EP0652791B1 - Reinigungsvorrichtung für kontaminiertes erdreich - Google Patents

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EP0652791B1
EP0652791B1 EP93915966A EP93915966A EP0652791B1 EP 0652791 B1 EP0652791 B1 EP 0652791B1 EP 93915966 A EP93915966 A EP 93915966A EP 93915966 A EP93915966 A EP 93915966A EP 0652791 B1 EP0652791 B1 EP 0652791B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
activated carbon
air
separator
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP93915966A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0652791A1 (de
Inventor
Jürgen Thomas SCHMID
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FILTER- und WASSERTECHNIK GmbH
Filter und Wassertechnik GmbH
Original Assignee
FILTER- und WASSERTECHNIK GmbH
Filter und Wassertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by FILTER- und WASSERTECHNIK GmbH, Filter und Wassertechnik GmbH filed Critical FILTER- und WASSERTECHNIK GmbH
Publication of EP0652791A1 publication Critical patent/EP0652791A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0652791B1 publication Critical patent/EP0652791B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/001—General arrangements, plants, flowsheets

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device for contaminated soil, with a suction element that can be installed in or on the soil, and at least one liquid ring pump, which is followed by a liquid separator.
  • Cleaning devices in particular floor air extraction systems, are generally known. These extraction systems are used in particular to extract volatile substances from contaminated soils.
  • the device has a side channel compressor which can generate a vacuum of 250 to 300 mbar, but a maximum of 500 mbar. It has been found that volatile gases, in particular aromatic compounds, can be extracted reasonably well. However, the volume flow drops steeply with increasing vacuum, so that effective suction from a certain vacuum is no longer possible. Due to this fact, non-volatile fluids, fluid mixtures and saturated vapors cannot be extracted.
  • the earth surface in the area around the suction point must be sealed for effective suction, since otherwise the air sucked in over the earth surface prevents gases from being extracted from the interior of the earth.
  • a cleaning device for contaminated soil with a liquid ring pump has become known, wherein at least one liquid separator is arranged after the liquid ring pump.
  • the gases leaving the liquid separator have a relative moisture content of 100%.
  • the gases also contain cracked liquid droplets, which are fed to the downstream cleaning device. Because of these liquid droplets, only certain gas cleaning devices can be used.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device of the type mentioned in such a way that it can be used in a variety of ways and effective cleaning of the extracted gases is achieved.
  • liquid separator is followed by a further liquid separator, which is provided with a packing, in particular made of polypropylene, and that this is followed by an air-activated carbon filter absorbing the pollutants.
  • the gaps between the individual ring cells can be effectively sealed, whereby extreme negative pressures can be achieved.
  • the gaps in the liquid ring also have the advantage that quartz particles sucked in from the ground cannot cause sparks, since this process takes place in the water ring and is therefore separate from the explosive gases. So explosive and / or ignitable gas-air mixtures from tanks, buildings or from the ground can be conveyed, whereby the ground can also be stored in rents or containers.
  • absolute pressures of up to 33 mbar can be achieved.
  • the pollutants are absorbed and either accumulated or converted into non-harmful substances.
  • the suction system according to the invention which is advantageously used as a soil air suction system, not only volatile, but also medium and low volatile compounds, such as aromatic and / or chlorinated hydrocarbons, such as benzene, toluene, xylene, tri, per, can be extracted due to the extremely high negative pressure , etc. Furthermore, the system can also be used with strongly cohesive soils and / or water-saturated soil zones with good suction results. After all, water entrained with the extracted gas poses no problem for the vacuum generator. The vacuum generator is even able to drain off only liquid if measures are taken on the suction side that have a strong effect Effect pressure gradients in a nozzle that is so large that the delivery head is overcome. With the system according to the invention, renovations can be carried out in shorter times.
  • the air-activated carbon filter ensures optimal cleaning of the air extracted from the ground, with the pollutants being adsorbed by the activated carbon.
  • the saturated activated carbon can then be replaced in a simple way with fresh and absorbent ones.
  • the gas emerging from the liquid ring pump which has a relative atmospheric humidity of almost 100%, is dehumidified via the first liquid separator by separating out a large part of the liquid particles entrained in the air flow.
  • the separating effect is improved with the second liquid separator, which is provided with a packing, in particular made of polypropylene.
  • the entrained liquid droplets are effectively eliminated with the packing. In this way, the adsorptive capacity of the active air filter is not reduced by water introduced.
  • the first liquid separator is advantageously designed as a cyclone separator. With this cyclone separator, an effective mechanical separation of the liquid particles from the gas stream is achieved, the cyclone separator itself being maintenance-free.
  • the liquid separator is equipped with a fill level control and a drain valve.
