DE8804344U1

DE8804344U1 - Vorrichtung zur Reinigung von Bodenschichten

Info

Publication number: DE8804344U1
Application number: DE8804344U
Authority: DE
Original assignee: Philipp Holzmann AG
Current assignee: Philipp Holzmann AG
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1988-06-09

Description

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Kaiser-Friedrich-Ring 70 ' " " DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DÜSSELDORF 11 DIPL.-ING. H E I N Z J. RING

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Unter Zeichen: 29 181 _04ttim. 30. März 1988

Philipp Holzmann Aktiengesellschaft, Taunusanlage 1,
6000 Frankfurt/Main

Beschreibung : Vorrichtung zur Reinigung von Bodenschichten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von tiefliegenden, schadstoffhaltigen Bodenschichten mittels eines durch ein Bohrrohr in die Bodenschichten eingebrachten, die Schadstoffe aufnehmenden Reinigu/lgsmediums, das aus den Bodenschichten abgesaugt und anschließend aufbereitet wird.

Die Entfernung von Schadstoffen aus Bodenschichten wird in vielen Fällen durch die wechselnde Lagerung verschiedener Bodenschichten mit unterschiedlichen bodenmechanischen und physikalischen Eigenschaften behindert. In vielen Fällen müssen schadstoffbelastete Böden daher ausgehoben und auQerhalb der eigentlichen Baugrube gereinigt werden (on-site-Verfahren). Kommen zum wechselnden Bodenaufbau jedoch auch noch beengte Platzverhältnisse und große Tiefen des verunreinigten Bodens hinzu, so werden die Kosten für den Bodenaushub durch umfangreiche SicherungsmaGnahmen unverhältnismäßig hoch. In solchen Fällen ist es wünschenswert, den Boden zu reinigen» ohne ihn auszuheben (in situ-Verfahren). Hierunter fallen u.a. biologische Bodenreinigungsverfahren, die jedoch insbesondere bei wechselnder Bodenschichtung nur bedingt anwendbar sind. Außerdem erstreckt sich der Zeitaufwand für biologische Reinigungsverfahren über mehrere Vegetationsperioden.

In del Druckschrift "Planen und Bauen für den technischen Umweltschutz", Technischer Bericht November 1987 der Philipp Holzmann AG ist auf Seite 38 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein an seinem unteren Ende mit einer Hochdruck-Schneidvorrichtung versehenes Bohrrohr drehend in den verunreinigten Boden abgesenkt wird. Das unter hohem Druck stehende Reinigungsmedium strömt dabei durch seitliche Öffnungen aus der Hochdruck-Schneidvorrichtung aus und dringt horizontal bis zu einer gewissen Tiefe in das Erdreich ein, wobei die durchströmten Bodenschichten gelockert werden, indem die Bodenkörner unter der Einwirkung des Hochdruckstrahles aus ihrem Gefüge gerissen und abgespritzt werden. Im Anschluß daran wird das Bohrrohr dem Boden entnommen und an gleicher Stelle eine Absauglanze eingeführt, die unter der Wirkung eines in der Absauglanze erzeugten Vakuums die mit Schadstoffen beladene Reinigungsflüssigkeit aus dem Boden absaugt, worauf die Reinigungsflüssigkeit einem Aufbereitungsverfahren zugeführt wird.

