DE3783967T2

DE3783967T2 - Verfahren und vorrichtung zum abgrenzen und dekontaminieren von erde.

Info

Publication number: DE3783967T2
Application number: DE8787306691T
Authority: DE
Inventors: Richard A Brown; George E Hoag; Robert D Norris
Original assignee: International Technology Corp
Current assignee: It Group inc(ndgesdstaates Delaware) Mon
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2007-07-30
Also published as: DE3783967D1; JPS6339678A; IL83320A; EP0255354A3; IE61349B1; EP0255354A2; ATE85246T1; EP0255354B1; US4849360A; IL83320A0; IE872055L; CA1277622C

Description

Die vorliegende Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschließen von verunreinigtem teilchenförmigem Material, das mit einer organischen Verbindung oder organischen Verbindungen verunreinigt ist, und zum aeroben biologischen Abbau der organischen Verunreinigung oder der organischen Verunreinigungen. Die Erfindung sind insbesondere ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Einschließen von Erdreich, das mit Kohlenwasserstoff verunreinigt ist, beispielsweise mit Erdöl, Dieselöl und dergleichen, und zum Bioabbau des Kohlenwasserstoffs.
Die Verunreinigung von Erdreich und Grundwasser mit Erdölprodukten hat sich zu einer der Hauptbedrohungen der Grundwasserqualität entwickelt. Die fehlende Überwachung beim früheren Aufstellen von Speichertanks verbunden mit einer hohen Anzahl von Tanksystemstörungen sowie die giftigen Eigenschaften des Erdöls erzeugten ein kritisches Problem sowohl für öffentliche als auch private Bereiche. Die meisten Füllverlust-Wiedergewinnungssysteme, die für organische Verbindungen zur Verfügung stehen, betreffen das Entfernen von Restmengen der Verbindungen im Erdreich nicht, machen normalerweise jedoch geschätzte 40 bis 100 % des übergelaufenen Fluids aus. Obwohl Erdölprodukte normalerweise als Kohlenwasserstoffe angesehen werden, können die ausgelaufenen organischen Verbindungen Detergentien, Seifen, Phosphatester, Methanol, Ethanol, Ethylenglykol und andere Additive einschließen.
Ein spezielles, die Erdölwiederverkaufsindustrie betreffendes Problem sind die Behandlung und das Entsorgen des Aushubs, der sich bei Tankaustauscharbeiten ergibt. Dieser Aushub ist gewöhnlich leicht oder mäßig verunreinigtes Erdreich aufgrund von Verspritzen, Überfüllen und kleinen Leitungslecks in der Tankgrube. Gewöhnlich werden bei einem Tankaustausch mehrere hundert Kubikmeter Erdreich entfernt.
Aufgrund des relativ niedrigen Verunreinigungspegels von weniger als 200 ppm bildet solches Erdreich in der Tankgrube keine bedeutende oder unmittelbare Gefahr für die Umgebung und erfordern deshalb keine Behandlung, wenn sie an Ort und Stelle verbleiben. Wenn es jedoch einmal ausgegraben ist, erfordern diese niedrigen Verunreinigungspegel, daß das Erdreich behandelt oder für die Entsorgung abtransportiert wird. Das Entsorgen in sicheren Deponien kostete 1986 beispielsweise auf US-Basis 100.000 bis 150.000 $ pro Platz oder mehr. Ein billiges, wirksames Verfahren für die Behandlung an Ort und Stelle würde der Industrie beträchtliche Einsparungen bieten, während ein Schutz für die Umgebung geschaffen würde.
US-A-3 616 204 (Linn) offenbart, daß viele Arten von Hefen, Bakterien und Schimmelpilzen Kohlenwasserstoffe und ihre Derivate, beispielsweise Schwefel enthaltende organische Verbindungen, verbrauchen. Einige Arten sind ziemlich spezifisch, auch hinsichtlich des Molekulargewichtbereichs. Die meisten dieser Mikroorganismen sind aerob, d.h., sie erfordern molekularen Sauerstoff zusätzlich zu dem Kohlenstoff aus den organischen Verbindungen. Weiterhin benötigen die meisten ein Nährstoffmedium, das verschiedene Mineralsalze enthält, und abhängig von der Spezies einen pH-Wert innerhalb eines kontrollierten Bereichs.