  • a liquid supply in the liquid ring of the liquid ring pump is achieved if necessary in that the liquid ring of the liquid ring pump is connected to the liquid outlet of the liquid separator.
  • the liquid entrained with the gas conveyed by the pump and which is separated out in the liquid separator is fed back to the water ring pump. This reduces the effective loss of fluid to a minimum.
  • the liquid contaminated by the extracted gas is kept in a closed circuit.
  • a heat exchanger is interposed between the liquid ring pump and the liquid separator. This heat exchanger can be cooled using fresh water or the ambient air.
  • the overflow of the liquid separator is advantageously coupled to a liquid container and in particular a liquid activated carbon filter.
  • Liquid emerging from the liquid separator can be accumulated via the liquid container and treated in the liquid activated carbon filter in such a way that it can be released into the environment without hesitation.
  • liquid can also be treated, which is entrained by the gas extracted from the soil. This liquid, like the extracted gas, is usually contaminated and requires treatment, which it undergoes in the liquid activated carbon filter.
  • a throttle valve for the supply of fresh air is preferably provided in front of the device which receives the pollutants. In this way, the moisture content of the air supplied to the pollutant-receiving device can be reduced, in particular if the supplied fresh air has previously been heated. In this way, the adsorption process in the active air filter can be accelerated.
  • the device is designed as a mobile system.
  • Mobile systems can be brought to their place of use within a very short time, which is particularly important in the event of accidents where toxic substances have entered the ground. Such systems help to minimize damage in the event of an accident and in particular contribute to rapid decontamination of the soil.
  • the device shown in FIGS. 1 and 2, generally designated 1 for extracting fluids from the ground, has as its essential element a liquid or water ring pump 2, which is between a suction element, generally designated 3, and a device, generally designated 4 the pollutants is arranged.
  • the suction element 3 generally consists of a plurality of levels (not shown) embedded in the ground, with which the soil air is sucked in via valves 5. Liquids or gas-liquid mixtures can also be extracted via the level. Each level can be independent of the other levels in the groundwater or above of the groundwater.
  • the individual absolute pressures of the individual soil air levels at the MSR points 6 and the total vacuum pressure can be read off at an MSR point 7 provided between the valves 5 and the water ring pump 2.
  • the levels are let into the ground through a level hole, the level hole being sealed at the lower and upper ends.
  • the fluids are sucked in via a filter tube, which is between two and twenty meters below the surface of the earth.
  • the distances between the individual level wells can be fifty to sixty meters.
  • the surface of the earth may be covered or sealed with a film.
  • the filter tubes open into a water lock 49 (Figure 2) which is integrated in the system. This improves explosion protection. With this water lock 49 entrained dirt particles are separated, so it serves as a sedimentation stage. It also has the function of a flame protection screen. By mounting a rupture disc on the head of the water lock, it has the function of detonation protection.
  • the gases drawn off via the water ring pump 2 leave the pump at a temperature of approximately 25 ° C. and a relative atmospheric humidity of almost 100%.
  • the devices 4 that absorb the pollutants are designed as air-activated carbon filters, with two or three filter columns 8, 9 and 10 are connected in series. Since the air humidity of the extracted gas for the active air carbon in the filter column should not be over 60 to 70% and the temperature of the gas should also not be too high, the device 4 has two liquid separators 11 and 12 connected upstream.
  • the liquid separator 11 is designed as a cyclone separator. In addition to inlet 13 and outlet 14 for the gases to be dried, they have outlets 15 to 18 for the separated liquid and an inlet 19 for fresh water or, in the embodiment of FIG. 2, for refilling.
  • the output 15 is connected to the water ring of the water ring pump 2 via a heat exchanger 20.
  • the heat exchanger 20 is connected to a fresh water line 21 via a valve 22 and is connected to the fresh water outlet 23.
  • the heat exchanger 20 is connected to a chiller 50 for additional cooling, so that the system can generate the necessary cooling in the event of a lack of fresh water or to save fresh water by means of electrical energy.
  • a further heat exchanger 51 can also be provided.
  • the outlet 16 leads into a receptacle (not shown) for the separated liquid.
  • a receptacle not shown
  • the outlet 17 leads via a dewater 25 into a container 26, from which the water which accumulates when the maximum fill level is reached with a diaphragm pump 27 Water activated carbon filter is supplied in which the pollutants are separated. Furthermore, the container 26 has a ventilation line 28 which ends in a snifting valve 29 which is connected to the suction side of the water ring pump 2. In the exemplary embodiment in FIG. 2, the outlet 17 leads back into the separator 11.
  • the bottom air leaving the two liquid separators 11 and 12 is freed from free water droplets and can be mixed with heated fresh air if necessary via a blower 30.
