WO1999002280A1 - Permeable reactor chamber - Google Patents

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WO1999002280A1
WO1999002280A1 PCT/DE1998/001909 DE9801909W WO9902280A1 WO 1999002280 A1 WO1999002280 A1 WO 1999002280A1 DE 9801909 W DE9801909 W DE 9801909W WO 9902280 A1 WO9902280 A1 WO 9902280A1
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liquid
reactor
carrier liquid
permeable
microorganisms
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PCT/DE1998/001909
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Heike Bradl
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Bilfinger + Berger Bauaktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/002—Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00—Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
    • E02D19/06—Restraining of underground water
    • E02D19/12—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water
    • E02D19/18—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water by making use of sealing aprons, e.g. diaphragms made from bituminous or clay material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D2300/0006—Plastics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution

Definitions

  • the invention relates to a method for the liquid-based production of a permeable reactor space in the ground for cleaning contaminated groundwater flows in situ, the reactor space being filled with reactor material and the supporting liquid dissolving or being microbially degraded after a certain time.
  • the invention is concerned with the passive underground cleaning of flowing groundwater in situ, which has been contaminated by technical or environmental influences with organic or inorganic pollutants.
  • passive remediation methods that take advantage of the naturally existing groundwater flow conditions are characterized by the fact that the pollutants present in the groundwater are broken down in situ by suitable measures, i.e. on the spot in the aquifer itself. This procedure entails lower maintenance costs than with active remediation processes, since these may have to be operated over long periods depending on the spectrum of pollutants encountered.
  • DE 44 31 331 AI discloses a method and a device for cleaning groundwater contaminated with pollutants, in which a water-permeable filter wall is built in the ground. This filter wall consists of stacked or stacked cassettes containing the filter material between two slotted sheet piles. To build the reactor room in the ground, an open construction pit must be made.
  • EP 0 639 157 B1 describes a further possibility of bringing a container into the ground to hold the reactor material.
  • a trench is excavated that is filled with soluble sludge.
  • the container is lowered into the soluble sludge and sinks to the bottom of the trench.
  • the reactor material is filled into the container and also sinks down. After a certain time, the sludge disappears by dissolving or being broken down by microbial processes and thus leaving the container with the reactor material in the ground.
  • the above-mentioned prior art for the manufacture of a reactor room in the floor also has various disadvantages. On the one hand, it is an increased construction effort to fill the reactor material in a container which has to be placed in the ground beforehand.
  • a soluble sludge is used, i.e. a system consisting of liquid and fine solid particles. These solid particles can be dissolvable or degradable by microbial processes, but there is a risk of sticking or clumping in the pore space of the surrounding soil before the sludge can be broken down. This impairs the free flow of contaminated water through the reactor space.
  • the object of the invention is to create a method of the type described at the outset which avoids the disadvantages mentioned and in particular allows the liquid-based production of a permeable reactor space in the floor for cleaning contaminated groundwater flows in situ, on the one hand the advantages of liquid-based manufacturing processes can be used without using a solid-containing suspension, and also a simple introduction of reactor material into the reactor space is made possible without a container having to be introduced into the reactor space.
  • the method according to the invention achieves the above object by the characterizing features of patent claim 1. Thereafter, the support liquid is formed from the solution of a cationic or anionic polymer in water and the reactor material is introduced together with the support liquid or subsequently into the support liquid already introduced.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in that the part of the supporting liquid which is displaced into the adjacent pore space after the reactor material has been introduced is broken down by the activity of ubiquitously occurring microorganisms in the soil.
  • the support liquid in the soil can preferably be broken down by the action of special microorganisms which are matched to the support liquid.
  • the microorganisms of the supporting liquid are advantageously added during or after the reactor space has been created. It is also possible to add the microorganisms to that part of the supporting liquid which emerges from the surface of the reactor space after the reactor material has been introduced and is collected in a separate reaction container. Depending on the local conditions encountered, microbial degradation can take place in an aerobic or anaerobic environment.
  • the chemical substance or substances is preferably added to that part of the supporting liquid. ben that emerges after the introduction of the reactor material on the surface of the reactor space and is collected in a separate reaction container.
  • the reactor space can be created using the diaphragm wall process, using either a diaphragm wall cutter, a diaphragm wall grab or a backhoe bucket or a combination of these tools. It is also possible to design the permeable reactor space as an overlapped bored pile wall, using a rotary drilling rig.
  • a further possibility for producing a permeable reactor space in the ground for cleaning contaminated groundwater flows in situ, the reactor space being filled with reactor material, is that the reactor material is introduced into the ground together with a carrier liquid using an injection process.
  • the carrier liquid dissolves after a certain time or is degraded microbially and is formed from the solution of a cationic or anoinic polymer in water.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in that the part of the carrier liquid which is displaced into the adjacent pore space after the reactor material has been introduced is broken down by the activity of ubiquitously occurring microorganisms in the soil.
  • the carrier liquid in the soil can preferably be broken down by the activity of special microorganisms matched to the carrier liquid.
  • the microorganisms are advantageously added to the carrier liquid during or after creating the reactor space. It is also possible to add the microorganisms to that part of the carrier liquid which emerges on the surface of the reactor space after the reactor material has been introduced and is collected in a separate reaction ratio.