Die US-A-3 616 204 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung der Verunreinigung von Erdreich, das organische Verbindungen enthält, beispielsweise Kohlenwasserstoffe und dergleichen, durch Eggen oder Pflügen, um die Durchlässigkeit des Bodens zu steigern, durch Impfen des Bodens mit einem Mikroorganismus, der in der Lage ist, die organische Verbindung umzuwandeln, durch Kontaktieren des Erdreichs mit einem Nährstoff für den Mikroorganismus und durch Aufrechterhalten einer Gasumgebung, wie Luft, angrenzend an das Erdreich.
Das Verfahren der US-A-3 616 204 ist Jedoch nicht geeignet, Erdreich zu behandeln, das entfernt werden muß, um einen leckenden Tank auszutauschen, da sich die meisten Erdöltanks nicht in ländlichen Farmgegenden sondern in Gegenden mit beträchtlicher Pflasterung befinden, was einen starken Abfluß ergibt, der die Kontamination auf Grundwasser und Wasserführungen ausbreitet. Es ist bekannt, daß einheimische Mikroorganismen im Erdreich in der Lage sind, nicht nur Kohlenwasserstoffe, sondern die meisten organischen Verbindungen zu mineralisieren. So offenbart M. Alexander, "Biodegradation of Chemicals of Environmental Concern", Science, Vol. 211, 9. Januar 1981, Seiten 132 bis 138, daß Mikroorganismen adaptieren und die verunreinigende organische Verbindung als einzige Quelle von organischem Kohlenstoff verwenden oder die kontaminierende Verbindung zusammen mit ihrem normalen Träger umwandeln können. Da Erdölkohlenwasserstoffe insgesamt die größte Fraktion der ausgelaufenen organischen Verbindung bilden, stellen die Kohlenwasserstoff zersetzenden Mikroorganismen eine zuverlässige Anzeige für die nutzbaren Mikroorganismen in dem Erdreich dar.
Die US-A-3 846 290 (Raymond) offenbart ein Verfahren zur Verwendung einheimischer Mikroorganismen zum Bioabbau von Kohlenwasserstoffen in verunreinigtem Grundwasser. Die US-A-3 846 290 gibt die Lehre, daß die Kohlenwasserstoffe vollständig durch Zugabe von Nährstoffen zum Grundwasser und durch Aerob-Halten des Grundwassers mineralisiert werden können.
Die US-A-3 846 290 verläßt sich Jedoch auf den Grundwasserstrom zur Zuführung sowohl der Nährstoffe als auch des Sauerstoffs zu den Mikroorganismen. Deshalb ist der Prozess für den Bioabbau von verunreinigtem teilchenförmigem Material, wie Erdreich, das sich nicht in der Nähe von Grundwasser befindet, ungeeignet.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile beim Stand der Technik.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einschließen und aeroben Bioabbau einer organischen Verbindung oder von organischen Verbindungen, welche teilchenförmige Feststoffe verunreinigen, bereitgestellt, welches die Schritte aufweist: Bereitstellen eines Behälters, welcher (i) Seiten und einen Boden, der für Wasser und für eine organische Verbindung oder für organische Verbindungen, welche die teilchenförmigen Feststoffe verunreinigt bzw. verunreinigen, im wesentlichen undurchlässig ist, und (ii) einen Deckel für den Behälter hat, der dafür geeignet ist, Flüssigkeiten und Feststoffe vom Eintreten in den Behälter im wesentlichen abzuhalten, Einstellen der Zusammensetzung der teilchenförmigen Feststoffe, um darin (i) einen Feuchtegehalt von 2 % bis 90 % der Feldsättigung und (ii) ausreichend Phosphor- und Stickstoffnährstoffe bereitzustellen, um zu gewährleisten, daß die Mikroorganismen in den teilchenförmigen Feststoffen nicht Nährstoff-begrenzt sind, und um den Bioabbau der organischen Verbindungen anzuregen, Aufteilen der verunreinigten teilchenförmigen Feststoffe in wenigstens zwei Schichten in dem Behälter, wobei eine Schicht von verunreinigten teilchenförmigen Feststoffen in einer insgesamt horizontalen Lage angeordnet ist und unter der sich