EP3096895A1 - Anordnung und verfahren zum sanieren kontaminierten erdreiches - Google Patents

Anordnung und verfahren zum sanieren kontaminierten erdreiches

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Publication number
EP3096895A1
EP3096895A1 EP14723968.5A EP14723968A EP3096895A1 EP 3096895 A1 EP3096895 A1 EP 3096895A1 EP 14723968 A EP14723968 A EP 14723968A EP 3096895 A1 EP3096895 A1 EP 3096895A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
lance
groundwater level
openings
soil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14723968.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Putz
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3096895A1 publication Critical patent/EP3096895A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/005—Extraction of vapours or gases using vacuum or venting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/185—Controlling the light source by remote control via power line carrier transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C2101/00—In situ

Definitions

  • the invention relates to an arrangement, a method and apparatus as a lance for remediation of soil, which is contaminated with hydrocarbons, in particular mineral oil products, according to the preamble of claims 1, 3 and 6.
  • Soil vapor extraction is a process which removes the volatile hydrocarbons adsorbed in the unsaturated zone of the soil. By means of soil air levels (wells, lances, etc.), the soil air is sucked through the polluted zone and pulled off over it. As a result of replacement processes with the less mobile phases (pure pollutant phase, dissolved phase, adsorbed phase and non-trapped air pore fraction), pollutants are added to the "clean" air flowing in. The subsequent suction of the loaded liquor can reduce it to tolerable residual contents done in the ground.
  • the contaminated air is cleaned via a filter (activated carbon filter or biofilter).
  • the contaminated soil air is sucked in via the level or well, which is hammered into the soil, with a blower.
  • the condensate separator liquid components are separated and collected in the water tank, to ensure a smooth air transport and to prevent corrosion of the other system components.
  • the subsequent activated carbon or biofilter filters the hydrocarbons or C02 from the extracted air to allow it to escape into the atmosphere.
  • a silencer is installed to prevent unwanted noise.
  • Bioventing is designed to achieve maximum degradation with minimum airflow.
  • Airsnarcring is an in-situ remediation process for the reduction of volatile hydrocarbons that are adsorbed to soil particles and dissolved in groundwater. In this process, fresh air is introduced into the saturated zone, resulting in a phase transition of the contaminants from the liquid to the gaseous phase.
  • Biosnartrino This technology uses on-site microorganisms to degrade hydrocarbons in the saturated zone. Air and nutrients are introduced into the saturated zone in order to promote the biological activity of the microorganisms. It can be degraded with this method pollutants, which are dissolved in groundwater, adsorbed to soil particles in the saturated zone or present in Kapillarsaum. Also pollutants, which are adsorbed in the unsaturated zone, can be partially degraded.
  • Biosparging is very similar to airsparging. While in air saving the contaminants are only reduced by aeration, the biosparging process also promotes biodegradation by introducing nutrients. Biosparging is most commonly used in diesel or kerosene contamination because these products are not as volatile as light petroleum products (e.g., gasoline) and are more rapidly degradable than heavy products (e.g., lubricating oils).
  • light petroleum products e.g., gasoline
  • heavy products e.g., lubricating oils
  • This plant differs from the previously mentioned air saving plant by those plant components that are necessary for the introduction of nutrients. These are, as in Bioventing, injected by the container by means of a pump in the coming from the compressor air flow and thereby transported via the level or well into the groundwater.
  • the device according to the invention consists in the simplest case of a lance which is provided with two, preferably vertically spaced, vertical openings which can be connected by means of at least one line optionally to an overpressure source for air or a suction device under vacuum ,
  • the lance vertically in the area of Kontarnination so that the lower opening is below and the upper above the groundwater level
  • the arrangement according to the invention comprises arranging a lance according to the invention in at least one of the active wells within the circle of the blocking wells and providing sensors in the region of the suction device at least for measuring the content of methane, carbon dioxide, hydrocarbons and the relative humidity of the exhaust air are.
  • a gas-permeable and water-permeable, particularly preferably wound, offset with microorganisms cylinder is introduced into the wells so that it is partially below and partially above the groundwater level.
  • the method according to the invention consists in its simplest form of at least the following steps (has these):
  • the lances located in the various wells are successively subjected to negative pressure for a predetermined time and in the exhaust gas, at least the content of methane, carbon dioxide, hydrocarbons and the relative humidity is measured and stored;
  • the lances located in the various wells are pressurized in succession for a predetermined time, which does not have to mismatch with the above
  • the microorganisms originally present in the soil in the area of contamination are identified, grown on corresponding substrates and propagated, transferred to a substrate and introduced into at least one active well.
  • the microorganisms in particular the CO 2 and methane, whose activity is detected and it is promoted by the supply of nutrients and the attitude or regulation of the groundwater level of microbial degradation of the impurities by the multiplication of microorganisms. This can also be done without returning the microorganisms, only by creating an environment that promotes their multiplication in at least one of the active wells.
