordern sie beträchtliche Kapitalinvestitionen für Anlagen und Arbeitskräfte und eignen sich nicht für größere Standorte, die eine Dekontamination erfordern.
Die internationale Patentanmeldung Nr. PCT/NL92/00175 beschreibt eine Anordnung für die Dekontamination von Erdreich, und insbesondere für Material, das Öle, aromatische Verbindungen und Kohlenwasserstoffe aus Motorbrennstoffanlagen enthält. Das Erdreich wird mit Mikroorganismen in einem ersten Bioreaktor behandelt, und die aus diesem austretende Flüssigkeit wird einem zweiten Bioreaktor zugeführt, der mit einer intensiven Belüftung versehen ist, und in dem der Abbau fortgesetzt wird. Die aus dem zweiten Reaktor austretende Flüssigkeit wird durch einen Membranfilter filtriert, um im wesentlichen alle Mikroorganismen zurückzubehalten.
In der britischen Patentanmeldung Nr. 9311703.4 ist ein Reaktor zur Dekontamination von Materialien, wie Erdreich, Aufschlämmungen und Metallspänen, die z. B. mit Kohlenwasserstoffen kontaminiert sind, beschrieben. Die Basis des Reaktors ist perforiert und trägt eine Filterschicht, über die das zu behandelnde Material aufgehäuft wird. Das Material wird mit Druckgas, wie z. B. Sauerstoff, aus einem Rohrsystem im Material belüftet. Die Basis des Reaktors ist mit einem Auslaß für durch den Filter strömende Flüssigkeit versehen.
Die DE-U-93 00 023.5 beschreibt ebenfalls einen Bioreaktor mit einem Träger für einen Erdhaufen, wobei der Träger einem permeablen Element zugeordnet ist, damit Flüssigkeit, aber im wesentlichen kein Erdreich, hindurchfließen kann.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines wirksamen und wirtschaftlichen Verfahrens und Mittels zur Biodekontamination von Erdreich, das eine oder mehrere der folgenden Substanzen aufweist: toxische Schwermetalle, Metalle und organische Verunreinigungen, ohne die Notwendigkeit hoher Kapitalaufwendungen für Anlagen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Erdreich, das mit einer oder mehreren organischen Spezies und/oder einer oder mehreren Metallspezies verschmutzt ist, durch Biodekontaminationstechniken bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen einer Trogeinrichtung, die gegenüber sauren und alkalischen Flüssigkeiten beständig ist, Ausbilden einer Stützeinrichtung an einer Öffnung der Trogeinrichtung mit einem ihr zugeordneten Filter, Aufhäufen von zu dekontaminierendem Erdreich auf dem Oberteil des Filters, wobei das Erdreich schwefeloxidierende Bakterien enthält; wahlweises Bereitstellen aerober Bedingungen und Bedingungen zur Förderung des Wachstums von Bakterien, um zunächst organische Verunreinigungen in dem Erdhaufen abzubauen, sofern eine oder mehrere organische Verunreinigungsspezies vorhanden ist/sind; Beibehaltung der wahlweisen Bedingungen, bis die eine oder mehreren Verunreinigung(en) abgebaut ist/sind, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch
Bereitstellen einer Zufuhr an Nährstoffen und Flüssigkeit für das Erdreich unter Bedingungen, die das Wachstum der schwefeloxidierenden Bakterien sowie die Erzeugung von Schwefelsäure fördern, um die Umwandlung der einen oder mehreren Metallspezies in (ein) Sulfat(e) zu fördern;
Leiten einer Auswaschungslösung, die diese(s) Sulfat(e) enthält, vom Erdhaufen durch den Filter in die Trogeinrichtung, wobei der Filter eine durchlässige Membran ist, während das Erdreich oben auf der durchlässigen Membran zurückgehalten wird, und die Trogeinrichtung mit sulfatreduzierenden Bakterien sowie mit Nährstoffen unter Bedingungen versorgt wird, die das Wachstum der sulfatreduzierenden Bakterien fördern; und
Umwandeln der Sulfat-Auswaschungslösung in ein Metallsulfid.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein kombinierter Bioreaktor zur Aufbereitung von Erdreich bereitgestellt, das eine oder mehrere organische Spezies und/oder eine oder mehrere Metallspezies enthält, wobei der Bioreaktor eine Kombination aufweist eines ersten Bioreaktors, der einen Haufen des aufzubereitenden Erdreiches umfaßt und in dem geeignete Mikroorganismen vorhanden sind, die mit den enthaltenen Verunreinigungen reagieren und diese abbauen, und eines zweiten Bioreaktors, der Flüssigkeit aus dem ersten Bioreaktor erhält, wobei der kombinierte Bioreaktor außerdem Flüssigkeits- und Nährstoff-Zuführmittel umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß
der erste Bioreaktor ein direkt auf dem zweiten Bioreaktor befindlicher Bioreaktor mit schwefeloxidierenden Bakterien (SOB) ist;
der zweite Bioreaktor ein Bioreaktor mit sulfatreduzierenden Bakterien (SRB) ist und eine Trogeinrichtung mit einer Öffnung, eine Stützeinrichtung, die mit der Öffnung assoziiert ist, um den Erdhaufen aus dem ersten Bioreaktor abzustützen, wobei die Stützeinrichtung eine ihr zugeordnete durchlässige Membran aufweist, die zwar Flüssigkeit, aber im wesentlichen kein Erdreich vom ersten Bioreaktor in den zweiten Bioreaktor durchläßt, und schwefelreduzierende Bakterien in der Trogeinrichtung umfaßt, und
das Wachstum der schwefeloxidierenden Bakterien und der schwefelreduzierenden Bakterien in dem kombinierten Bioreaktor durch die Flüssigkeits- und Nährstoff-Zuführmittel gefördert wird.
Es versteht sich, daß die schwefeloxidierenden Bakterien eine Quelle oxidierbaren Schwefels brauchen, um eine Energiequelle zu liefern. Wenn eine solche Quelle nicht bereits im zu dekontaminierenden Erdreich vorhanden ist, muß diese dem Erdreich zugegeben werden, z. B. in Form von elementarem Schwefel oder anderen Schwefelverbindungen. Entsprechend versteht sich, daß schwefelreduzierende Bakterien normalerweise eine Kohlenstoffquelle benötigen, bei der es sich z. B. um Ethanol, Lactat, bestimmte organische Verunreinigungen (einschließlich z. B. flüchtigen organischen Verbindungen - VOCs, Phenol(en), chlorhaltigen aromatischen Verbindungen) oder Kombinationen davon handelt; wenn diese nicht vorliegen, z. B. aufgrund deF Zerstörung durch den wahlweisen organischen Abbauschritt, müssen diese der Waschlösung in dem Trog zugegeben werden. Der SRB-Reaktor kann somit dazu eingerichtet sein, einen Abbau verunreinigender organischer Materialien zu bewirken, die den SOB und jeden zuvor erfolgten Abbau in dem Erdhaufen überlebt haben.
Zusätzlich zur Erzeugung von Sulfiden durch den SRB ist es möglich, daß lösliche Schwefelverbindungen, typischerweise als Sulfite, gebildet werden. Diese können zum SOB zurückgeführt werden, um Schwefel entweder direkt oder nach einem vorgeschalteten Oxidationsschritt, wie es für den optimalen Betrieb des Bioreaktors angemessen ist, zu ergeben.
Die Trogeinrichtung kann vorzugsweise eine in der Bodenoberfläche ausgehobene Grube umfassen, die z. B. mit einer geeigneten Membran aus undurchlässigen Kunststoffolie ausgekleidet ist, die gegen die Wirkungen z. B. von Schwefelsäure, Ethanol, Alkalisulfid und Hydrogensulfid beständig ist. Die Abmessungen des Trogs hängen von der aufzubereitenden Erdmenge und der Größe des Standortes ab, an dem die Aufbereitung durchgeführt werden soll.
Alternativ dazu kann die Trogeinrichtung aus Betonplatten oder einem anderen geeigneten, kostengünstigen Material an der Bodenoberfläche gebaut werden.
Die Trogstützeinrichtung kann jedes geeignete Packmaterial sein, wie z. B. Geröll, Kieselsteine, gebrochenes Mauerwerk, Steine oder Kies; oder ein Gemisch einzelner oder aller derselben. Das Stützpackmaterial kann etwa ebenerdig sein und eine ausreichende Porosität aufweisen, um ein Bewegen oder ein Zirkulieren von Flüssigkeit in demselben zumindest über die verengten Bereiche der Trogeinrichtung zu gestatten.
Alternativ dazu kann die Stützeinrichtung ein Metallgitter aufweisen, das sich über die Öffnung des Trogs spannt und eine durchlässige Membran aufweist, um im wesentlichen zu verhindern, daß Erde in den Trog gelangt.
Zudem umfaßt die Stützeinrichtung vorzugsweise auch eine undurchlässige Membran oder ist einer solchen zugeordnet, um die Integrität der beiden Reaktoren aufrechtzuerhalten. Wenn diese fehlt, ist es möglich, Flüssigkeit durch die durchlässige Membran direkt zum Trog fließen zu lassen, aber wenn sie vorhanden ist, muß das Durchströmen von Flüssigkeit aus dem Erdhaufen zum SRB, z. B. mittels Kanälen durch oder um die undurchlässige Membran herum oder mittels Leitungen und Pumpen, vorgesehen sein.