  • microbial degradation can take place in an aerobic or anaerobic environment. It is also possible to break down the carrier liquid by adding one or more chemical substances to the carrier liquid during or after the reactor space has been created.
  • the chemical substance or the chemical substances will preferably be added to that part of the carrier liquid which emerges at the surface of the reactor space after the reactor material has been introduced and is collected in a separate reaction container.
  • the carrier liquid is advantageously introduced into the soil with the aid of the nozzle jet process, various process variants being possible.
  • a single nozzle boom with one or more nozzle openings, a double nozzle boom with 2 channels or a triple nozzle boom with three channels can be used.
  • the reactor space in the floor which is produced according to the invention can be used both as a permeable reaction wall which extends over the entire length and width of the groundwater contamination and as part of a passive remediation system which consists of impermeable barrier walls and permeable openings in the barrier walls , be formed.
  • the reactor chamber 12 can extend from the top edge 1 of the terrain to a water-impermeable bottom layer 13 which delimits the groundwater body 4 at the groundwater bed 3.
  • the groundwater level 9 is located below the top edge 1 of the ground in a water-permeable bottom layer 2.
  • the reactor chamber 12 is created from the top edge 1 of the ground using a liquid-supported construction method using a supporting liquid 8.
  • the reactor material 11 is introduced into the reactor space 12 using a filling tube 10.
  • FIG. 2 A possible process sequence for the liquid-assisted production of a reactor space 12 is explained in FIG. 2.
  • 16 individual primary lamellae 17 are created using a trench cutter, but other tools known in civil engineering, such as Diaphragm wall grab or backhoe bucket can be used. Alternatively, it can also be designed as an overcut bored pile wall.
  • a support liquid 8 made of polymers is used for support.
  • the reactor material 11 is introduced into the reactor space 12 with the aid of a filling tube 10. The reactor material 11 displaces the support liquid 8 into the pore space of the adjacent groundwater body 4. There it is broken down by the microorganisms 14 that occur ubiquitously in the soil.
  • the secondary fins 18 are produced and also filled with reactor material 11.
  • microorganisms 14a or one or more chemical substances 15 for degrading the supporting liquid 8 are input through the filling pipe 10 for introducing the reactor material 11 or through an additional filling pipe to the supporting liquid 8.
  • the input takes place simultaneously with the input of the reactor material 11 into the reactor space 12.
  • that part of the supporting liquid 8 which emerges after the introduction of the reactor material 11 on the surface of the reactor space 12 can be collected in a separate reaction container and added of microorganisms 14a matched to the support liquid 8 or of one or more chemical substances 15 for breaking down the support liquid 8.
  • Another variant for producing a permeable reactor space 12 consists in using a polymer solution as carrier liquid 19 for the reactor material 8.
  • the carrier liquid 19 has the same properties in terms of flow limit, filter cake formation, chemical and biodegradability as the support liquid 8 described.
  • the carrier liquid 19 is introduced into the soil together with the reactor material 8, it being possible advantageously to use the jet spray method.
  • FIG. 4 shows how the carrier liquid 19 is introduced into the soil together with the reactor material 8 by means of a nozzle jet rod 20 through a nozzle jet 21.
  • the rotation of the nozzle jet linkage 20 creates a nozzle jet body 22 composed of carrier liquid 19 and reactor material 8.
  • the carrier liquid 19 is broken down in the soil by microbiological processes or by adding one or more chemical substances 15 and leaves the reactor material 8. Reacting several nozzle jet bodies 22 in series allows reactor spaces 12 can be produced in any arrangement, number and size. Depending on the local conditions, it is conceivable to use a single nozzle linkage with one or more nozzle openings, a double nozzle linkage with 2 channels or a triple nozzle linkage with three channels.

Abstract

The invention relates to a method for the fluid-supported production of a permeable reaction chamber in the ground, which chamber is filled with a reaction material that removes substances harmful to the ground water from the water or converts them in the water, used for cleaning contaminated ground water aquifers on the spot. The supporting fluid dissolves or undergoes microbial breakdown after a certain period. According to the invention the supporting fluid consists of a solution of a cationic or anionic polymer in water and the reactor material is introduced together with the supporting fluid or after the supporting fluid has already been introduced.

Description

„Permeabler Reaktorraum" "Permeable reactor room"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flüssigkeitsgestützten Herstellung eines permeablen Reaktorraumes im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei der Reaktorraum mit Reaktormaterial gefüllt wird und sich die Stützflüssigkeit nach einer gewissen Zeit auflöst oder mikrobiell abgebaut wird.The invention relates to a method for the liquid-based production of a permeable reactor space in the ground for cleaning contaminated groundwater flows in situ, the reactor space being filled with reactor material and the supporting liquid dissolving or being microbially degraded after a certain time.