  • FIG. 3 shows a carrier according to the invention for microorganisms
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the method according to the invention and FIG. 5 shows the time sequence of a rehabilitation method on the basis of the CC content of the exhaust air.
  • three active wells 10 are provided in a contaminated area 9, which are in each case in communication with a suction line 3 and a pressure line 4 with a center 11.
  • an active well is constructed as follows, wherein the representation is a functional representation which does not show the lance in its finished embodiment but rather its functional parts.
  • a lance 2 is arranged in a beaten or drilled well 1.
  • Shown is a variant consisting of a suction tube 3 and a pressure tube 4.
  • Each of the tubes has in its lowermost region lateral openings 5 ', 5 ", so that the lance as a whole has two openings which are vertically spaced from each other Openings 5 "of the pressure tube 4 below the ground water spiegeis 6 arranged and all upper openings 5 * of the suction pipe 3 are provided above the groundwater level 6.
  • the shaft outside the thickening tube 4, for example with a clay seal 7, is sealed in the area between the mammal opening 5 'and the pressure openings 5' * so that air to be sucked off or to be drawn in is sealed off not sucked directly from the area of the other tube or blown to it.
  • an analog tone seal 8 is provided in the uppermost region of the lance in order to prevent the ingress of impurities of all kinds and the outflow of exhaust gas, which may also contain methane or volatile hydrocarbons of the contamination.
  • the lance shown above has been called a functional model, because the individual functions of a lance according to the invention are to be well explained, in the real training numerous changes and configurations are possible.
  • a lance as a single mechanically stable coated component, which can be sunk, if necessary, even without its own well shaft directly into the ground.
  • the wrapper is then preferably made of steel or stainless steel.
  • the illustrated lance has no sensors, it is, since usually a plurality of lances are used in the course of renovation, advantageous to provide the sensors centrally in a protected environment near the pump and to direct the exhaust gases of the individual lances alternately to the sensors , so the drift or the deviation between individual sensors can be reliably avoided.
  • a sensor for the local groundwater level directly in the lance this is not necessary for each of the lances used, it is usually sufficient, such sensors with a few lances since the geological conditions and thus the course of the groundwater table are known from the trial and probing boreholes required at the beginning of each rehabilitation
  • a preferably wound element 12 FIG. 3 in which different microorganisms are provided according to the contamination and the soil conditions can be introduced, so that each time air is injected (arrow L in FIG.
  • the element 12 may be arranged loosely movable inside the lance and kept by means of a float always at the appropriate height, partly below, partly above the groundwater level; if a "pneumatic short circuit" between the mammal openings 5 'on the one hand and the pressure openings 5 "on the other hand is avoided.
  • the latter can be done by appropriate operation or by appropriate design of the lance or the element, for example by inflatable seals, etc.
  • the coil 12 itself may be made of any material that is hard or uncorrelable, that forms or encloses voids, but which are "open", ie, communicating with each other and the environment, so that liquids and gases can flow through materials known as "geotextiles", glass wool, rock wool, mineral wool advantageously in mat form, in some cases with wrapped flakes of polystyrene or the like as a growth substrate for microorganisms, also in a variety of combinations used
  • the method according to the invention is explained by way of example with reference to Table 1.
  • the information on performed or not performed CO 2 -, CH4 -, speed and pressure measurements As can be seen in this example for a total of eight wells, the suction lines one to eight are first activated for three minutes each time, with all four measured values being measured and recorded. After this passage, which lasts 24 minutes (without switching times), then again in succession , which activates eight corresponding injection wells, with a pumping capacity of 35% for every 5 minutes per well. Only the speed and pressure are measured, as this allows conclusions about the porosity of the soil in the vicinity of each lance.
  • Lines 17-24 now represent, on the one hand, the renewed execution of the first step, the suction, in this case already combined with injection processes in different selected injection points.
  • Fig. 6 shows an example with five lances the course of the carbon dioxide concentration in the exhaust air during one year. The contents given are the average values of the respective month and show that, for example, at the well Bl the initial content of CO 2 at 10 ppm was very high and dropped relatively quickly, in particular the blowing time and injection intensity were increased at the well B1, as a result of which the degradation of the Contamination in this area could be increased again, and that the degradation fell again in the same operating mode within three months to about 5 ppm.
  • a renewed increase in the Einblashunt brought once again an improvement in the rate of degradation, this then decreased with the ever-decreasing contamination to the end of the series to just over 2 ppm.
  • the source or the well B4 was by nature outside the contamination area, even by strongest startup of the supply air was here to achieve any change, and the still to be discussed supply of wastewater from other wells could stimulate no degradation and thus no increase in CO2 content cause it lacked nutrients - contamination.