  • the blower 30 opens into the upper outlet region of the separator 12.
  • the amount of fresh air can be adjusted via a throttle valve 31, which is dependent on a moisture measuring device 32.
  • the temperature of the gas entering the device 4 can be measured via a measuring device 33.
  • the pressure of the incoming gas is measured by a measuring device 34.
  • the filter column 8, 9 and 10 has sampling points 35, 36 and 37, the KW and the CKW loading of the soil air at the sampling point 35 being able to be measured with the aid of Dräger tubes. At the sampling points 36 and 37, the residual loads on KW and CKW of the filter air are measured.
  • the exhaust air at the outlet 38 can be safely fed into the environment.
  • the liquid separator 11 is designed such that the ground air mixed with circulating water and possibly with groundwater in the water ring pump 2 is separated from the liquid and passed into the downstream separator 12, in which the remaining entrained water drops are then separated.
  • the separator 12 has a packing made of polypropylene in order to improve the separation effect.
  • the outlet 15 is provided with a float switch and a drain valve 39, which is connected to the inlet 19 of the liquid separator 11 via a pump 40 and a valve 41.
  • the liquid separator 11 becomes the water ring which is lost via the outlet 15, the heat exchanger 20, which is designed as a plate heat exchanger and whose output temperature is controlled by a temperature measuring device 42 Liquid supplied.
  • the heat exchanger 20 which is designed as a plate heat exchanger and whose output temperature is controlled by a temperature measuring device 42 Liquid supplied.
  • water is taken from the fresh water line 21 and fed to a reservoir 44 via a level-regulated float valve 43. From this, the water passes via an emptying valve 45 with a float switch to the pump 40, from which it is fed to the liquid separator 11. If there is sufficient liquid in the liquid separator 12, the valve 39 opens, otherwise the valve 45 opens.
  • non-return flap 52 which prevents the air from flowing back from the blower 30 via the separator 12 to the separator 11 if the water ring pump 2 fails.
  • the pump 40 is provided with a valve 53, via which it can be vented when it is started up for the first time.
  • the drives 46, 47 and 48 of the water ring pump 2, the pump 40 and the blower 30 can be formed by electric motors and / or internal combustion engines.
  • the drives, such as measuring devices and valves are advantageously connected to a control system which monitors the entire measurement data and, in the event of deviations from the target value, controls the corresponding valves and drives automatically.
  • the device 1 is equipped for automatic continuous operation, so that it always works in an optimal or in a predetermined work area without monitoring personnel.
  • Even with the extraction of explosive floor gases there is no danger of an explosion in the device according to the invention, and no special precautions need to be taken be taken because the moving elements that could generate sparks always run in a water ring in the water ring pump 2. An ignition of the explosive gas is therefore impossible.
  • FIG. 3 shows a separator that can be used, for example, as a liquid separator 11 or 12.
  • the water vapor-saturated air of the water ring pump 2 is further processed after the separator 11 by being introduced tangentially into a lower part 55 via a pipe 54 and being freed from water particles by radial acceleration, which may have arisen from condensation in the upstream pipes.
  • An activated carbon fixed bed 56 is located above the lower part 55 of the essentially circular cylindrical separator, in particular in the upper half or in the upper third. This consists of two parallel sieve trays 57 between which an activated carbon bed 58 is located. The rising air flows through this activated carbon fixed bed 56.
  • the activated carbon absorbs the water and later releases it in a controlled manner as water vapor to the air flowing through it.
  • a mixing chamber 59 in which the hot dry air of the blower 30 is mixed via a line 60 with the moist air which emerges from the fixed bed 56 becomes. The mixing is also achieved by blowing the hot mixed air tangentially.
  • a float switch 61 can also be seen in the lower part 55.
  • a sight glass 62 for the fill level is provided on the outside of the separator.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für kontaminiertes Erdreich, mit einem im oder auf dem Erdreich installierbaren Ansaugelement, und wenigstens einer Flüssigkeitsringpumpe, der ein Flüssigkeitsabscheider nachgeschaltet ist.
  • Reinigungsvorrichtungen, insbesondere Bodenluftabsauganlagen sind im allgemeinen bekannt. Diese Absauganlagen werden insbesondere dafür verwendet, um leichtflüchtige Stoffe aus kontaminierten Böden abzusaugen. Hierfür weist die Vorrichtung einen Seitenkanalverdichter auf, der einen Unterdruck von 250 bis 300 mbar, jedoch maximal einen Unterdruck von 500 mbar erzeugen kann. Dabei hat sich herausgestellt, daß zwar leichtflüchtige Gase, insbesondere aromatische Verbindungen einigermaßen gut abgesaugt werden können. Jedoch sinkt der Volumenstrom mit zunehmendem Unterdruck steil ab, so daß eine effektive Absaugung ab einem gewissen Unterdruck nicht mehr möglich ist. Aufgrund dieses Umstandes können schwerflüchtige Fluide, Fluidgemische und gesättigte Dämpfe nicht abgesaugt werden. Außerden muß für eine effektive Absaugung die Erdoberfläche im Bereich um die Absaugstelle gründlich abgedichtet werden, da ansonsten die über die Erdoberfläche angesaugte Luft eine Absaugung von Gasen aus dem Erdinneren verhindert.