Die Erfindung befaßt sich mit der passiven unterirdischen Reinigung von fließendem Grundwasser in situ, welches durch technische oder Umwelteinflüsse mit organischen oder anorganischen Schadstoffen verunreinigt worden ist. Passive Sanierungsverfahren, die die natürlich gegebenen Grundwasserströmungsverhältnisse ausnutzen, zeichnen sich im Gegensatz zu den sogenannten aktiven Sanierungsverfahren dadurch aus, daß die im Grundwasser vorhandenen Schadstoffe durch geeignete Maßnahmen in situ, also an Ort und Stelle im Aquifer selbst abgebaut werden. Diese Verfahrensweise bedingt geringere Unterhaltungskosten als bei aktiven Sanierungsverfahren, da diese unter Umständen je nach angetroffenem Schadstoffspektrum über lange Zeiträume betrieben werden müssen.The invention is concerned with the passive underground cleaning of flowing groundwater in situ, which has been contaminated by technical or environmental influences with organic or inorganic pollutants. In contrast to the so-called active remediation methods, passive remediation methods that take advantage of the naturally existing groundwater flow conditions are characterized by the fact that the pollutants present in the groundwater are broken down in situ by suitable measures, i.e. on the spot in the aquifer itself. This procedure entails lower maintenance costs than with active remediation processes, since these may have to be operated over long periods depending on the spectrum of pollutants encountered.
Bei der passiven Sanierung durch eine permeable Reaktionswand wird ein durchlässi- ger, mit aktivem Reaktormaterial gefüllter Reaktorraum senkrecht zur Grundwasserfließrichtung über die gesamte Breite und Tiefe der Grundwasserkontamination hergestellt. In diesem Reaktorraum erfolgen die spezifischen Abbaureaktionen. Aus der DE 44 31 331 AI ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von mit Schadstoff kontaminiertem Grundwasser bekannt, bei dem eine wasserdurchlässige Filterwand im Boden errrichtet wird. Diese Filterwand besteht aus neben- oder übereinandergestapel- ten, das Filtermaterial enthaltenden Kassetten zwischen zwei geschlitzen Spundwänden. Zur Herstellung des Reaktorraumes im Boden muß eine offene Baugrube hergestellt werden.Passive remediation through a permeable reaction wall creates a permeable reactor space filled with active reactor material perpendicular to the groundwater flow direction across the entire width and depth of the groundwater contamination. The specific degradation reactions take place in this reactor space. DE 44 31 331 AI discloses a method and a device for cleaning groundwater contaminated with pollutants, in which a water-permeable filter wall is built in the ground. This filter wall consists of stacked or stacked cassettes containing the filter material between two slotted sheet piles. To build the reactor room in the ground, an open construction pit must be made.
Dieses Verfahren besitzt nun mehrere Nachteile. Zum einen ist die Erstellung des Reaktorraumes im Boden innerhalb einer geschlossenen Baugrube langwierig und deshalb mit hohen Kosten für die Bauausführung und die Wasserhaltung verbunden. Außerdem muß die seitliche Begrenzung einer solchen offenen Baugrube aus statischen Gründen mit einer Abstützung versehen werden, um ein Einstürzen zu verhindern. Nach Einfüllen des Reaktormaterials oder Einbringen von Behältern, die mit Reaktormaterial gefüllt sind, muß der Arbeitsraum wieder mit durchlässigem, unkontamimertem Bodenmaterial gefüllt werden.This process now has several disadvantages. On the one hand, the construction of the reactor space in the ground within a closed construction pit is lengthy and therefore involves high costs for the construction work and water drainage. Moreover For static reasons, the lateral boundary of such an open construction pit must be provided with a support to prevent it from collapsing. After filling the reactor material or introducing containers that are filled with reactor material, the work space must be filled again with permeable, uncontaminated floor material.
In der EP 0 639 157 Bl wird eine weitere Möglichkeit beschrieben, einen Behälter zur Aufnahme des Reaktormaterials in den Boden zu bringen. Dabei wird ein Graben ausgehoben, der mit löslichem Schlamm gefüllt ist. Der Behälter wird in den löslichen Schlamm abgesenkt und sinkt auf den Boden des Grabens. Das Reaktormaterial wird in den Behälter gefüllt und sinkt ebenfalls nach unten. Nach einer gewissen Zeit verschwindet der Schlamm, indem er sich auflöst oder durch mikrobielle Prozesse abgebaut wird und somit den Behälter mit dem Reaktormaterial im Boden zurückläßt.EP 0 639 157 B1 describes a further possibility of bringing a container into the ground to hold the reactor material. A trench is excavated that is filled with soluble sludge. The container is lowered into the soluble sludge and sinks to the bottom of the trench. The reactor material is filled into the container and also sinks down. After a certain time, the sludge disappears by dissolving or being broken down by microbial processes and thus leaving the container with the reactor material in the ground.