angrenzend eine benachbarten Gasverteilungseinrichtung erstreckt, welche in Strömungsverbindung mit einer Quelle für ein Sauerstoff enthaltendes Gas steht, Einstellen der Dicke jeder der Schichten von verunreinigten teilchenförmigen Feststoffen, um die Diffusion einer ausreichenden Menge des Sauerstoff enthaltenden Gases in jede der Schichten zu ermöglichen, damit jede der Schichten aerob gehalten wird, und zwangsweises Einführen des Sauerstoff enthaltenden Gases in die Gasverteilungseinrichtung, so daß das Gas in den Feststoffen verteilt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zum Einschließen und für den aeroben Bioabbau einer organischen Verbindung oder von organischen Verbindungen, welche eine Masse von teilchenförmigen Feststoffen verunreinigt bzw. verunreinigen, bereit, welche einen Behälter mit Seiten und einem Boden, die für Wasser und die organische Verbindung oder die organischen Verbindungen, welche die teilchenförmigen Feststoffe verunreinigen, im wesentlichen undurchlässig sind, mit einem Deckel für den Behälter, der sich dafür eignet, Flüssigkeiten und Feststoffe vom Eintreten in den Behälter im wesentlichen abzuhalten, und mit wenigstens zwei Behandlungsschichten, die in einer insgesamt horizontalen Lage in dem Behälter angeordnet sind, wobei eine Behandlungsschicht (i) den verunreinigten teilchenförmigen Feststoff, der als eine Schicht in einer insgesamt horizontalen Lage angeordnet ist, und (ii) wenigstens in einer Schicht eine Gasverteilungseinrichtung aufweist, die für Gas durchlässig ist und in Strömungsverbindung mit einer Quelle eines Sauerstoff enthaltenden Gases steht und Einrichtungen aufweist, um das Sauerstoff enthaltende Gas zwangsweise in die Gasverteilungseinrichtung einzuführen.
Der Feuchtegehalt und der Nährstoffgehalt der teilchenförmigen Feststoffe können äußerst zweckmäßig vor oder während der Aufteilung der verunreinigten teilchenförmigen Feststoffe in Schichten in dem Behälter eingestellt werden. Beispielsweise können Wasser und Nährstoffe getrennt oder zusammen auf den Aushub vor dessen Aufteilung in dem Behälter oder während der Aufteilung aufgebracht werden. Jedoch können das Wasser und Nährstoffe beide in die Vorrichtung eingebracht werden, indem sie als Nebel oder als Staub dem Sauerstoff enthaltenden Gas zugesetzt werden, das zwangsweise durch die Gasverteilungseinrichtung geführt wird, wo er angrenzend an die Oberfläche des verunreinigten teilchenförmigen Materials abgelagert wird.
Unter etwa 2 % Feldsättigung ist die Umwandlung der Mikroorganismen zu langsam, um nutzvoll zu sein, während bei über 90 % Feldsättigung das teilchenförmige Material in Bereichen anaerob werden kann und die Gasdurchlässigkeit abnimmt. Es ist erwünscht, daß der Feuchtegehalt auf zwischen 20 % und 80 % Feldsättigung, vorzugsweise etwa 40 % bis 60 % Feldsättigung, eingestellt wird.
Der Sauerstoff in dem Gas diffundiert in die Schicht aus teilchenförmigem Material, wo er von einem Mikroorganismus zur Umwandlung der organischen Verbindung benutzt wird. Flüchtige Umwandlungsprodukte, wie Kohlendioxid, und andere flüchtige Verbindungen in der Schicht aus verunreinigtem teilchenförmigem Material diffundieren in das Sauerstoff enthaltende Gas und werden von der Gasverteilungseinrichtung abgeführt, wenn zusätzliches Sauerstoff enthaltendes Gas zwangsweise in (und demzufolge durch) die Gasverteilungseinrichtung geführt wird. Der Nährstoffgehalt des teilchenförmigen Materials sollte so niedrig sein, daß er der begrenzende Faktor für die Biooxidationsgeschwindigkeit ist. Es ist deshalb erwünscht, ausreichend Phosphor und Stickstoff als Nährstoffe bereitzustellen, um zu vermeiden, daß der Biooxidationsprozess nährstoffbegrenzt wird.