  • Als weiterer Nachteil hat sich herausgestellt, daß mit derartigen Bodenabsauganlagen keine explosiven Gase abgesaugt werden können, da diese Anlagen keinen garantierten Explosionsschutz bieten. Werden über das Ansaugelement z.B. Quarzteilchen aus dem Erdreich mit angesaugt, besteht die Gefahr, daß diese Quarzteilchen im Seitenkanalverdichter eine Funkenbildung bewirken, die das explosive Gas oder Gasgemisch entzünden können. Eine Explosion der gesamten Anlage wäre unvermeidlich. Eine Vergrößerung der Spalte im Seitenkanalverdichter, wodurch die Funkenbildung reduziert werden könnte, ist aufgrund des dann geringeren erzielbaren Unterdrucks nicht möglich. Der Einsatz derartiger Bodenluftabsauganlagen in Gefahrenzonen ist nur mit aufwendigen Maßnahmen, wie Explosionsklappen usw. oder einem umfangreichen Splitterschutz möglich.
  • Mit der Druckschrift Dialog Information Services, File 621, PTS New Product Announcements (R), Dialog accession no. 0264840, Dateline, News Release, Stamford, CT, May 25, 1990: "Packaged Vacuum Pump Systems For Soil Venting Applications Introduced By Atlantic Fluidics, Inc." ist eine Reinigungsvorrichtung für kontaminiertes Erdreich mit einer Flüssigkeitsringpumpe bekannt geworden, wobei nach der Flüssigkeitsringpumpe wenigstens ein Flüssigkeitsabscheider angeordnet ist. Die den Flüssigkeitsabscheider verlassenden Gase weisen einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von 100 % auf. Außerdem enthalten die Gase mit gerissenen Flüssigkeitströpfchen, die der nachgeschalteten Reinigungsvorrichtung zugeführt werden. Aufgrund dieser Flüssigkeitströpfchen können nur bestimmte Einrichtungen für die Gasreinigung verwendet werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie vielfältiger einsetzbar ist und eine effektive Reinigung der abgesaugten Gase erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Flüssigkeitsabscheider ein weiterer Flüssigkeitsabscheider nachgeschaltet ist, der mit einer Füllkörperverpackung, insbesondere aus Polypropylen, versehen ist, und daß diesem ein die Schadstoffe aufnehmender Luftaktivkohlefilter nachgeschaltet ist.
  • Aufgrund der Verwendung einer Flüssigkeits- oder Wasserringpumpe können die Spalte zwischen den einzelnen Ringzellen effektiv abgedichtet werden, wodurch extreme Unterdrücke erzielbar sind. Die im Flüssigkeitsring sich befindenden Spalte weisen zudem den Vorteil auf, daß aus dem Erdreich angesaugte Quarzteilchen keine Funkenbildung bewirken können, da dieser Vorgang im Wasserring abläuft und daher getrennt von den explosiven Gasen. Es können also explosive und/oder zündfähige Gas-Luft-Gemische aus Tanks, Gebäuden oder aus dem Erdreich gefördert werden, wobei das Erdreich auch in Mieten oder Containern eingelagert sein kann. Mit der Flüssigkeitsringpumpe können Absolutdrücke bis zu 33 mbar erzielt werden. In dem der Flüssigkeitsringpumpe nachgeschalteten Luftaktivkohlefilter werden die Schadstoffe aufgenommen und entweder angesammelt oder in nicht schädliche Stoffe umgewandelt.
  • Mit der erfindungsgemäßen Absauganlage, die vorteilhaft als Bodenluftabsauganlage eingesetzt wird, können aufgrund des extrem hohen Unterdruckes nicht nur leichtflüchtige, sondern auch mittel- und schwerflüchtige Verbindungen, wie aromatische und/oder chlorierte Kohlenwasserstoffe abgesaugt werden, wie Benzol, Toluol, Xylol, Tri, Per, usw.. Ferner kann die Anlage auch bei stark bindigen Böden und/oder wassergesättigten Bodenzonen mit guten Absaugresultaten eingesetzt werden. Schließlich stellt mit dem abgesaugten Gas mitgerissenes Wasser kein Problem für den Unterdruckerzeuger dar. Dieser ist sogar in der Lage, nur Flüssigkeit abzuschlürfen, wenn saugseitig Maßnahmen getroffen werden, die einen starken Druckgradienten in einer Düse bewirken, der so groß ist, daß die Förderhöhe überwunden wird. Mit der erfindungsgemäßen Anlage können Sanierungen in kürzeren Zeiten durchgeführt werden.