Die Hauptfunktion der Stützeinrichtung oder Packung im SRB-Bioreaktor besteht darin, den Erdhaufen im obigen SOB-Bioreaktor zu stützen. Sie erleichtert auch das Entstehen und Wachsen eines SRB- Biofilms.
Der Erdhaufen kann eine Höhe von bis zu 2 m oder jede geeignete Höhe aufweisen, die in Einklang mit der Breite des Trogs und der Stabilität des Erdhaufens steht.
Die Trogeinrichtung und der Erdhaufen können mit in ihnen angeordneten Abzugs- und/oder Zuführleitungen versehen sein, um Flüssigkeiten, Nährstoffe, Säuren, Laugen und Gase (wie z. B. Luft) nach Bedarf abzuziehen oder zuzuführen. Den Leitungen kann eine geeignete Pump- oder Saugeinrichtung zugeordnet sein, um das Zuführen oder Abziehen von Flüssigkeiten und/oder Gasen zuzulassen. Beispielsweise kann die Trogeinrichtung Leitungen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, Flüssigkeiten abzuziehen und zurückzupumpen, um das Umlaufen und Mischen derselben im SRB- Bioreaktor zu fördern.
Der SRB-Bioreaktor kann Zuführ-/Abzugsleitungen aufweisen, die auf zwei oder mehr verschiedenen Höhen der Trogeinrichtung angeordnet sind. Beispielsweise können Leitungen vorgesehen sein, um die Zirkulation/Verteilung von z. B. Ethanol als Kohlenstoffquelle für den SRB im Trog und die Verteilung eines Alkalis, wie z. B. Natriumhydroxid, im gesamten Trog zu fördern.
Der SRB-Bioreaktor ist nahe seiner Basis und nahe seines oberen Teils auch mit Flüssigkeits- Abzugsleitungen zur Rezirkulation und zur Entnahme von Flüssigkeiten zum Einführen (falls erforderlich, nach Behandlung) in den Erdhaufen versehen. Im Hinblick auf die unteren Flüssigkeitsentnahmen ist es vorteilhaft, wenn die Basis des Trogs zu solchen Entnahmen hin leicht ansteigt.
Entsprechend kann der Erdhaufen des SOB-Bioreaktors Zuführleitungen aufweisen, die in ihm durch Eingraben auf mehreren unterschiedlichen Höhen (wahlweise) angeordnet sind, um z. B. die Zugabe einer reduzierten Schwefelform zu steuern, d. h. Flüssigkeit oder Gase aus dem SRB-Reaktor zu recyclen. Solche Zuführleitungen können in einer kontinuierlichen oder in einer nichtkontinuierlichen Form vorgesehen sein.
Ein besonderer Vorteil des Bioreaktors der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Erdhaufen um die Ränder der Trogeinrichtung herum dazu verwendet werden kann, eine Gasdichtung zu bewirken, um im wesentlichen zu verhindern, daß Schwefelwasserstoff, welcher durch die Umwandlung von Sulfat in Sulfid im SRB-Bioreaktor entsteht, in die Atmosphäre entweicht. Dies wird dadurch erreicht, daß sich die undurchlässige Membran in der Trogeinrichtung so nach außen erstreckt, daß sie flach am Boden liegt und der Außenumfang des Erdhaufens den flachen Bereich überdeckt. Schwefelwasserstoff kann in den Erdhaufen zurückgeleitet werden, in dem er mit anderen chemischen Bestandteilen reagiert, um eine Schwefelquelle zur Förderung des Wachstums im SOB zu ergeben. Somit ist die Kontaminierung der den kombinierten Bioreaktor umgebenden Atmosphäre im wesentlichen ausgeschlossen.
Im Laufe der Zeit werden die organischen Verunreinigen im Erdhaufen zunächst zu harmlosen oder weniger schädlichen Spezies abgebaut, und die Metallverunreinigungen werden schließlich aus dem Boden ausgewaschen und dem SRB-Bioreaktor zugeführt, aus dem sie in Form eines Sulfidschlamms abgezogen und zur Wiedergewinnung weiterbehandelt oder in bekannter Weise entsorgt werden können. Sobald die Kontaminanten aus dem Erdhaufen entfernt worden sind, kann dieser abgetragen und wiederverwendet werden, indem er auf dem Land verteilt wird, und eine weitere Ladung kontaminierter Erde kann auf dem SRS-Bioreaktor aufgehäuft und wie oben behandelt werden.
Dieses Verfahren kann wiederholt werden, bis alle Erde am Aufbereitungsstandort dekontaminiert ist. Gegebenenfalls wird eine weitere Behandlung der dekontaminierten Erde durchgeführt, bevor sie wiederverwendet wird, z. B. eine pH-Einstellung unter Verwendung von Kalk und/oder eine Zugabe von Kompostierungsmaterialien.