Der oben genannte Stand der Technik für die Herstellung eines Reaktorraums im Boden besitzt ebenfalls verschiedene Nachteile. Zum einen stellt es einen erhöhten bautechnischen Aufwand dar, das Reaktormaterial in ein Behältnis einzufüllen, welches zuvor in den Boden gebracht werden muß. Zum anderen wird ein löslicher Schlamm verwendet, das heißt, ein aus Flüssigkeit und feinen Feststoffteilchen bestehendes System. Diese Feststoffteilchen können zwar auflösbar oder durch mikrobielle Prozesse abbaubar sein, allerdings besteht die Gefahr, daß es zu einer Verklebung oder Verklumpung im Porenraum des umgebenden Bodens kommt, bevor der Schlamm abgebaut werden kann. Dadurch wird der freie Durchfluß des kontaminierten Wassers durch den Reaktorraum behindert.The above-mentioned prior art for the manufacture of a reactor room in the floor also has various disadvantages. On the one hand, it is an increased construction effort to fill the reactor material in a container which has to be placed in the ground beforehand. Secondly, a soluble sludge is used, i.e. a system consisting of liquid and fine solid particles. These solid particles can be dissolvable or degradable by microbial processes, but there is a risk of sticking or clumping in the pore space of the surrounding soil before the sludge can be broken down. This impairs the free flow of contaminated water through the reactor space.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere die flüssigkeitsgestützte Herstellung eines per- meablen Reaktorraumes im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ erlaubt, wobei zum einen die Vorteile von flüssigkeitsgestützen Herstellverfahren genutzt werden, ohne eine feststoffhaltige Suspension zu verwenden, und außerdem ein einfaches Einbringen von Reaktormaterial in den Reaktorraum ermöglicht wird, ohne daß ein Behältnis in den Reaktorraum eingebracht werden muß.On the basis of this prior art, the object of the invention is to create a method of the type described at the outset which avoids the disadvantages mentioned and in particular allows the liquid-based production of a permeable reactor space in the floor for cleaning contaminated groundwater flows in situ, on the one hand the advantages of liquid-based manufacturing processes can be used without using a solid-containing suspension, and also a simple introduction of reactor material into the reactor space is made possible without a container having to be introduced into the reactor space.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die kennzeich- nenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach wird die Stützflüssigkeit aus der Lösung eines kationischen oder anionischen Polymers in Wasser gebildet und das Reaktormaterial wird zusammen mit der Stützflüssigkeit oder nachträglich in die bereits eingebrachte Stützflüssigkeit eingebracht.The method according to the invention achieves the above object by the characterizing features of patent claim 1. Thereafter, the support liquid is formed from the solution of a cationic or anionic polymer in water and the reactor material is introduced together with the support liquid or subsequently into the support liquid already introduced.
Erfmdungsgemäß ist erkannt worden, daß sich die Vorteile von flüssigkeitsgestützten Herstellverfahren zur Schaffung eines Reaktorraumes im Boden nutzen lassen, wenn man eine Polymerstützflüssigkeit verwendet und das Reaktormaterial zusammen mit dieser oder nachträglich in die bereits eingebrachte Stützflüssigkeit einbringt.According to the invention, it has been recognized that the advantages of liquid-assisted production processes for creating a reactor space in the floor can be exploited if a polymer support liquid is used and the reactor material is introduced together with it or subsequently into the support liquid already introduced.
Nach der Erfindung ist es möglich, eine Stützflüssigkeit zu verwenden, die keine Fließ- grenze besitzt und keinen Filterkuchen bildet. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Teil der Stützflüssigkeit, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials in den angrenzenden Porenraum verdrängt wird, durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen abgebaut wird. Vorzugsweise kann der Abbau der Stützflüssigkeit im Boden durch die Tätigkeit spezieller, auf die Stützflüssigkeit abgestimmter Mikroorganismen erfolgen. Vorteilhafterweise werden die Mikroorganismen der Stützflüssigkeit während oder nach Erstellen des Reaktorraumes zugegeben. Es ist weiterhin möglich, die Mikroorganismen demjenigen Teil der Stützflüssigkeit zuzugeben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Oberfläche des Reaktorraums austritt und in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesam- melt wird. Der mikrobielle Abbau kann je nach den angetroffenen örtlichen Verhältnissen im aeroben oder im anaeroben Milieu vonstatten gehen.According to the invention, it is possible to use a support liquid which has no flow limit and does not form a filter cake. A further advantageous embodiment of the invention consists in that the part of the supporting liquid which is displaced into the adjacent pore space after the reactor material has been introduced is broken down by the activity of ubiquitously occurring microorganisms in the soil. The support liquid in the soil can preferably be broken down by the action of special microorganisms which are matched to the support liquid. The microorganisms of the supporting liquid are advantageously added during or after the reactor space has been created. It is also possible to add the microorganisms to that part of the supporting liquid which emerges from the surface of the reactor space after the reactor material has been introduced and is collected in a separate reaction container. Depending on the local conditions encountered, microbial degradation can take place in an aerobic or anaerobic environment.
Es besteht außerdem die Möglichkeit, den Abbau der Stützflüssigkeit dadurch zu erreichen, daß man der Stützflüssigkeit eine oder mehrere chemische Substanzen während oder nach Erstellen des Reaktorraumes beifügt. Vorzugsweise wird man die chemische Substanz oder die chemischen Substanzen demjenigen Teil der Stützflüssigkeit zuge- ben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Oberfläche des Reaktorraums austritt und in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesammelt wird.There is also the possibility of achieving the degradation of the support liquid by adding one or more chemical substances to the support liquid during or after the reactor space has been created. The chemical substance or substances is preferably added to that part of the supporting liquid. ben that emerges after the introduction of the reactor material on the surface of the reactor space and is collected in a separate reaction container.