  • Durch den Luftaktivkohlefilter wird eine optimale Reinigung der aus dem Erdreich abgesaugten Luft erzielt, wobei die Schadstoffe von der Aktivkohle adsorbiert werden. Die gesättigte Aktivkohle kann dann auf einfache Weisse gegen frische und aufnahmefähige ersetzt werden. Über den ersten Flüssigkeitsabscheider wird das aus der Flüssigkeitsringpumpe austretende Gas, welches eine relative Luftfeuchtigkeit von nahezu 100% besitzt, entfeuchtet, indem ein Großteil der mit dem Luftstrom mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen ausgeschieden werden. Mit dem zweiten Flüssigkeitsabscheider, der mit einer Füllkörperverpackung, insbesondere aus Polypropylen, versehen ist, wird die Abscheidewirkung verbessert. Mit der Füllkörperverpackung werden die mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen wirksam ausgeschieden. Auf diese Weise wird das Adsorptionsvermögen des Luftaktivkohlefilters nicht durch eingeschlepptes Wasser vermindert.
  • Vorteilhaft ist der erste Flüssigkeitsabscheider als Zyklonabscheider ausgebildet. Mit diesem Zyklonabscheider wird eine wirkungsvolle mechanische Abtrennung der Flüssigkeitsteilchen aus dem Gasstrom erzielt, wobei der Zyklonabscheider selbst wartungsfrei arbeitet.
  • Um die Menge an abgeschiedener Flüssigkeit zu kontrollieren und ggf. abzulassen, ist der Flüssigkeitsabscheider mit einer Füllstandskontrolle sowie einem Entleerungsventil versehen. Eine Flüssigkeitszufuhr in den Flüssigkeitsring der Flüssigkeitsringpumpe wird bei Bedarf dadurch erzielt, daß der Flüssigkeitsring der Flüssigkeitsringpumpe mit dem Flüssigkeitsausgang des Flüssigkeitsabscheiders verbunden ist.
  • Auf diese Weise wird die mit dem von der Pumpe geförderten Gas mitgerissene Flüssigkeit, die im Flüssigkeitsabscheider ausgeschieden wird, der Wasserringspumpe wieder zugeführt. Der effektive Flüssigkeitsverlust wird hierdurch auf ein Minimum beschränkt. Außerdem wird die durch das abgesaugte Gas kontaminierte Flüssigkeit in einem abgeschlossenen Kreislauf gehalten.
  • Um eine übermäßige Erwärmung der Flüssigkeit des Flüssigkeitsrings zu vermeiden, ist zwischen der Flüssigkeitsringpumpe und dem Flüssigkeitsabscheider ein Wärmetauscher zwischengeschaltet. Dieser Wärmetauscher kann über Frischwasser oder über die Umgebungsluft gekühlt werden.
  • Vorteilhaft ist der Überlauf des Flüssigkeitsabscheiders mit einem Flüssigkeitsbehälter und insbesondere einem Flüssigkeitsaktivkohlefilter gekoppelt. Über den Flüssigkeitsbehälter kann aus dem Flüssigkeitsabscheider austretende Flüssigkeit angesammelt und im Flüssigkeitsaktivkohlefilter so behandelt werden, daß sie bedenkenlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Dabei kann insbesondere auch Flüssigkeit behandelt werden, die über das aus dem Erdreich abgesaugte Gas mitgerissen wird. Diese Flüssigkeit ist in der Regel wie das abgesaugte Gas kontaminiert und bedarf einer Behandlung, die sie im Flüssigkeitsaktivkohlefilter erfährt.
  • Bevorzugt ist vor der die Schadstoffe aufnehmenden Einrichtung ein Drosselventil für die Zufuhr von Frischluft vorgesehen. Auf dieser Weise kann der Feuchtegehalt der die Schadstoffe aufnehmenden Einrichtung zugeführten Luft abgesenkt werden, insbesondere dann, wenn die zugeführte Frischluft vorher erwärmt worden ist. Auf diese Weise kann auch der Adsorptionsprozeß im Luftaktivkohlefilter beschleunigt werden.