  • the well B5 shows a slow, virtually constant over several months degradation, which suggests a very diffuse and large-volume contamination in this area
  • the process according to the invention can be modified in many ways. So it is possible in particular, not only the above-mentioned winding with microorganisms and if necessary, to introduce food into the individual pressure lines, but it is also easily possible to transfer groundwater from a well with increased activity in which there is a relatively high proportion of microorganisms as well as solutes of contamination into a well in which the activity has waned in recent times

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, ein Verfahren und eine Lanze zurn Sanieren von Erdreich, das mit Kohlenwasserstoffen., insbesondere Mineralölprodukten kontaminiert ist. Die Anordnung weist zumindest einen Brunnen (i), mit einer Lanze (2) auf, die mit zwei, vertikalen Abstand voneinander aufweisenden, bevorzugt seitlichen Öffnungen (5', 5") versehen ist, die mittels zumindest einer Leitung (3, 4) wahlweise mit einer Überdrukquelle für Luft bzw. Abgas oder einer unter Unterdruck, stehender: Saugvorrichtung verbunden werden können. Das Verfahren besteht darin, dass abwechselnd und gegebenenfalls mit Pausen Luft in Bereiche des kontaminierten Erdreiches unterhalb des Grundwasserspiegels eingeblasen und Gas aus Bereichen des kontaminierten Erdreiches oberhalb des Grundwasserspiegels abgesaugt wird. Die Lanze weist zwei, vertikalen Abstand voneinander aufweisenden, bevorzugt seitliche Öffinungen (5', 5") auf, die mittels zumindest einer Leitung (3, 4) wahlweise mit einer Überdruckquelle für Luft bzw. Abgas oder einer unter Unterdruck stehenden Saugvorrichtung verbunden werden können.

Description

Anordnung, Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren kontaminierten Erdreiches
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, ein Verfahren und als Vorrichtung eine Lanze zum Sanieren von Erdreich, das mit Kohlenwasserstoffen, insbesondere Mineralölpro- dukten kontaminiert ist, entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 3 und 6.
Im Stand der Technik gibt es prinzipiell die folgenden Methoden:
1) Bodenluftabsaugung: Bei der Bodenluftabsaugung handelt es sich um ein Verfahren das die flüchtigen Kohlenwasserstoffe, die in der ungesättigten Zone des Erdreiches adsorbiert vorliegen, entfernt. Mittels Bodenluftpegeln (Brunnen, Lanzen, etc.) wird die Bodenluft durch die schadstoffbelastete Zone hindurchgesaugt und über diese abgezogen. Dem belasteten Bereich zuströmende„saubere" Luft wird in Folge von Austauschprozessen mit den weniger mobilen Phasen (reine Schadstoffphase, gelöste Phase, adsorbierte Phase und nicht durchströmter Luftporenanteil) mit Schadstoffen angereichert. Durch das anschließende Absaugen der beladenen Luit kann eine Reduktion bis auf tolericrbare Restgehalte im Boden erfolgen.
Die schadstoffbelastete Luft wird abschließend über einen Filter (Aktivkohlefilter oder Biofilter) gereinigt.
Die kontaminierte Bodenluft wird über den Pegel bzw. Brunnen, der in das Erdreich eingeschlagen wird, mit einem Gebläse angesaugt. Im Kondensatabscheider werden flüssige Bestandteile abgeschieden und im Wasserbehälter gesammelt, um einen reibungslosen Lufttransport zu gewährleisten und einer Korrosion der weiteren Anlagenkomponenten vorzubeugen. Der anschließende Aktivkohle- oder Biofilter filtert die Kohlenwasserstoffe bzw. C02 aus der abgesaugten Luft um diese in die Atmosphäre entweichen lassen zu können. Zusätzlich ist noch ein Schalldämpfer eingebaut, um unerwünschte Geräusche zu verhindern.
Auf dem Weg durch die Anlage passiert die Luft mehrere Druck- und Durchflussmessungen. Auch Öffnungen zur problemlosen Probenentnahme zur Analyse der Kohlen wasserstoffkonzentration sind eingebaut. Durch die jeweiligen Ventile können einzelne Anlagenkomponcntcn bzw. Anlagenteilstrecken außer Kraft gesetzt werden. Mit einer Anlage können auch problemlos mehrere Pegel bzw. Brunnen betrieben werden. 2) Bioventing: Dies ist ein Verfahren, bei dem die am Standort befindlichen Mikroorganismen durch Zufuhr bzw. Absaugung von Luit in die ungesättigte Zone in ihrer Tätigkeit angeregt werden. Wenn nötig werden zusätzlich Nährstoffe eingebracht
Dieses Verfahren ist ähnlich der Bodenluftabsaugung konzipiert Der Unterschied ist, dass Bioventing darauf ausgelegt ist, mit minimaler Luftzufuhr die maximale Abbauleistung zu erreichen.
Mit diesem Verfahren können alle biologisch abbaubaren Kohlenwasserstoffe behandelt werden. Bei mittelschweren Mineralölprodukten ist Bioventing am effektivsten.