Besonders hervorgehoben sei die Möglichkeit, den Reaktorraum mithilfe verschiedener Verfahren aus dem Spezialtiefbau zu erstellen. So kann der Reaktorraum mittels des Schlitzwandverfahrens erstellt werden, wobei entweder eine Schlitzwandfräse, ein Schlitzwandgreifer oder ein Tieflöffel oder eine Kombination dieser Werkzeuge verwendet wird. Es ist ebenso möglich, den permeable Reaktorraum als überschnittene Bohrpfahlwand auszuführen, wobei zur Erstellung ein Drehbohrgerät verwendet wird.Particularly noteworthy is the possibility of creating the reactor room using various civil engineering processes. The reactor space can be created using the diaphragm wall process, using either a diaphragm wall cutter, a diaphragm wall grab or a backhoe bucket or a combination of these tools. It is also possible to design the permeable reactor space as an overlapped bored pile wall, using a rotary drilling rig.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines permeablen Reaktorraums im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei der Reaktorraum mit Reaktormaterial gefüllt wird, besteht darin, daß das Reaktormaterial zusammen mit einer Trägerflüssigkeit mit einem I jektions verfahren in den Boden eingebracht wird. Dabei löst sich die Trägerflüssigkeit nach einer gewissen Zeit auf oder wird mikrobiell abgebaut und wird aus der Lösung eines kationischen oder anoinischen Polymers in Wasser gebildet.A further possibility for producing a permeable reactor space in the ground for cleaning contaminated groundwater flows in situ, the reactor space being filled with reactor material, is that the reactor material is introduced into the ground together with a carrier liquid using an injection process. The carrier liquid dissolves after a certain time or is degraded microbially and is formed from the solution of a cationic or anoinic polymer in water.
Nach der Erfindung ist es möglich, eine Trägerflüssigkeit zu verwenden, die keine Fließgrenze besitzt und keinen Filterkuchen bildet. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Teil der Trägerflüssigkeit, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials in den angrenzenden Porenraum verdrängt wird, durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen abgebaut wird. Vorzugsweise kann der Abbau der Trägerflüssigkeit im Boden durch die Tätigkeit speziel- 1er, auf die Trägerflüssigkeit abgestimmter Mikroorganismen erfolgen. Vorteilhafterweise werden die Mikroorganismen der Trägerflüssigkeit während oder nach Erstellen des Reaktorraumes zugegeben. Es ist weiterhin möglich, die Mikroorganismen demjenigen Teil der Trägerflüssigkeit zuzugeben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Oberfläche des Reaktorraums austritt und in einem gesonderten Reaktions- behältnis gesammelt wird. Der mikrobielle Abbau kann je nach den angetroffenen örtlichen Verhältnissen im aeroben oder im anaeroben Milieu vonstatten gehen. Es besteht außerdem die Möglichkeit, den Abbau der Trägerflüssigkeit dadurch zu erreichen, daß man der Trägerflüssigkeit eine oder mehrere chemische Substanzen während oder nach Erstellen des Reaktorraumes beifügt. Vorzugsweise wird man die chemische Substanz oder die chemischen Substanzen demjenigen Teil der Trägerflüssigkeit zugeben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Oberfläche des Reaktorraums austritt und in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesammelt wird.According to the invention it is possible to use a carrier liquid which has no flow limit and does not form a filter cake. A further advantageous embodiment of the invention consists in that the part of the carrier liquid which is displaced into the adjacent pore space after the reactor material has been introduced is broken down by the activity of ubiquitously occurring microorganisms in the soil. The carrier liquid in the soil can preferably be broken down by the activity of special microorganisms matched to the carrier liquid. The microorganisms are advantageously added to the carrier liquid during or after creating the reactor space. It is also possible to add the microorganisms to that part of the carrier liquid which emerges on the surface of the reactor space after the reactor material has been introduced and is collected in a separate reaction ratio. Depending on the local conditions encountered, microbial degradation can take place in an aerobic or anaerobic environment. It is also possible to break down the carrier liquid by adding one or more chemical substances to the carrier liquid during or after the reactor space has been created. The chemical substance or the chemical substances will preferably be added to that part of the carrier liquid which emerges at the surface of the reactor space after the reactor material has been introduced and is collected in a separate reaction container.
Die Trägerflüssigkeit wird vorteilhafterweise mithilfe des Düsenstrahlverfahrens in den Boden eingebracht, wobei verschiedene Verfahrensvarianten möglich sind. So kann z.B. ein Einfach-Düsengestänge mit einer oder mehreren Düsöffhungen, ein Zweifach- Düsengestänge mit 2 Kanälen oder ein Dreifach-Düsengestänge mit drei Kanälen verwendet werden.The carrier liquid is advantageously introduced into the soil with the aid of the nozzle jet process, various process variants being possible. For example, a single nozzle boom with one or more nozzle openings, a double nozzle boom with 2 channels or a triple nozzle boom with three channels can be used.
In besonders vorteilhafter Weise kann der nach der Erfindung hergestellte Reaktorraum im Boden sowohl als eine permeable Reaktionswand, die sich über die gesamte Länge und Breite der Grundwasserkontamination erstreckt, als auch als Teil eines passiven Sanierungssystems, das aus undurchlässigen Sperrwänden und durchlässigen Öffnungen in den Sperrwänden besteht, ausgebildet werden.In a particularly advantageous manner, the reactor space in the floor which is produced according to the invention can be used both as a permeable reaction wall which extends over the entire length and width of the groundwater contamination and as part of a passive remediation system which consists of impermeable barrier walls and permeable openings in the barrier walls , be formed.