  • Zur Steuerung und Kontrolle der gesamten Vorrichtung sind vorteilhaft Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeitsmeßgeräte, sowie Schadstoffmeßgeräte, insbesondere mit Hilfe von Drägerröhrchen, vorgesehen. Mit diesen Instrumenten können Fehlfunktionen einzelner Anlageteile bzw. können Abweichungen einzelnen Systemwerte sofort erkannt werden, und es kann steuernd in den Prozeßablauf eingegriffen werden, so daß stets eine optimale und effektive Luftabsaugung über eine lange Zeit, d.h. über Wochen und Monate, beibehalten werden kann.
  • Bei einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daµ die Vorrichtung als mobile Anlage ausgebildet ist. Mobile Anlagen können innerhalb kürzester Zeit an ihren Einsatzort gebracht werden, was insbesondere bei Unglücksfällen, wo toxische Stoffe ins Erdreich eingetreten sind, besonders wichtig ist. Derartige Anlagen helfen bei Unglücksfallen, den Schaden zu minimieren und tragen insbesondere zu einer raschen Dekontamination des Erdreichs bei.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben ist. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Verfahrensschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Figur 2
    ein zweites Verfahrensschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
    Figur 3
    einen Abscheider.
  • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Absaugen von Fluiden aus dem Erdreich weist als wesentliches Element eine Flüssigkeits- oder Wasserringpumpe 2 auf, die zwischen einem insgesamt mit 3 bezeichneten Ansaugelement und einer insgesamt mit 4 bezeichneten Einrichtung zur Aufnahme der Schadstoffe angeordnet ist. Das Ansaugelement 3 besteht in der Regel aus einer Mehrzahl von in das Erdreich eingelassenen Pegeln (nicht dargestellt), mit denen die Bodenluft über Ventile 5 angesaugt wird. Über die Pegel können aber auch Flüssigkeiten oder Gas-Flüssigkeitsgemische abgesaugt werden. Jeder Pegel kann unabhängig von den anderen Pegeln im Grundwasser oder oberhalb des Grundwassers liegen. Dabei können die einzelnen Absolutdrücke der einzelnen Bodenluftpegel an den MSR-Stellen 6 und der Vakuumgesamtdruck an einer zwischen den Ventilen 5 und der Wasserringpumpe 2 vorgesehenen MSR-Stelle 7 abgelesen werden. In der Regel werden die Pegel über eine Pegelbohrung in das Erdreich eingelassen, wobei die Pegelbohrung am unteren und am oberen Ende abgedichtet ist. Die Ansaugung der Fluide erfolgt über ein Filterrohr, welches zwischen zwei und zwanzig Meter unter der Erdoberfläche liegt. Die Abstände der einzelnen Pegelbohrungen können fünfzig bis sechzig Meter betragen. Bei stark kies- undd sandhaltigen Böden kann die Erdoberfläche ggf. durch eine Folie abgedeckt bzw. abgedichtet werden. Die Filterrohre münden in ein Wasserschloß 49 (Figur 2) welches in die Anlage integriert ist. Hierdurch wird der Explosionsschutz verbessert. Mit diesem Wasserschloß 49 werden mitgerissene Schmutzpartikel abgeschieden, es dient also als Sedimentationsstufe. Außerdem hat es die Funktion eines Flammschutzsiebes. Durch die Montage einer Berstscheibe am Kopf des Wasserschlosses besitzt es die Funktion als Detonationssicherung.
  • Die über die Wasserringpumpe 2 abgesaugten Gase verlassen die Pumpe mit einer Temperatur von etwa 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von nahezu 100%. Die die Schadstoffe aufnehmenden Einrichtungen 4 sind als Luftaktivkohlefilter ausgebildet, wobei zwei bzw. drei Filterkolonnen 8, 9 und 10 hintereinandergeschaltet sind. Da die Luftfeuchtigkeit des abgesaugten Gases für die in der Filterkolonne sich befindende Luftaktivkohle nicht über 60 bis 70 % und die Temperatur des Gases ebenfalls nicht allzu hoch sein sollte, sind der Einrichtung 4 zwei Flüssigkeitsabscheider 11 und 12 vorgeschaltet. Der Flüssigkeitsabscheider 11 ist als Zyklonabscheider ausgebildet. Sie besitzen neben dem Eingang 13 und dem Ausgang 14 für die zu trocknende Gase Ausgänge 15 bis 18 für die abgeschiedene Flüssigkeit sowie einen Eingang 19 für Frischwasser bzw. bei der Ausführungsform der Figur 2 zur Nachfüllung. Der Ausgang 15 ist über einen Wärmetauscher 20 mit dem Wasserring der Wasserringpumpe 2 verbunden. Zur Kühlung ist der Wärmetauscher 20 über ein Ventil 22 an eine Frischwasserleitung 21 angeschlossen und steht mit dem Firschwasserablauf 23 in Verbindung. In Figur 2 ist der Wärmetauscher 20 zur zusätzlichen Kühlung mit einem Kaltwassersatz 50 verbunden, so daß die Anlage bei Frischwassermangel oder zur Einsparung von Frischwasser mittels elektrischer Energie die erforderliche Kühlung erzeugen kann. Es kann auch ein weiterer Wärmetauscher 51 vorgesehen sein. Über das Ventil 24 führt der Ausgang 16 in einen nicht dargestellten Aufnahmebehälter für die abgeschiedene Flüssigkeit. Der Ausgang 17 führt beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 über einen Entwässerer 25 in einen Behälter 26, aus dem das anfallende Wasser bei Erreichen des maximalen Füllstandes mit einer Membranpumpe 27 einem Wasseraktivkohlefilter zugeführt wird, in dem die Schadstoffe abgetrennt werden. Ferner weist der Behälter 26 eine Belüftungsleitung 28 auf, die in einem Schnüffelventil 29 endet, welches mit der Saugseite der Wasserringpumpe 2 in Verbindung steht. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 führt der Ausgang 17 zurück in den Abscheider 11.