Der größte Teil derartiger Anlagen ist die Bodenluftabsaugung. Zusätzliche Anlagenkomponenten sind jene, die für die Zugabe von Nährstoffen für die Mikroorganismen benötigt werden. Die Nährstoffe werden von einem Behälter mittels einer Pumpe durch den Pegel bzw. Brunnen ins Erdreich dosiert. Auch hier befinden sich Druck- bzw. Durchflussmessstellen. Durch die jeweiligen Ventile können einzelne Anlagenkomponenten bzw. Anlagenteilstrecken außer Kraft gesetzt werden. 3) Airsnarcring ist ein In-situ Sanierungsverfahren zur Reduktion von fluchtigen Kohlenwasserstoffen, die an Bodenpartikel adsorbiert und im Grundwasser gelöst vorhanden sind. Bei diesem Verfahren wird Frischluft in die gesättigte Zone eingebracht, wodurch es zu einem Phasenübergang der Kontaminanten von der flüssigen in die gasförmige Phase kommt.
Dieses Verfahren wird oftmals mit der Bodenluftabsaugung kombiniert, was zu höherer Effizienz führt
Beim Atrsparging wird vom Kompressor Umgebungsluft über einen Aktivkohleoder Biofilter angesaugt und komprimiert Diese komprimierte Luft wird durch einen Pegel bzw. Brunnen ins Grundwasser eingeblasen. Auf diesem Weg passiert es einige Druck- und Durchflussmessungen. Durch die jeweiligen Ventile können einzelne Anlagenkomponenten bzw. Anlagenteilstrecken außer Kraft gesetzt werden. Mit einer Anlage können auch problemlos mehrere Pegel bzw. Brunnen betrieben werden. 4) Biosnartrino: Diese Technologie nützt die am Standort vorkommenden Mikroorganismen zum Abbau von Kohlenwasserstoffen in der gesättigten Zone. Es werden dabei Luft und Nährstoffe in die gesättigte Zone eingebracht, um die biologische Aktivität der Mikroorganismen voranzutreiben. Es können mit diesem Verfahren Schadstoffe abgebaut werden, die im Grundwasser gelöst, an Bodenpartikel in der gesättigten Zone adsorbiert oder im Kapillarsaum vorliegen. Auch Schadstoffe, die in der ungesättigten Zone adsorbiert vorliegen, können zum Teil abgebaut werden.
Auch dieses Verfahren wird oftmals mit der Bodenluftabsaugung kombiniert, wodurch es zu einer höheren Effizienz kommt
Biosparging ist dem Airsparging sehr ähnlich. Während beim Airsparging die Kontaminanten nur durch Belüftung reduziert werden, fördert der Prozess des Biosparging zusätzlich durch Eintrag von Nährstoffen den biologischen Abbau. Biosparging wird meist bei Kontaminationen mit Diesel oder Kerosin angewendet, da diese Produkte nicht so fluchtig sind wie leichte Mineralölprodukte(z.B. Benzin) und schneller abbaubar sind als schwere Produkte (z.B. Schmieröle).
Diese Anlage unterscheidet sich von der zuvor angeführten Airsparging Anlage durch jene Anlagenkomponenten, die für die Einbringung der Nährstoffe notwendig sind. Diese werden, wie beim Bioventing, vom Behälter mittels einer Pumpe in den vom Kompressor kommenden Luftstrom eingeblas en und dadurch über den Pegel bzw. Brunnen ins Grundwasser transportiert.
Auf diesem Weg passiert es einige Druck- und Durchflussmessungen. Durch die jeweiligen Ventile können einzelne Anlagenkomponenten bzw. Anlagenteilstrecken außer Kraft gesetzt werden. Mit einer Anlage können wie auch bei anderen Verfahren problemlos mehrere Pegel bzw. Brunnen betrieben werden.
Unabhängig von diesen Methoden werden gemäß dem Stand der Technik sanierungs- bedürftige Bereiche durch einen äußeren Ring bzw. Kranz von Sperrbrunnen und zumindest einen inneren Ring von Aktivbrunnen abgedeckt und so die Sanierung vorgenommen. Dabei wird in die Sperrbrunnen, die außerhalb der Kontamination abgeteuft sind« Wasser eingebracht, das verhindert, dass die innerhalb des Ringes befindliche kontaminierte Linse von Erdreich (natürlich immer mit Gestein, Bauwerken, etc. zu denken) sich vergrößert und auch die Umgebung beeinträchtigt. Die im inneren dieses Ringes angebrachten bzw. abgeteuften Aktivbrunnen entnehmen in diesem Bereich kontaminiertes Wasser, bestehend einerseits aus Grundwasser, andererseits aus dem aus den Sperrbrunnen stammende Wasser, und bringen es zu einer Stelle, an der die Reinigung erfolgt, unter Umstanden gefolgt vom wieder Einbringen in den Sperrbrunnen.
In jüngerer Zeit wird beim Biosparging zusätzlich oder statt der Aktivbrunnen mit Abpumpfunktion versucht, im Gebiet innerhalb der Sperrbrunnen im Boden Mikroorganismen durch das Einbringen von verschiedenen Fluiden so zu aktivieren, dass sie die Verurireinigung in-situ abbauen.