Wie bereits eingangs erwähnt, können zur flüssigkeitsgestützen Herstellung eines per- meablen Reaktorraumes im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ verschiedene Verfahrensvarianten eingesetzt werden. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachge- ordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von vier Ausführungsbeispielen der Erfindung verwiesen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.As already mentioned at the beginning, different process variants can be used in situ for the liquid-based production of a permeable reactor space in the floor for cleaning contaminated groundwater flows. There are now various possibilities for advantageously designing and developing the teaching of the present invention. For this purpose, reference is made on the one hand to the claims subordinate to patent claim 1, and on the other hand to the following explanation of four exemplary embodiments of the invention. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention, generally preferred configurations and developments of the teaching are also explained.
In Fig. 1 wird zunächst die Ausgangssituation dargestellt, bei der die von einem Schadensherd 6 ausgehende, sich entlang der Grundwasserfließrichtung 5 ausbreitende Grundwasserkontamination 6a mithilfe eines in einen Reaktorraum 12 eingefüllten Re- aktormaterials 11 in situ abgebaut wird. Der Reaktorraum 12 kann sich von der Gelän- deoberkante 1 bis zu einer wasserundurchlässigen Bodenschicht 13 erstrecken, die den Grundwasserkörper 4 an der Grundwassersohle 3 begrenzt. Der Grundwasserspiegel 9 befindet sich unterhalb der Geländeoberkante 1 in einer wasserdurchlässigen Boden- schicht 2. Der Reaktorraum 12 wird von der Geländeoberkante 1 aus mithilfe eines flüssigkeitsgestützen Bauverfahrens unter Verwendung einer Stützflüssigkeit 8 erstellt. Das Reaktormaterial 11 wird mithilfe eines Füllrohrs 10 in den Reaktorraum 12 eingebracht.1 shows the initial situation in which the groundwater contamination 6a, which originates from a source of damage 6 and spreads along the groundwater flow direction 5, with the aid of a re-filled into a reactor chamber 12. actuator material 11 is degraded in situ. The reactor chamber 12 can extend from the top edge 1 of the terrain to a water-impermeable bottom layer 13 which delimits the groundwater body 4 at the groundwater bed 3. The groundwater level 9 is located below the top edge 1 of the ground in a water-permeable bottom layer 2. The reactor chamber 12 is created from the top edge 1 of the ground using a liquid-supported construction method using a supporting liquid 8. The reactor material 11 is introduced into the reactor space 12 using a filling tube 10.
In Fig. 2 wird ein möglicher Verfahrensablauf für die flüssigkeitsgestützte Herstellung eines Reaktorraums 12 erläutert. Zunächst werden mithilfe einer Schlitzwandfräse 16 einzelne Primärlamellen 17 erstellt, wobei aber auch andere in der Tiefbautechnik bekannte Werkzeuge wie z.B. Schlitzwandgreifer oder Tieflöffel verwendet werden können. Alternativ ist auch die Ausführung als überschnittene Bohrpfahlwand möglich. Zur Stützung wird eine Stützflüssigkeit 8 aus Polymeren verwendet. Sind die Primärlamel- len 17 erstellt, so wird das Reaktormaterial 11 mithilfe eines Füllrohrs 10 in den Reaktorraum 12 eingebracht. Das Reaktormaterial 11 verdrängt die Stützflüssigkeit 8 in den Porenraum des angrenzenden Grundwasserkörpers 4. Dort wird sie durch die ubiquitär im Boden vorkommenden Mikroorganismen 14 abgebaut. Nach Verfüllung der Primärlamellen 17 werden die Sekundärlamellen 18 hergestellt und ebenfalls mit Reaktormate- rial 11 gefüllt.A possible process sequence for the liquid-assisted production of a reactor space 12 is explained in FIG. 2. First, 16 individual primary lamellae 17 are created using a trench cutter, but other tools known in civil engineering, such as Diaphragm wall grab or backhoe bucket can be used. Alternatively, it can also be designed as an overcut bored pile wall. A support liquid 8 made of polymers is used for support. Once the primary fins 17 have been created, the reactor material 11 is introduced into the reactor space 12 with the aid of a filling tube 10. The reactor material 11 displaces the support liquid 8 into the pore space of the adjacent groundwater body 4. There it is broken down by the microorganisms 14 that occur ubiquitously in the soil. After the primary fins 17 have been backfilled, the secondary fins 18 are produced and also filled with reactor material 11.