  • Die die beiden Flüssigkeitsabscheider 11 und 12 verlassende Bodenluft ist von freien Wassertröpfchen befreit und kann bei Bedarf über ein Gebläse 30 mit erwärmter Frischluft vermischt werden. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 mündet das Gebläse 30 in den oberen Auslaßbereich des Abscheiders 12. Die Menge an Frischluft kann über ein Drosselventil 31 eingestellt werden, welches in Abhängigkeit eines Feuchtemeßgerätes 32 steht. Ferner kann die Temperatur des in die Einrichtung 4 eintretendes Gases über eine Meßeinrichtung 33 gemessen werden. Der Druck des eintretenden Gases wird dabei über eine Meßeinrichtung 34 gemessen. Die Filterkolonne 8,9 und 10 weist Probeentnahmestellen 35,36 und 37 auf, wobei an der Probeentnahmestelle 35 die KW- und die CKW-Beladung der Bodenluft mit Hilfe von Drägerröhrchen gemessen werden kann. An den Probeentnahmestellen 36 und 37 werden die Restbelastungen an KW und CKW der Filterluft gemessen. Die am Ausgang 38 anfallende Abluft kann bedenkenlos der Umgebung zugeführt werden.
  • Der Flüssigkeitsabscheider 11 ist so ausgestaltet, daß die in der Wasserringpumpe 2 mit Umlaufwasser und ggf. mit Grundwasser vermischte Bodenluft von der Flüssigkeit getrennt und in den nachgeschalteten Abscheider 12 geleitet wird, in dem dann die restlichen mitgerissenen Wassertropfen abgeschieden werden. Der Abscheider 12 weist eine Füllkörperverpackung aus Polypropylen auf, um die Abscheidewirkung zu verbessern.
    Der Ausgang 15 ist mit einem Schwimmerschalter und einem Entleerungsventil 39 versehen, welches über eine Pumpe 40 und ein Ventil 41 mit dem Eingang 19 des Flüssigkeitsabscheiders 11 verbunden ist. Da beim Betrieb der Wasserringpumpe 2 vom geförderten Gas ständig Wasser aus dem Wasserring mitgerissen wird, wird aus dem Flüssigkeitsabscheider 11 über den Ausgang 15, den Wärmetauscher 20, der als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist und desen Ausgangtemperatur von einem Temperaturmeßgerät 42 kontrolliert wird, dem Wasserring die verlorengegangene Flüssigkeit zugeführt. Zur Nachspeisung des Umlaufwassers wird der Frischwasserleitung 21 Wasser entnommen und über ein niveaureguliertes Schwimmerventil 43 einem Vorlagebehälter 44 zugeführt. Aus diesem gelangt das Wasser über ein Entleerungsventil 45 mit Schwimmerschalter zur Pumpe 40, von der es dem Flüssigkeitsabscheider 11 zugeführt wird. Befindet sich im Flüssigkeitsabscheider 12 genügend Flüssigkeit, dann öffnet das Ventil 39, ansonsten öffnet das Ventil 45.
  • Zwischen den beiden Abscheidern 11 und 12 ist eine Rückschlagklappe 52 angebracht, mit der bei Ausfall der Wasserringpumpe 2 ein Zurückströmen der Luft vom Gebläse 30 über den Abscheider 12 zum Abscheider 11 verhindert wird.
  • Saugt die Wasserringpumpe 2 Wasser an, dann erhöht sich der Pegel im Abscheider 11. Um das Wasser abzuführen öffnen zwei Magnetventile 62 und 63, so daß das Wasser über die Pumpe 40 einem Sandfilter 64 und zwei nachgeschalteten Wasseraktivkohlefiltern 65 und 66 zugeleitet werden kann.