Wenngleich ein Erdhaufen über dem SRB erwähnt wurde, versteht es sich doch, daß sich die Zusammensetzung und/oder Verteilung des Erdreiches durch den Haufen in einer kontinuierlichen oder nichtkontinuierlichen Weise unterscheiden kann oder daß ein oder mehr Erdhaufen zur Zufuhr an denselben SRB angeordnet sein kann (können).
Zur vollen Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung seien nun lediglich veranschaulichende Beispiele unter Bezugnahme auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnung, die einen schematischen Querschnitt durch einen kombinierten Bioreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, gegeben.
Bezugnehmend auf die Zeichnung umfaßt der kombinierte Bioreaktor 10 einen oberen SOB- Bioreaktor 12 und einen unteren SRB-Bioreaktor 14, die durch eine permeable Membran 16, welche den Durchfluß von Flüssigkeit, aber im wesentlichen keine signifikanten Mengen an Erde zuläßt, und durch eine undurchlässige Membran 17 getrennt sind, welche die Integrität der beiden Reaktoren gewährleistet. Der untere SRB-Bioreaktor 14 weist einen Trog 18 auf, der aus der Oberfläche 11 des Bodens ausgehoben ist. Der Trog 18 ist mit einer Kunststoffolie 20 ausgekleidet, die gegenüber den eingesetzten Flüssigkeiten und Chemikalien undurchlässig ist. Der Trog ist mit einem Bett aus Packmaterial 22 aus Schutt und Kieselsteinen gefüllt, auf dem die undurchlässige Membran 17 aufliegt. Das Bett trägt das Gewicht des Erdreichs im SOB-Bioreaktor und bietet ein Substrat, auf dem Organismen wachsen können. Der SRB-Bioreaktortrog 18 ist mit Leitungen 24, 26 auf verschiedenen Höhen versehen, wobei die Leitungen an verschiedene Pumpen angeschlossen sind, um Flüssigkeiten nach Bedarf aus dem SRB-Bioreaktor abzuziehen oder in diesen einzuspritzen. Die Leitungen 24, 26 dienen auch dazu, das Umlaufen von Flüssigkeiten im Trog zu fördern, eine Kohlenstoffquelle, wie Ethanol, zuzuführen und zu verteilen und ein Alkali, wie Natriumhydroxid, dem Trog zuzuführen und in ihm zu verteilen, um den pH-Wert im SRB-Bioreaktor zu steuern. Die Pumpe 50 ist mit der Leitung 24 gekoppelt und in der Lage, die abgezogene Flüssigkeit/Aufschlämmung entweder in einen (nicht dargestellten) Speichertank zur Weiterbehandlung zu pumpen oder die Flüssigkeit zu einer Leitung 28 umzuwälzen, in der sie dem SOB-Bioreaktor 12 auf einer gewünschten Höhe in Abhängigkeit vom Grad, den der Aufbereitungsprozeß erreicht hat, zugeführt werden kann. Die Luftpumpe 30 wird verwendet, um Luft zum Belüften des SOB-Bioreaktors 12 über die Leitung 32 zuzuführen, um das Wachstum der Bakterien und das biologische Auswaschen von Kontaminanten im Erdhaufen zu fördern. Nährstoffe können dem SOB-Reaktor 12 aus dem Behälter 34 über die Pumpe 52 und die Leitung 28 zugeführt werden. Der SOB-Bioreaktor besteht im wesentlichen aus kontaminierter Erde, die aufbereitet werden soll. Mit der Erde können Mikroorganismen, Nährstoffe und Schwefel vermischt sein, um das biologische Aufbereitungsverfahren einzuleiten.
Zwar sind nur zwei Gruppen von Zuführ-/Verteilleitungen gezeigt, aber es können selbstverständlich mehr als diese Anzahl in Abhängigkeit von der Größe des kombinierten Bioreaktors und vom Grad der Steuerung, die er auf das Verfahren ausüben soll, vorhanden sein. Wenn die Leitungen im Erdhaufen vergraben sind, können sie ihrerseits perforiert sein, um Flüssigkeit oder Luft nach Bedarf über einen möglichst breiten Bereich des Erdhaufens zu verteilen.
Nun sei der Betrieb des kombinierten Bioreaktors unter der Annahme beschrieben, daß der Erdhaufen sowohl mit organischen als auch mit Metallspezies-Verunreinigungen kontaminiert ist.