Die dabei erzielten Erfolge sind nicht vorhersehbar und nicht reproduzierbar, wenn Erfolge auftreten, sind diese allerdings groß, dass es ist ein starker Wunsch der Betroffenen und ein Bedürfnis für den Schutz der Umwelt ist, ein Verfahren bzw. eine Anordnung zu schaffen, durch die derartige mikrobielle Abbauvorgänge verbessert bzw. stabilisiert werden können.
Dieses ist das Ziel der Erfindung, und es wird erfmdungsgemflß durch eine Anordnung, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1, eine Lanze, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruches 6, und ein Verfahren, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruches 3 angegeben ist, erreicht.
Mit anderen Worten, die erfindungsgemäßc Vorrichtung besteht im einfachsten Fall aus einer Lanze, die mit zwei, vertikalen Abstand voneinander aufweisenden, bevorzugt seitlichen Öffnungen versehen ist, die mittels zumindest einer Leitung wahlweise mit einer Überdruckquelle für Luft oder einer unter Unterdruck stehenden Saugvorrichtung verbunden werden können. Damit ist es möglich und erstrebenswert, die Lanze vertikal im Bereich der Kontarnination so anzuordnen, dass sich die untere Öffnung unterhalb und die obere oberhalb des Grundwasserspiegels befindet Damit kann selbst mit dieser einfachen Form der Lanze eine gute Beeinflussung ihrer Umgebung erzielt werden. Die erfi ndungsgemäße Anordnung besteht darin, dass zumindest in einem der aktiven Brunnen innerhalb des Kreises der Sperrbrunnen eine erfindungsgemäße Lanze angeordnet wird, und dass im Bereich der Saugvorrichtung Sensoren zumindest zur Messung des Gehalt an Methan, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen und der relativen Feuchtigkeit der Abluft vorgesehen sind. Bevorzugt wird in den Brunnen auch ein gasdurchlässiger und wasserdurchlässiger, besonders bevorzugt gewickelter, mit Mikroorganismen versetzter Zylinder so eingebracht, dass er sich teilweise unterhalb und teilweise oberhalb des Grundwasserspiegels befindet. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in seiner einfächsten Form zumindest aus folgenden Schritten (weist diese auf):
in einem ersten Schritt werden die in den verschiedenen Brunnen befindlichen Lanzen nacheinander für eine vorgegebene Zeit mit Unterdruck beaufschlagt und im Abgas wird zumindest der Gehalt an Methan, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen und die relative Feuchtigkeit gemessen und gespeichert;
in einem zweiten Schritt werden die in den verschiedenen Brunnen befindlichen Lanzen nacheinander für eine vorgegebene Zeit, die nicht mit der oben genannten übeleinstimmen muss, mit Überdruck beaufschlagt
diese beiden Schritte werden wiederholt und die Veränderung der gemessenen Werte wird registriert, die aktuellen Werte werden mit vorgegebenen Grenzwerten für Methan und für Kohlenwasserstoffe verglichen, bis diese sich
entweder der Explosionsgrenze annähern, worauf die Abluftlcitung mit Umgebungsluft in Richtung Lanze durchgespült und gereinigt wird, und die beiden Schritte für eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt werden,
oder unter vorgegebene Reinheitswerte absinken, worauf die Frequenz, in der die beiden Schritte durchgeführt werden, in vorbestimmter Weise verlangsamt wird und nach einer vorgegebenen Sicherheitszeit oder von außen beendet wird. In einer Ausgestaltung werden die im Boden im Bereich der Kontamination ursprünglich vorhandenen Mikroorganismen identifiziert, auf entsprechenden Substraten gezüchtet und vermehrt, auf ein Substrat zu übertragen und in zumindest einen Aktivbrunnen eingebracht. In der Folge wird durch Messen der Abbauprodukte der Mikroorganismen, insbesondere des CO2 und des Methans, deren Aktivität festgestellt und es wird durch Zufuhr von Nährstoffen und der Haltung bzw. Regelung des Grundwasserspiegels der mikrobielle Abbau der Verunreinigungen durch die Vermehrung der Mikroorganismen gefördert. Dies kann auch ohne Rückführung der Mikroorganismen, nur durch Schaffung einer ihre Vermehrung fördernden Umgebung in zumindest einem der Aktivbrunnen geschehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung naher erläutert. Dabei zeigt bzw. zeigen
die Fig. 1, rein schematisch, die Anordnung von Aktivbrunnen in perspektivischer Ansicht,
die Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Aktivbrunnens,
die Fig. 3 einen erfindungsgemflJien Träger für Mikroorganismen,
die Fig. 4 ein schcmatischcs Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Fig. S den zeitlichen Ablauf eines Sanierungsverfahrens anhand des CC -Gehaltes der Abluft.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind in einem kontaminierten Gebiet 9 drei Aktivbrunnen 10 vorgesehen, die jeweils mit einer Saugleitung 3 und einer Druckleitung 4 mit einer Zentrale 11 in Verbindung stehen.