  • Die Pumpe 40 ist mit einem Ventil 53 versehen, über das sie bei Erstinbetriebnahme entlüftet werden kann.
  • Die Antriebe 46,47 und 48 der Wasserringpumpe 2, der Pumpe 40, sowie des Gebläses 30 können von Elektromotoren und/oder Verbrennungsmotoren gebildet werden. Vorteilhaft sind die Antriebe wie Meßeinrichtungen und Ventile an eine Steueranlage angeschlossen, die die gesamten Meßdaten überwacht und bei Abweichungen vom Sollwert die entsprechenden Ventile und Antriebe selbsttätig ansteuert. Auf diese Weise ist die Vorrichtung 1 für einen automatischen Dauerbetrieb ausgerüstet, so daß sie ohne Übervachungspersonal stets in einem optimalen oder in einem vorgegebenen Arbeitsbereich arbeitet. Selbst bei der Absaugung von explosiven Bodengasen herrscht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Gefahr einer Explosion, und es müssen keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden, da die bewegten Elemente, die Funken erzeugen könnten, stets in einem Wasserring in der Wasserringpumpe 2 laufen. Eine Entzündung des explosiven Gase ist daher ausgeschlossen.
  • In Figur 3 ist ein z.B. als Flüssigkeitsabscheider 11 oder 12 einsetzbarer Abscheider dargestellt. Die wasserdampfgesättigte Luft der Wasserringpumpe 2 wird nach dem Abscheider 11 weiter aufbereitet, indem sie über eine Rohrleitung 54 in einen unteren Teil 55 tangential eingeleitet und durch Radialbeschleunigung von Wasserpartikeln, die durch Kondensation in den vorgeschalteten Leitungen entstanden sein können, befreit wird. Oberhalb des unteren Teils 55 des im wesentlichen kreiszylindrischen Abscheiders, insbesondere in der oberen Hälfte oder im oberen Drittel befindet sich ein Aktivkohlefestbett 56. Dieses besteht aus zwei parallelen Siebböden 57 zwischen denen sich eine Aktivkohleschüttung 58 befindet. Dieses Aktivkohlefestbett 56 wird von der aufsteigenden Luft durchströmt. Sollte jetzt noch weiteres Kondensat vorhanden sein, so nimmt die Aktivkohle das Wasser auf und gibt es später kontrolliert als Wasserdampf an die durchströmende Luft wieder ab. Über dem Aktivkohlefestbett 56 befindet sich eine Mischkammer 59, in welcher die heiße trockene Luft des Gebläses 30 über eine Leitung 60 mit der feuchten Luft, welche aus dem Festbett 56 austritt, gemischt wird. Die Vermischung wird dabei ebenfalls durch tangentiales Einblasen der heißen Mischluft erzielt. Im unteren Teil 55 ist noch ein Schwimmerschalter 61 erkennbar. Außerdem ist an der Außenseite des Abscheiders ein Schauglas 62 für den Füllstand vorgesehen.

Claims (8)

  1. Reinigungsvorrichtung für kontaminiertes Erdreich, mit einem in oder auf dem Erdreich installierbaren Ansaugelement (3) und wenigstens einer Flüssigkeitsringpumpe (2), der ein Flüssigkeitsabscheider (11) nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitsabscheider (11) ein weiterer Flüssigkeitsabscheider (12) nachgeschaltet ist, der mit einer Füllkörperverpackung, insbesondere aus Polypropylen, versehen ist, und daß diesem ein die Schadstoffe aufnehmender Luftaktivkohlefilter (8 bis 10) nachgeschaltet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsringpumpe (2) an einen oder mehrere Pegel angeschlossen ist, wobei jeder einzelne Pegel unabhängig von den anderen Pegeln im Grundwasser oder oberhalb des Grundwasserspiegels liegen kann.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitsabscheider (11) ein Flüssigkeitsbehälter (26) und insbesondere ein Flüssigkeitsaktivkohlefilter nachgeschaltet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem die Schadstoffe aufnehmenden Luftaktivkohlefilter (8 bis 10) ein Drosselventil (31) sowie ein Gebläse (30) für die Zufuhr von Frischluft vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeitsmeßgeräte, sowie Schadstoffmeßgeräte, insbesondere mit Hilfe von Drägerröhrchen vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) als mobile Anlage ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (11 oder 12) ein Aktivkohlefestbett (56) aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Aktivkohlefilterbetts (56) ein tangential angeordneter Lufteintritt (13) angeordnet ist und oberhalb des Aktivkohlefestbetts (56) eine Mischkammer vorgesehen ist.
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