Da das bekannte Verfahren ein abwechselndes Einführen des Bohrrohres und der Absauglanze erfordert, ergeben sich teure Rüstzeiten und damit lange Gesamtzeiten zur Durchführung des Verfahrens. Außerdem kann nach Einbringen der Reinigungsflüssigkeit und vor Inbetriebnahme der Absauglanze schadstoffbeladene Flüssigkeit bereits aus dem Bereich der jeweils zu reinigenden Bodensäule durch Bodenströmung oder Diffusion entweichen und damit der nachfolgenden Entnahme mittels der Absauglanze entzogen sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der schadstoffbelastete, tiefliegende Bodenschichten ohne die Notwendigkeit eines Bodenaushubs mit einem kontinuierlichen Verfahren bei geringem technischen Aufwand an Ort und Stelle gezielt gereinigt werden können.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Bohrrohr aus einem das Reinigungsmedium in die Bodenschichten führenden Kernrohr, das außer einer Bohrkrone mindestens eine Austrittsdüse für das unter hohem Druck stehende Reinigungsmedium aufweist und aus einem das Kernrohr &igr; umgebenden Mantelrohr besteht, das oberhalb der Austrittsdüse gegenüber dem Kernrohr abgedichtet ist und im Bereich seines &igr; unteren Endes mit mindestens einer Absaugöffnung für das ! tchadstoffbeladene Reinigungsmedium und an seinem oberen Ende ■lit einer A&fiußüffnüng für das ifii RingFäüiii zwischen Kernrohr und Mantelrohr an die Erdoberfläche geförderte, schadstoffbeladene Reinigungsmedium versehen ist.

Die vorgeschlagene Vorrichtung hat den Vorteil, daß teure Rüstzeiten und damit lange Zeiten bei der Durchführung von Bodenreinigungsverfahren vermieden werden, da ein Wechsel !wischen Bohrrohr und Absauglanze entfällt. Da außerdem das unter Hochdruck in den Boden eingespritzte Reinigungsmedium bereits kurz darauf dem Boden wieder entnommen wird, kann tchadstoffbeladene Flüssigkeit nicht durch Bodenströmung oder diffusion in Bereiche außerhalb der jeweils zu reinigenden lodensäule abströmen und auf diese Weise dem Reinigungsvorgang entzogen werden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an die Abflußöffnung des Mantelrohres eine Saugpumpe angeschlossen ist. Die Saugpumpe kommt vor allem dann zur Anwendung, wenn das Absaugen des schadstoffbeladenen Reinigungsmediums aus nicht zu großen Tiefen erfolgt.

Bei Anwendung der Vorrichtung in großen Bohrtiefen hingegen empfiehlt es sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, im Bohrrohr mindestens eine Druckleitung anzuordnen, die oberhalb der Absaugöffnung im Ringraum zwischen Kernrohr und Mantelrohr mündet und nach dem Prinzip einer Luftstrahlpumpe das schadstoffbeladene Reinigungsmedium nach oben an die Erdoberfläche fördert.

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Bei einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Absaugöffnune; mif: "inafft das Kernrohr umschließenden zylindrischen Sieb versehen ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nur das schadstoffbeladene Reinigungsmedium, nicht jedoch Teile des Bodens abgesaugt werden.

Um ein Zusetzen des Siebes und damit eine Verringerung der Absaugwirkung zu vermeiden, wird mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, das Sieb am Kernrohr cdsr SSi Mantelrohr zu befestigen und eine Kante des Jeweils •nieren Rohres so zu gestalten, daß infolge einer Relativbewegung zwischen den Rohren die Kante reinigend über die Sieboberfläche führbar ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben aich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer in den Boden abgesenkten Vorrichtung zur Reinigung von Bodenschichten mit Anschlüssen;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie H-II in Fig. 3 und

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Reinigung von tiefliegenden, schadstoffhaltigen Bodenschichten ragt mit einem Bohrrohr 1 in den einer Reinigung zu unter?' " ,.iden Boden 2. Das Bohrrohr 1 besteht in erster Linie aus einem Kernrohr 3 und einem dieses umgebenden Mantelrohr 4. Das

Kernrohr 3 und das Mantelrohr 4 sind an ihrem unteren Ende gegeneinander abgedichtet, wobei die aus dem Mantelrohr 4 herausragende Stirnfläche des Kernrohres 3 mit einer Bohrkrone 5 versehen ist, die unter Zwischenlage eines Distanzstückes 5a am Kernrohr 3 anliegt. Knapp oberhalb der Bohrkrone 5 weist das Kernrohr 3 mindestens eine seitliche Austrittsdüse 6 auf. Eine Absaugöffnung 7 oberhalb der Austrittsdüse 6 steht über einen zwischen dem Kernrohr 3 und dem Mantelrohr 4 gebildeten Ringraum 8 mit einer Saugpumpe 9 in Verbindung, die ihrerseits an eine nicht dargestellte Aufbereitungsvorrichtung angeschlossen ist.