Die Anfangsstufe der Aufbereitung besteht darin, die vorhandenen organischen Moleküle abzubauen, und wird so gesteuert, daß aerobe Bedingungen vorliegen, indem Luft und Nährstoffe dem Erdhaufen hauptsächlich durch die Leitungen 28, 32 so zugeführt werden, daß sie durch den SOB langsam nach unten laufen. Die Abzugsleitung 38 kann verwendet werden, um dem Erdhaufen wieder Flüssigkeit zuzuführen, z. B., wie gezeigt, über die Pumpe 52, das Gefäß 34 und die Leitung 28. Die Chemie des Abbaus organischer Moleküle durch biochemische Verfahren ist bekannt, und es sei hier auf unsere ebenfalls anhängige Patentanmeldung WO95/22375 verwiesen, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Während die organischen Kontaminanten abgebaut werden, wird der SRB-Bioreaktor 14 mit einer verdünnten Sulfatflüssigkeit mit pH 6 gefüllt und der Inhalt des Trogs mit einer SRB-Kombination geimpft. Dann werden Ethanol oder eine andere geeignete Kohlenstoffquelle dem SRB-Bioreaktor zugeführt und Bedingungen zur Förderung eines gesunden Wachstums von SRB geschaffen. Diese Wachstumsperiode erfordert Sulfationen, Nährstoffe und eine Kohlenstoffquelle, die einzeln oder zusammen aus einem oder mehr Gefäßen, z. B. 60, zugeführt werden, wobei eine zugeordnete Pumpe 58 mit der Leitung 26 verbunden ist. Das Mischen kann durch Abziehen von Flüssigkeit durch die Leitung 24 und die Pumpe 50 und das Wiedereinführen in den Trog 18 z. B. durch die Pumpe 50 und die Leitung 26 erfolgen, um das Vermischen und die Fluidbewegung zu fördern. Um das Wachstum der SRB zu gewährleisten, kann es erforderlich sein, etwas Flüssigkeit abzuziehen, um zu verhindern, daß für die SRB toxische Bedingungen entstehen.
Sobald die organischen Verunreinigungen abgebaut sind, können die Verfahrensbedingungen so eingestellt werden, daß das Auswaschen der Metall-Kontaminantenspezies in der Erde beginnt. Geeignete Nährstoffe werden aus einem Gefäß 34 über die Pumpe 52 und die Leitung 28 in den Erdhaufen eingeführt, um das SOB-Wachstum zu stimulieren. Während durch das SOB-Wachstum Schwefelsäure gebildet wird, läuft eine Säurefront am Erdhaufen nach unten und setzt so durch Umwandlung in das Metallsulfat die Metallspezies frei. Sulfid, das Flüssigkeit aus der Basis des SRB- Bioreaktors enthält, wird vor dieser Säurefront in einen alkalischeren Bereich der Erde recyclet. Aus der recycelten Flüssigkeit werden in der Erde Metallsulfide und die Schwermetallverunreinigungen in der Erde ohne eine merkliche Entwicklung von Schwefelwasserstoff gebildet. Dies bewirkt, daß die Entwicklung von Schwefelwasserstoff minimiert wird, so daß die SOB das Sulfid wirksamer oxidieren können und verhindert wird, daß signifikante Mengen an Schwefelwasserstoff in die Atmosphäre austreten.
Die Säure-Auswaschlösung, die durch den Erdhaufen nach unten sickert, kann im Gefäß 40 gesammelt werden, bevor sie durch die Pumpe 56 mit einer kontrollierten Geschwindigkeit in den Trog 18 eingebracht wird. Das Abwasser aus dem SRB-Bioreaktor 14 kann einem (nicht gezeigten) Speichergefäß zugeführt und (in Abhängigkeit von den Reaktorparametern) behandelt werden, bevor es über die Leitung 28 in den Erdhaufen zurückgeführt wird. Die zurückgeführte SRB-Flüssigkeit enthält lösliche, schwefelhaltige Verbindungen, die Nährstoffe für das SOB-Wachstum liefern und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessern, da die getrennte Zugabe von Schwefel vergleichsweise teuer ist. Nachdem die Säurefront schließlich durch die gesamte Tiefe des Erdhaufens geströmt ist, werden die Metalle als Sulfate entfernt, im SRB-Bioreaktor in Sulfide umgewandelt und ausgefällt, um einen Schlamm in der Basis des Trogs zu bilden, aus der sie entfernt werden können.
Zudem wird auch eine Quelle 42 für ein Inertgas, wie Stickstoff, bereitgestellt, das den SRB über eine Leitung 36 zugeführt wird. Dieses kann dazu verwendet werden, die SRB sauerstoffrei zu halten, z. B. beim Vorbereiten der SRB, und auch dazu, jegliches in den SRB gebildete Schwefelwasserstoffgas zu entfernen. Es können auch (nicht gezeigte) Leitungen zwischen den SRB und den SOB vorgesehen sein, um Gase von den SRB zur Verteilung (und Zurückführung von Schwefel, wenn das Gas Schwefelwasserstoff ist) im Erdhaufen zu leiten.
Sobald der Erdhaufen dekontaminiert ist, kann er zur Entsorgung bei Bedarf entfernt und durch einen neuen, kontaminierten Erdhaufen ausgetauscht und das Verfahren wiederholt werden.