Erfmdungsgemäß ist ein Aktivbrunnen, wie in Fig. 2 dargestellt, folgendermaßen aufgebaut, wobei die Darstellung eine Funktionsdarstellung ist, die nicht die Lanze in ihrer fertigen Ausgestaltung, sondern ihre funktionellen Teile zeigt bzw. darstellt. In einem geschlagenen oder gebohrten Brunnen 1 ist eine Lanze 2 angeordnet. Dargestellt ist eine Variante bestehend aus einem Saugrohr 3 und einem Druckrohr 4. Jedes der Rohre besitzt in seinem untersten Bereich seitliche Öffnungen 5', 5", sodass die Lanze als Ganzes zwei Öffnungen aufweist, die vertikalen Abstand voneinander haben. Es sind dabei alle unteren Öffnungen 5" des Druckrohrs 4 unterhalb des Grund wasser- spiegeis 6 angeordnet und alle oberen Öffnungen 5* des Saugrohres 3 sind oberhalb des Grundwasserspiegels 6 vorgesehen. Um nun diese beiden Öffnungen betriebsmäßig weiter voneinander zu trennen, ist im Bereich zwischen den Säugöffnung 5' und den Drucköff ungen 5'* der Schacht außer- halb des Dnickrohres 4, beispielsweise mit einer Tondichtung 7, so abgedichtet, dass abzusaugende bzw. einzublasende Luft nicht direkt aus dem Bereich des anderen Rohres angesaugt bzw. zu ihm hin geblasen wird.
Gleichmaßen ist im obersten Bereich der Lanze eine analoge Tondichtung 8 vorge- sehen, um das Eindringen von Verunreinigungen aller Art und das Ausströmen von Abgas, das ja auch Methan oder flüchtige Kohlenwasserstoffe der Kontamination enthalten kann, zu verhindern.
Die dargestellte Lanze ist weiter oben deshalb ein Funktionsmodell genannt worden, weil an ihr die einzelnen Funktionen einer erfindungsgemäßen Lanze gut zu erläutern sind, in der realen Ausbildung sind zahlreiche Änderungen und Ausgestaltungen möglich. So ist es möglich, eine derartige Lanze als einen einzigen mechanisch stabil ummantelten Bauteil auszugestalten, der gegebenenfalls auch ohne eigenen Brunnenschacht direkt ins Erdreich abgeteuft werden kann. Die Umhüllung besteht dann bevorzugt aus Stahl oder rostfreiem Edelstahl. Die dargestellte Lanze weist keine Sensoren auf, es ist, da ja zumeist eine Vielzahl von Lanzen im Zuge einer Sanierung verwendet werden, vorteilhaft, die Sensoren zentral in einer geschützten Umgebung nahe den Pumpen vorzusehen und die Abgase der einzelnen Lanzen abwechselnd zu den Sensoren zu leiten, so kann auch die Drift der bzw. die Abweichung zwischen einzelnen Sensoren zuverlässig vermieden werden. Insbesondere in schwierigen Situationen, beispielsweise nahe von Quellschutzgebieten etc. kann es vorteilhaft sein, direkt in der Lanze einen Sensor für den lokalen Grundwasserspiegel installiert zu haben, dies ist nicht für jede der verwendeten Lanzen notwendig, zumeist reicht es, derartige Sensoren bei einigen wenigen Lanzen vorzusehen, da die geologischen Verhältnisse und damit der Verlauf des Grundwasserspiegels aus den zu Beginn einer jeden Sanierung notwendigen Probe- und Sondieningsbohrungen bekannt ist In das Druckrohr 4 kann ein, bevorzugt gewickeltes, Element 12 (Fig. 3), in dem verschiedene Mikroorganismen entsprechend der Kontamination und den Boden» gegebenheiten vorgesehen sind, eingebracht werden, sodass jedes Mal beim Einblasen von Luft (Pfeil L in Fig. 3) durch das Druckrohr 4 bis zu den Öffnungen 5" derartige Mikroorganismen mitgerissen werden und in den Bereich der Kontamination gelangen. Um die Luft durch das Element 12 zu blasen, soll es einen Durchmesser d aurweisen, der möglichst dem Durchmesser des Blasrohrs der Lanze in diesem Bereich entspricht, damit ein Sitz ohne Spalt, aber auch ohne merkliche Kompression erreicht wird. Seine Länge L ist nur dadurch beschränkt, dass es passend im Blasrohr sitzt und dabei stets ausreichendes Volumen sowohl unter als auch über dem - variablen - Grundwasserspiegel besitzt.