über eine nicht dargestellte Vorrichtung ist das Bohrrohr 1 drehbar und mit einer axialen Kraft beaufschlagbar, so daß das Bohrrohr axial in das Erdreich vorgetiieben werden kann. Die Verdrängung des Erdreiches erfolgt dabei durch die mit entsprechenden Arbeitsflächen versehene Bohrkrone 5.

Über eine Hochdruckpumpe 10 wird Reinigungsmedium in das Innere des Kernrohres 3 gefördert, von wo aus das Reinigungsmedium unter hohem Druckabfall, aber mit großer Geschwindigkeit durch die Austrittsdüse 6 in die jeweilige Bodenschicht eindringt. Das stark gebündelt austretende Reinigungsmedium umspült dabei die jeweils erfaßten Bodenkörner und entfernt dabei die im Boden befindlichen Schadstoffe. Durch den sehr hohen Druck im Kernrohr 3 ist die Wirkung des austretenden Reinigungsmediums ähnlich der eines Schneidstrahles, wodurch zusätzlich eine Auflockerung der beaufschlagten Bodenschichten erfolgt. Durch die sowohl axiale als auch drehende Bewegung des Bohrrohres 1 beschreibt das aus der Austrltt&düse 6 austretende Reinigungsmedium eine zylindrische Bodensäule 11, die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Der Durchmesser der Bodeneäule 11 hängt von der Reichweite des Schneidstrahles ab, die ihrerseits durch die Beschaffenheit des Bodens beeinflußt wird.

Gleichzeitig mit der Abgabe des unbeladenen Reinigungsmediums über die Austrittsdüse 6 erfolgt unter der Wirkung der Saugpumpe 9 ein Absaugen des bereits mit abgespülten Schadstoffen belasteten Reinigungsmediums über die Absaugöffnung 7. Dies geschieht vorzugsweise in der Weise, daß bei drehendem Einbringen des Bohrrohres 1 in den Boden die jeweiligen Bodenschichten zuerst durch den aus der Austrittsdüse 6 austretenden Schneidstrahl getränkt werden und, nachdem die entsprechenden Bodenschichten in den Wirkungsbereich der Absaugöffnung 7 gelangen, das beladene Reinigungsmedium durch die Wirkung der Saugpumpe 9 abgezogen und einer anschließenden Aufbereitung zugeführt wird. Der Abstand zwischen der Absaugöffnung 7 und der Austrittsdüse 6 läßt sich durch entsprechende Auswahl der Dicke des Distanzstückes 5a einstellen.

Aus den Detaildarstellungen der Figuren 2 und 3 ist zu erkennen, daß die Absaugöffnung 7 mit einem das Kernrohr 3 umschließenden zylindrischen Sieb 12 versehen ist, das ein Absaugen von Bodenpartikeln aus der das Sieb 12 umgebenden Bodenschicht verhindert.

Um zu verhindern, daß sich das Sieb 12 durch die Anlagerung von Bodenpartikeln zusetzt, ist an der unteren Stirnseite des Mantelrohres 4 eine Kante 13 ausgebildet, die bei einer Relativbewegung zwischen Mantelrohr 4 und Kernrohr 3 reinigend über die äußere Mantelfläche 14 des beim Ausführungsbeispiel fest mit dem Kernrohr 3 verbundenen Siebes 12 schabt und dieses von unerwünschten Anlagerungen befreit.