Fig. 3 stellt eine weitere Verfahrensmöglichkeit dar. Dabei werden durch das Füllrohr 10 für das Einbringen des Reaktormaterials 11 oder durch ein zusätzliches Füllrohr auf die Stützflüssigkeit 8 abgestimmte Mikroorganismen 14a oder eine oder mehrere che- mische Substanzen 15 zum Abbau der Stützflüssigkeit 8 eingegeben. Die Eingabe erfolgt gleichzeitig zu der Eingabe des Reaktormaterials 11 in den Reaktorraum 12. Alternativ zu dieser Vorgehensweise kann derjenige Teil der Stützflüssigkeit 8, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials 11 an der Oberfläche des Reaktorraumes 12 austritt, in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesammelt und durch die Zugabe von auf die Stützflüssigkeit 8 abgestimmter Mikroorganismen 14a oder von einer oder mehrerer chemischer Substanzen 15 zum Abbau der Stützflüssigkeit 8 behandelt werden. Eine weitere Variante zum Herstellen eines permeablen Reaktorraums 12 besteht darin, eine Polymerlösung als Trägerflüssigkeit 19 für das Reaktormaterial 8 zu benutzen. Die Trägerflüssigkeit 19 besitzt dabei die gleichen Eigenschaften hinsichtlich Fließgrenze, Filterkuchenbildung, chemischer und biologischer Abbaubarkeit wie die beschriebene Stützflüssigkeit 8. Die Trägerflüssigkeit 19 wird zusammen mit dem Reaktormaterial 8 in den Boden eingebracht, wobei vorteilhafterweise das Düsenstrahlverfahren verwendet werden kann. In Fig. 4 ist dargestellt, wie die Trägerflüssigkeit 19 zusammen mit dem Reaktormaterial 8 mithilfe eines Düsenstrahlgestänges 20 durch einen Düsenstrahl 21 in den Boden eingebracht wird. Durch die Rotation des Düsenstrahlgestänges 20 entsteht ein Düsenstrahlkörper 22 aus Trägerflüssigkeit 19 und Reaktormaterial 8. Die Trägerflüssigkeit 19 wird im Boden durch mikrobiologische Prozesse oder durch Zugabe einer oder mehrerer chemischer Substanzen 15 abgebaut und hinterläßt das Reaktormaterial 8. Durch Hintereinandersetzen mehrerer Düsenstrahlkörper 22 können Reaktorräume 12 in beliebiger Anordnung, Anzahl und Größe hergestellt werden. Dabei ist es denkbar, je nach örtlichen Gegebenheiten ein Einfach-Düsengestänge mit einer oder mehreren Düsöffnungen, ein Zweifach-Düsengestänge mit 2 Kanälen oder ein Dreifach- Düsengestänge mit drei Kanälen zu verwenden. 3 shows a further method possibility. In this case, microorganisms 14a or one or more chemical substances 15 for degrading the supporting liquid 8 are input through the filling pipe 10 for introducing the reactor material 11 or through an additional filling pipe to the supporting liquid 8. The input takes place simultaneously with the input of the reactor material 11 into the reactor space 12. As an alternative to this procedure, that part of the supporting liquid 8 which emerges after the introduction of the reactor material 11 on the surface of the reactor space 12 can be collected in a separate reaction container and added of microorganisms 14a matched to the support liquid 8 or of one or more chemical substances 15 for breaking down the support liquid 8. Another variant for producing a permeable reactor space 12 consists in using a polymer solution as carrier liquid 19 for the reactor material 8. The carrier liquid 19 has the same properties in terms of flow limit, filter cake formation, chemical and biodegradability as the support liquid 8 described. The carrier liquid 19 is introduced into the soil together with the reactor material 8, it being possible advantageously to use the jet spray method. FIG. 4 shows how the carrier liquid 19 is introduced into the soil together with the reactor material 8 by means of a nozzle jet rod 20 through a nozzle jet 21. The rotation of the nozzle jet linkage 20 creates a nozzle jet body 22 composed of carrier liquid 19 and reactor material 8. The carrier liquid 19 is broken down in the soil by microbiological processes or by adding one or more chemical substances 15 and leaves the reactor material 8. Reacting several nozzle jet bodies 22 in series allows reactor spaces 12 can be produced in any arrangement, number and size. Depending on the local conditions, it is conceivable to use a single nozzle linkage with one or more nozzle openings, a double nozzle linkage with 2 channels or a triple nozzle linkage with three channels.
Bezugszeichenliste:Reference symbol list:
1 Geländeoberkante1 top edge of the terrain
2 Wasserdurchlässige Bodenschicht2 Permeable layer of soil
3 Grundwassersohle3 groundwater bed
4 Grundwasserkörper4 groundwater bodies
5 Grundwasserfließrichtung5 Groundwater flow direction
6 Schadensherd6 focus of damage
6a Grundwasserkontamination6a groundwater contamination
7 Schlitzwandung7 slotted wall
8 Stützflüssigkeit8 support fluid
9 Grundwasserspiegel9 groundwater table
10 Füllrohr10 filling tube
11 Reaktormaterial11 reactor material
12 Reaktorraum12 reactor room
13 Wasserundurchlässige Bodenschicht13 Waterproof layer of soil
14 Ubiquitär im Boden vorkommende Mikroorganismen14 ubiquitous microorganisms in the soil
14 a Auf die Stützflüssigkeit abgestimmte Mikroorganismen14 a Microorganisms matched to the support fluid
15 Chemische Substanz15 Chemical substance
16 Schlitzwandfräse16 trench cutter
17 Primärlamelle17 primary lamella
18 Sekundärlamelle18 secondary lamella
19 Trägerflüssigkeit19 carrier liquid
20 Düsenstrahlgestänge20 nozzle jet rods
21 Düsenstrahl21 jet
22 Düsenstrahlkö er 22 jet bodies

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur flüssigkeitsgestützten Herstellung eines permeablen Reaktorraumes (12) im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei a) der Reaktorraum (12) mit Reaktormaterial (11) gefüllt wird und sich b) die Stützflüssigkeit (8) nach einer gewissen Zeit auflöst oder mikrobiell abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß c) die Stützflüssigkeit (8) aus der Lösung eines kationischen oder anionischen Poly- mers in Wasser gebildet wird und d) das Reaktormaterial (11) zusammen mit der Stützflüssigkeit (8) oder e) nachträglich in die bereits eingebrachte Stützflüssigkeit (8) eingebracht wird.1. A process for the liquid-based production of a permeable reactor space (12) in the ground for cleaning contaminated groundwater flows in situ, wherein a) the reactor space (12) is filled with reactor material (11) and b) the supporting liquid (8) dissolves after a certain time or is degraded microbially, characterized in that c) the support liquid (8) is formed from the solution of a cationic or anionic polymer in water and d) the reactor material (11) together with the support liquid (8) or e) subsequently in the support liquid (8) already introduced is introduced.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit (8) keine Fließgrenze aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the support liquid (8) has no yield point.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit (8) keinen Filterkuchen bildet.3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the supporting liquid (8) does not form a filter cake.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen (14) abbaubar ist..4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the supporting liquid by the activity ubiquitously occurring in the soil microorganisms (14) is degradable ..