Claims

1. Kombinierter Bioreaktor (10) zur Aufbereitung von Erdreich, das eine oder mehrere organische Spezies und/oder eine oder mehrere Metallspezies enthält, wobei der Bioreaktor eine Kombination aufweist eines ersten Bioreaktors (12), der einen Haufen des aufzubereitenden Erdreiches umfaßt und in dem geeignete Mikroorganismen vorhanden sind, die mit den enthaltenen Verunreinigungen reagieren und diese abbauen, und eines zweiten Bioreaktors (14), der Flüssigkeit aus dem ersten Bioreaktor erhält, wobei der kombinierte Bioreaktor außerdem Flüssigkeits- und Nährstoff-Zuführmittel (34, 52, 28; 58, 60) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

der erste Bioreaktor ein direkt auf dem zweiten Bioreaktor befindlicher Bioreaktor mit schwefeloxidierenden Bakterien (SOB) ist;

der zweite Bioreaktor ein Bioreaktor mit sulfatreduzierenden Bakterien (SRB) ist und eine Trogeinrichtung (18) mit einer Öffnung, eine Stützeinrichtung (22), die mit der Öffnung assoziiert ist, um den Erdhaufen aus dem ersten Bioreaktor abzustützen, wobei die Stützeinrichtung eine ihr zugeordnete durchlässige Membran (16) aufweist, die zwar Flüssigkeit, aber im wesentlichen kein Erdreich vom ersten Bioreaktor in den zweiten Bioreaktor durchläßt, und schwefelreduzierende Bakterien in der Trogeinrichtung umfaßt, und

das Wachstum der schwefeloxidierenden Bakterien und der schwefelreduzierenden Bakterien in dem kombinierten Bioreaktor durch die Flüssigkeits- und Nährstoff-Zuführmittel gefördert wird.