Wie die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, befindet sich im Ringraum 8 zwischen Mantelrohr 4 und Kernrohr 3 mindestens eine Druckleitung 15. Die Mündung 16 der Druckleitung 15 befindet sieh etwas oberhalb der Absaugöffnung 7 und ist auf den Boden 17 eines Sacklochs 17a gerichtet, so daß über die Druckleitung 15 zuströmende Druckluft umgelenkt wird und über den Ringraum 8 wieder an das obere Ende des Bohrrohres 1

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stömt. Das Sackloch 17a befindet sich in der Oberseite eines mit dem Kernrohr 3 verbundenen und axial von Durchtrittsöffnungen 19 durchbrochenen Ringflansches 18.

Wie insbesondere die Fig. 3 erkennen läßt, befinden sich die Sacklöcher 17a des Ringflansches 18 jeweils in Verlängerung der Druckleitungen 15, während die Durchtrittsöffnungen 19 jeweils dazwischen angeordnet sind. Auf diese Weise wird über die Druckleitungen 15 unter Druck einströmendes Gas, insbesondere Druckluft, am Boden 17 um 180° umgelenkt und unter Erzeugung eines Unterdrucks neben den Durchtrittsöffnungen 19 s- zum oberen Ende des Bohrrohres 1 zurückgeführt. Da die Querschnittsfläche des freien Ringraumes 8 größer ist als die gesamte Querschnittsfläche der Druckleitungen 15, entstfeht im Bereich der Absaugöffnungen 7 ein Unterdruck. Dieser Saugeffekt wird ausgenutzt, um unter Wegfall der in Fig. 1 dargestellten Saugpumpe 9 den zur Absaugung des schadstoffbeladenen Reinigungsmediums notwendigen Unterdruck zu erzeugen. Diese letztgenannte Möglichkeit der Rückförderung des Reinigungsmediums ist vor allem dann anzuwenden, wenn aufgrund der großen Saughöhe eine Saugpumpe nicht mehr eingesetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

1	Bohrrohr
7.	Boden
3	Kernrohr
4	Mantelrohr
5	Bohrkrone
5a	Distanzstück
6	Austrittsdüse
7	Absaugöffnung
8	Ringraum
9	Saugpumpe
10	Hochdruckpumpe
11	Bod^nsäule
12	Sieb
13	Kante
14	Mantelfläche
15	Druckleitung
16	Mündung
17	Boden
17a	Sackloch
18	Ringflansch
19	Durchtrittsöffnung

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Reinigung von tiefliegenden, schadstoffhaltigen Bodenschichten mittels eines durch ein Bohrrohr in die Bodenschichten eingebrachten, die Schadstoffe aufnehmenden Reinigungsmediums, das aus den Bodenschichten abgesaugt und anschließend aufbereitet wird,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Bohrrohr (1) aus einem das Reinigungsmedium in die Bodenschichten führenden Kernrohr (3), das außer einer Bohrkrone (5) mindestens eine Austrittsdüse (6) für das unter hohem Druck stehende Reinigungsmedium aufweist und aus einem das Kernrohr (3) umgebenden Mantelrohr (4) besteht, das oberhalb der Austrittsdüse (6) gegenüber dem Kernrohr (3) abgedichtet ist und im Bereich seines unteren Endes mit mindestens einer Absaugöffnung (7) für das schadstoffbelar^ne Reinigungsmedium und an seinem oberen Ende mit einer Abflußöffnung für das im Ringraum (8) zwischen Kernrohr (3) und Mantelrohr (4) an die Erdoberfläche geförderte, schadstoffbeladene Reiniguhgsmedium versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Abflußöffnung des Mantelrohres (4) eine Saugpumpe (9) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bohrrohr (1) mindestens eine Druckleitung (15) angeordnet ist, die oberhalb der Absaugöffnung (7) im Ringraum (8) zwischen Kernrohr (3) und Mantelrohr (4) mündet.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugöffnung (7) mit einem das Kernrohr (3) umschließenden zylindrischen Sieb (12) versehen ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (12) am Kernrohr (3) oder am Mantelrohr (4) befestigt ist und eine Kante (13) des jeweils anderen Rohres

(4.3) infolge einer Relativbewegung zwischen den Rohren

(3.4) reinigend über die Sieboberfläche (12) führbar ist.

W/TT/de