Dieses kann durch eine Kombination von Sensoren im bzw. am Element 12 verbessert werden, die die jeweils wichtigen Daten - Methangehalt, C02-Gehalt, Temperatur, pH- Wert, Proteingehalt - kurz, was beim jeweiligen Anwendungsfall bedeutsam ist, verbessert werden, da hier direkt am Ort der höchsten Wirksamkeit gemessen wird. Auch kann das Element 12 lose beweglich im Inneren der Lanze angeordnet sein und mittels eines Schwimmers stets in passender Höhe, teils unter, teils über dem Grundwasserspiegel gehalten werden; soferne ein „pneumatischer Kurzschluss" zwischen den Säugöffnungen 5' einerseits und den Drucköffnungen 5" andererseits vermieden wird. Letzteres kann durch passenden Betrieb oder durch entsprechende Ausgestaltung der Lanze bzw. des Elementes geschehen, beispielsweise durch aufblasbare Dichtungen, etc. Um für die Mikroorganismen im Wickel günstige Vermehrungsbedingungen zu schaffen, soll dieser mit seinem untern Ende unterhalb des Grundwasserspiegels 6 angeordnet sein. Es können in diesem Wickel auch verschiedene Futterstoffe für die Mikroorganismen eingebracht sein. Die Ursache dafür liegt darin, dass bei Fortschreiten der Sanierung der Umgebung der Lanze das Wachstum und damit die Wirksamkeit der Mikroorganismen sukzessive nachlässt und damit die weitere Sanierung zunehmend langsamer und langsamer abläuft, wahrend die Einbringung von frischen Mikroorganismen, besonders gemeinsam mit einem gewissen Nahrungsvorrat, deren Wachstum erneut beschleunigt und damit letztlich zu einer rascheren Abtautätigkeit ftihrt, als es ohne diese Einbringung von Substanzen möglich wäre. Dass die Einbringung dieser Nährmittel de facto und für sich allein eine Kontamination darstellt, spielt im Zusammenhang mit der vorliegenden Kontaminierung keine Rolle. Der Wickel 12 selbst kann aus jedem schwer oder nicht verrottbaren Material bestehen, das Hohlräume ausbildet oder einschließt, die aber„offen" sind, dh miteinander und mit der Umgebung in Verbindung stehen, sodass Flüssigkeiten und Gase durchströmen können. Bevorzugt werden im Stand der Technik als „Geotextilien" bekannte Materialien, Glaswolle, Steinwolle, Mineralwolle vorteilhafterweise in Mattenform, unter Umstanden mit eingewickelten Flocken aus Polystyrol oder dergl. als Wachstumssubstrat für Mikroorganismen, auch in den verschiedensten Kombinationen, eingesetzt
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielhaft anhand der Tabelle 1 erläutert- Hier sind in den einzelnen Spalten die Zeilennummern, die Zeit in Minuten, die Leistung der Absaug- bzw. Einblasvorrichtung in % (Prozent) und in der Folge acht Spalten für Absaugbrunnen und acht Spalten für Einblasbrunnen angegeben, daneben die Angaben über durchgeführte bzw. nicht durchgeführte CO2 -, CH4-, Geschwindigkeits- und Druckmessungen. Wie aus diesem Beispiel für insgesamt acht Brunnen ersichtlich ist, werden zuerst sukzessive die Absaugleitungen eins bis acht jeweils für drei Minuten aktiviert, dabei werden alle vier Messwerte gemessen und aufgezeichnet Nach diesem Durchgang, der 24 Minuten (ohne Umschaltzeiten) dauert, werden, wieder hintereinander, die acht entsprechenden Einblasbrunnen aktiviert, wobei mit einer Pumpenleistung von 35% für jeweils 5 Minuten pro Brunnen gefahren wird. Dabei werden nur die Geschwindigkeit und der Druck gemessen, da dies Rückschlüsse auf die Porosität des Erdreichs in der Umgebung jeder Lanze zulässt.
Die Zeilen 17-24 stellen nun einerseits die erneute Durchführung des ersten Schrittes, des Absaugens dar, in diesem Fall bereits kombiniert mit Einblasvorgängcn in verschiedenen ausgewählten Einblasstellen. Die Fig. 6 zeigt anhand eines Beispieles mit fünf Lanzen den Verlauf der Kohlendioxidkonzentration in der Abluft während eines Jahres. Die angegebenen Gehalte sind die Mittelwerte des jeweiligen Monats und zeigen, dass beispielsweise am Brunnen Bl dessen Anfangsgehalt an CO2mit 10 ppm sehr hoch war und relativ rasch absank, es wurde daher am Brunnen B1 insbesondere die Einblaszeit und Einblasintensität erhöht, wodurch der Abbau der Kontamination in diesem Bereich wieder erhöht werden konnte, und dass der Abbau erneut bei gleich bleibendem Betriebsmodus innerhalb dreier Monate auf etwa 5 ppm abfiel. Eine erneute Erhöhung der Einblastätigkeit brachte erneut eine Verbesserung der Abbaugeschwindigkeit, diese sank sodann mit der immer geringer werdenden Kontamination bis zum Ende der Messreihe auf etwas über 2 ppm.
Die Messreihe für den dritten Brunnen B3 zeigt die gleiche Charakteristik, auf den Ersten Blick ist erstaunlich, dass mit dem Abnehmen der Konzentration der Kontamination der CO2-Gehalt in diesem Brunnen sich zuerst immer mehr dem ersten Brunnen anglich und ihn sodann sogar übertraf, doch lässt dies auf eine geometrisch größere Ausdehnung der Kontamination im Bereich des Brunnens B3 schließen.