2. Kombinierter Bioreaktor nach Anspruch 1, bei dem die Stützeinrichtung auch eine undurchlässige Membran (17) aufweist, um die Integrität der Reaktoren beizubehalten.

3. Kombinierter Bioreaktor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Trogeinrichtung eine in die Bodenfläche (11) gegrabene Mulde umfaßt.

4. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Trogeinrichtung mit einer Membran (20) aus einer Kunststoffolie ausgekleidet ist.

5. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Stützeinrichtung ein Packmaterial umfaßt, das unter Geröll, Kieselsteinen, gebrochenem Mauerwerk, Steinen und Kies; oder einem Gemisch einzelner oder aller derselben ausgewählt ist.

6. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Stützeinrichtung ein Metallgitter aufweist, das sich über die Öffnung des Trogs spannt.

7. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Trogeinrichtung und der Erdhaufen mit Abzugs- und/oder Zuführleitungen (24, 26, 28, 32, 38) versehen sind, um Flüssigkeiten, Nährstoffe, Säuren, Alkali und Gase nach Bedarf abzuziehen oder zuzuführen.

8. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der SRB-Bioreaktor Zuführ-/Abzugsleitungen (24, 26) aufweist, die auf zwei oder mehr verschiedenen Höhen der Trogeinrichtung angeordnet sind, um die Zirkulation von Flüssigkeit in den Boden und die unteren Bereiche des Troges zu fördern, um für die Verteilung einer Kohlenstoffquelle für die SRB im Zentralbereich des Troges und für die Verteilung eines Alkalis im oberen Bereich der Trogeinrichtung zu sorgen.

9. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der SRB-Bioreaktor mit Flüssigkeits-Abzugsleitungen (24, 38) zumindest nahe seiner Basis und nahe der Grenzfläche zum SOB-Bioreaktor versehen ist.

10. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Erdhaufen des SOB-Bioreaktors in diesem angeordnete Zuführleitungen (28, 32) aufweist.

11. Kombinierter Bioreaktor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich der Erdhaufen über die Ränder der Trogeinrichtung hinaus erstreckt, um mit dem umgebenden Boden eine Abdichtung gegen das Entweichen von Gas zu bilden.

12. Verfahren zur Aufbereitung von Erdreich, das mit einer oder mehreren organischen Spezies und/oder einer oder mehreren Metallspezies verschmutzt ist, durch biologische Dekontaminationstechniken, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen einer Trogeinrichtung (18), die gegenüber sauren und alkalischen Flüssigkeiten beständig ist, Ausbilden einer Stützeinrichtung (22) an einer Öffnung der Trogeinrichtung mit einem ihr zugeordneten Filter (16), Aufhäufen von zu dekontaminierendem Erdreich auf dem Filter, wobei das Erdreich schwefeloxidierende Bakterien enthält; wahlweises Bereitstellen aerober Bedingungen und Bedingungen zur Förderung des Wachstums von Bakterien, um zunächst organische Verunreinigungen in dem Erdhaufen abzubauen, sofern eine oder mehrere organische Verunreinigungs-Spezies vorhanden ist/sind; Beibehaltung der wahlweisen Bedingungen, bis die eine oder mehreren Verunreinigung(en) abgebaut ist/sind;

gekennzeichnet durch

Bereitstellen einer Zufuhr (34, 52, 28; 58, 60) an Nährstoffen und Flüssigkeit für das Erdreich unter Bedingungen, die das Wachstum der schwefeloxidierenden Bakterien sowie die Erzeugung von Schwefelsäure fördern, um die Umwandlung der einen oder mehreren Metallspezies in (ein) Sulfat(e) zu fördern;

Leiten einer Auswaschungslösung, die diese(s) Sulfat(e) enthält, vom Erdhaufen durch den Filter in die Trogeinrichtung, wobei der Filter eine durchlässige Membran (16) ist, während das Erdreich oben auf der durchlässigen Membran zurückgehalten wird, und die Trogeinrichtung mit sulfatreduzierenden Bakterien sowie mit Nährstoffen unter Bedingungen versorgt wird, die das Wachstum der sulfatreduzierenden Bakterien fördern; und

Umwandlung der Sulfat-Auswaschungslösung in ein Metallsulfid.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem nach der Umwandlung in ein Metallsulfid der flüssige Teil der Auswaschungslösung in einen solchen Erdhaufen zurückgeführt (28) wird.