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz- flüssigkeit (8) durch die Tätigkeit spezieller, auf die Stützflüssigkeit (8) abgestimmter5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the support liquid (8) through the activity of special, on the support liquid (8) coordinated
Mikroorganismen (14a) abbaubar ist.Microorganisms (14a) is degradable.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen (14a) der Stützflüssigkeit (8) während oder nach Erstellen des Reak- torraumes (12) zugegeben werden. 6. The method according to any one of claims 1 to 3 and 5, characterized in that the microorganisms (14a) of the support liquid (8) are added during or after creating the reactor chamber (12).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit (8) durch Zugabe mittels wenigstens einer chemischen Substanz (15) abbau- bar ist.7. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the support liquid (8) by the addition of at least one chemical substance (15) is degradable.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Substanz (15) oder die chemischen Substanzen (15) der Stützflüssigkeit (8) während oder nach Erstellen des Reaktorraumes (12) zugegeben werden.8. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the chemical substance (15) or the chemical substances (15) of the supporting liquid (8) are added during or after creating the reactor space (12).
9. Verfahren zur Herstellung eines permeablen Reaktorraumes (12) im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei a) der Reaktorraum (12) mit Reaktormaterial (11) gefüllt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß b) das Reaktormaterial (11) zusammen mit einer Trägerflüssigkeit (19) mit einem Injektionsverfahren in den Boden eingebracht wird.9. A method for producing a permeable reactor space (12) in the ground for cleaning contaminated groundwater flows in situ, wherein a) the reactor space (12) is filled with reactor material (11), characterized in that ß b) the reactor material (11) together with a Carrier liquid (19) is introduced into the soil using an injection method.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trägerflüssigkeit (19) nach einer gewissen Zeit auflöst oder mikrobiell abgebaut wird und daß die Träger- flüssigkeit (19) aus der Lösung eines kationischen oder anionischen Polymers in Wasser gebildet wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the carrier liquid (19) dissolves after a certain time or is degraded microbially and that the carrier liquid (19) is formed from the solution of a cationic or anionic polymer in water.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) keine Fließgrenze besitzt.11. The method according to any one of claims 9 to 10, characterized in that the carrier liquid (19) has no yield point.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) keinen Filterkuchen bildet.12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the carrier liquid (19) does not form a filter cake.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen (14) abgebaut wird. 13. The method according to any one of claims 9 to 10, characterized in that the carrier liquid (19) by the activity ubiquitously occurring in the soil microorganisms (14) is broken down.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) durch die Tätigkeit spezieller, auf die Trägerflüssigkeit (19) abgestimmter Mikroorganismen (14a) abgebaut wird.14. The method according to any one of claims 9 to 10, characterized in that the carrier liquid (19) by the activity of special, on the carrier liquid (19) coordinated microorganisms (14a) is broken down.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen (14a) der Trägerflüssigkeit (19) während oder nach der Aufbereitung der Trägerflüssigkeit (19) zugegeben werden.15. The method according to any one of claims 9 to 10 and 14, characterized in that the microorganisms (14a) of the carrier liquid (19) are added during or after the preparation of the carrier liquid (19).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) durch Zugabe mittels wenigstens einer chemischer Substanz (15) abbaubar ist.16. The method according to any one of claims 9 to 10, characterized in that the carrier liquid (19) by the addition of at least one chemical substance (15) is degradable.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10 undlό, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Substanz (15) oder die chemischen Substanzen (15) der Trägerflüssigkeit (19) während oder nach der Aufbereitung der Trägerflüssigkeit (19) zugegeben werden.17. The method according to any one of claims 9 to 10 andlό, characterized in that the chemical substance (15) or the chemical substances (15) of the carrier liquid (19) are added during or after the preparation of the carrier liquid (19).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der permeable Reaktorraum (12) im Boden als permeable Reaktionswand über die gesamte Breite und Tiefe der Grundwasserkontamination ausgebildet wird.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the permeable reactor chamber (12) is formed in the bottom as a permeable reaction wall over the entire width and depth of the groundwater contamination.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der permeable Reaktorraum (12) im Boden als Teil eines passiven Grundwassersanierungssystems bestehend aus undurchlässigen Sperrwänden und durchlässigen Öffnungen in den Sperrwänden ausgebildet wird. 19. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the permeable reactor chamber (12) is formed in the bottom as part of a passive groundwater remediation system consisting of impermeable barrier walls and permeable openings in the barrier walls.
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