Das gleiche gilt auch für den Brunnen B3, dass sich gegen Ende des Abbaus der Kontamination die Werte aneinander angleichen ist selbstverständlich, weil eben bis zum Erreichen des angestrebten Reinheitsgrades das Verfahren fortgesetzt wird.
Die Quelle bzw der Brunnen B4 lag von Haus aus außerhalb des Kontaminationsbereiches, auch durch stärkstes Anfahren der Zuluft war hier keine Änderung zu erreichen, auch die noch zu besprechende Zufuhr von Abwasser aus anderen Brunnen konnte keinen Abbau anfachen und damit keine Erhöhung des CO2 -Gehaltes bewirken, da es an Nährstoffen - an Kontamination - fehlte.
Der Brunnen B5 zeigt einen langsamen, über verschiedene Monate praktisch konstanten Abbau, was auf eine sehr diffuse und großvolumige Kontamination in diesem Bereich schließen lässt
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vielfach abgewandelt werden. So ist es insbesondere möglich, nicht nur die oben erwähnten Wickel mit Mikroorganismen und gegebenenfalls Nahrung in die odereinzelne Druckleitungen einzubringen, sondern es ist auch einfach möglich, Grundwasser aus einem Brunnen mit erhöhter Aktivität, in dem sich ein relativ hoher Anteil von Mikroorganismen ebenso befindet, wie gelöste Stoffe der Kontamination, in einem Brunnen überzuführen, in dem die Aktivität in der letzten Zeit nachgelassen hat
Wesentlich ist jedoch immer, dass durch die periodisch erfolgende Luftzufuhr unterhalb des Grundwasserspiegels und bevorzugt unterhalb der tiefsten Stelle der Kontamination und dem Anbringen der Absaugöffnungen oberhalb des Grundwasserspiegels und bevorzugt oberhalb der obersten Stelle der Kontamination und deren periodischen Betrieb eine pulsierende Strömung erreicht wird, die einerseits für eine günstige Durchfeuchtung des Erdreichs auch oberhalb des Grundwasserspiegels sorgt, andererseits durch die Abfuhr der Abbauprodukte die Arbeit der Mikroorganismen begünstigt, und zu guter Letzt durch die Analyse der Abbauprodukte und deren Verlauf über die Zeit ein passendes Eingreifen in die VerfahrensablSufe ermöglicht.

Claims

Patcntanspruühe: 1. Anordnung zum Sanieren von Erdreich, das mit Kohlenwasserstoffen, insbesondere Mineralölprodukten kontaminiert ist, mit zumindest einem Brunnen (1), der eine Lanze (2) aufweist, die mit zwei, vertikalen Abstand voneinander aufweisenden, bevorzugt seitlichen Öffnungen (5', 5") versehen ist, die mittels zumindest einer Leitung (3, 4) wahlweise mit einer Überdruckquelle für Luft bzw. Abgas oder einer unter Unterdruck stehenden Saugvorrichtung verbunden werden können.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine der Öffnungen (5") unterhalb und die andere der Öffnungen (5') oberhalb des Grundwasserspiegels im Bereich des Aktivbrunnens angeordnet ist
3. Verfahren zum Sanieren von Erdreich, das mit Kohlenwasserstoffen, insbesondere Mineralölprodukten kontaminiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd und gegebenenfalls mit Pausen Luft in Bereiche des kontaminierten Erdreiches unterhalb des Grundwasserspiegels eingeblasen und Gas aus Bereichen des kontaminierten Erdreiches oberhalb des Grundwasserspiegels abgesaugt wird
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas, das aus Bereichen des kontaminierten Erdreiches oberhalb des Grundwasserspiegels abgesaugt worden ist, in anderen Bereichen des kontaminierten Erdreiches unterhalb des Grundwasserspiegels eingeblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein für Gas und Wasser durchlässiger Körper in den Bereich, in dem Luft und oder Abgas eingeblasen wird, teils unter, teils über dem Grundwasserspiegel eingebracht wird, und dass er beim Einblasen von Luft und oder Abgas durchströmt wird.
6. Lanze zum Verwenden in einer Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 bzw. einem Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Anschluss für eine Leitung (3, 4) zum wähl weisen Verbinden mit einer Überdruckquelle für Luft bzw. Abgas oder einer unter Unterdruck stehenden Saugvorrichtung aufweist, und dass sie mit zwei, vertikalen Abstand voneinander aufweisenden, bevorzugt seitlichen Öffnungen (5\ 5") versehen ist.
7. Lanze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie für jede Leitung (3, ) jeweils einen Anschluss aufweist und dass beide Öffnungen (5', 5") in einer Umhüllung vorgesehen sind, die auch die Anschlüsse aufweist.
8. Lanze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in ihrem Inneren ein, bevorzugt gewickeltes, Element (12) vorgesehen ist, das Geotextil, und oder Glaswolle und oder Steinwolle und oder Mineralwolle enthält, bzw. daraus besteht.
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