Der Fachmann erkennt, daß jeder Behälter, welcher das verunreinigte teilchenförmige Material einschließt und der das Eindringen von Grundwasser, Oberflächenwasser und Niederschlag unterbindet, für die Ausführung der Erfindung ausreicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Behälter durch Ausheben einer Grube oder eines Behältnisspeichers im Erdboden und durch Auskleiden der Grube mit einer Auskleidung gebildet, die für die organische Verbindung und für Wasser undurchlässig ist. Selbstverständlich ist ein solcher ausgehobener Behälter so positioniert und ausgebildet, daß das Eindringen einer wesentlichen Menge von Oberflächenwasser oder Niederschlag, die ausreicht, um den Wassergehalt des teilchenförmigen Materials auf oder über Feldsättigung zu erhöhen, unterbunden wird. Wenn der Behälter durch ein solches Ausheben ausgebildet wird, ist eine bevorzugte Abdeckung für den Behälter Asphalt oder ein oberseitiges Schwarzpflaster, insbesondere wenn der Behälter sich an einer Stelle befindet, wo Parkraum sehr gesucht ist. Es ist erwünscht, daß die Abdeckung mit Zugangseinrichtungen versehen ist, um eine Überwachung des Bioabbaus der organischen Verbindung und des Gesamtbetriebs der Vorrichtung zu gewährleisten.
Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, eine organische Verunreinigung auf irgendeinem teilchenförmigen Material biologisch abzubauen, eignet sie sich besonders zum Aubbau von Erdölprodukten oder Kohlenwasserstoffen im Erdreich. Aus Gründen der Klarheit wird die Erfindung im einzelnen bezugnehmend auf diese spezielle Anwendung beschrieben. Man erkennt jedoch leicht, daß die beispielsweise Erläuterung auf jede allgemeine Verunreinigung eines teilchenförmigen Materials anwendbar ist.
Das verunreinigte teilchenförmige Material oder das verunreinigte Erdreich wird in dem Behälter in Schichten verteilt. Da die verunreinigte organische Verbindung in dem undurchlässigen Behälter eingeschlossen ist, ist die Bedeutung der Zeit als Faktor zum biologischen Abbau stark reduziert. Als Konsequenz sind viele wirtschaftliche Einsparungen möglich, beispielsweise anstelle von Ozon, reinem Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft die Verwendung von Luft als Sauerstoffquelle, die Bodenschichten können relativ dick sein, was die Kosten der Gasverteilung und die Größe des Aushubs verringert sowie eine Abdeckung des Behälters mit oberseitiger Schwarzpflasterung unter Verwendung der gepflasterten Oberfläche zum Parken ermöglicht.
Obwohl die Auslegung des Systems sehr einfach ist, müssen die Mikrobiologie an Ort und Stelle, die Bodenart und der Feuchtegehalt des Bodens berücksichtigt werden. Mikrobiologische Studien an Ort und Stelle sind zweckmäßig, um zu erkennen, daß die einheimische mikrobiologische Gemeinschaft in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um die organische Verbindung biologisch abzubauen, so daß es nicht mehr nötig ist, den Boden zu impfen. Um das Ansprechvermögen der mikrobiologischen Gemeinschaft auf zugegebene Nährstoffe abzuschätzen, sind Versuche erwünscht, um die Nährstoffzugabe zu optimieren. Die Erdreichbeurteilung bestimmt den Tongehalt, die Teilchengrößenverteilung und den Feuchtegehalt bezogen auf die Feldsättigung. Diese Eigenschaften beeinträchtigen die Luftdurchlässigkeit und somit den Raum und die Anzahl der Belüftungsleitungen. Es ist wesentlich, eine ausreichende Belüftung zu schaffen, um Luft durch das ganze Erdreich hindurch bereitzustellen. Jeder Satz von Lüftungsrohren erhöht jedoch die Aufbaukosten. Somit ist eine geeignete Auslegung erwünscht, um die Kosten zu minimieren, jedoch eine adäquate Belüftung zu gewährleisten.
Ausreichend Sauerstoff wird dadurch bereitgestellt, daß die Luft über der Oberfläche der Erdreichschicht verteilt wird, um zu ermöglichen, daß Sauerstoff durch das Erdreich zu den Bakterien diffundiert. Sauerstoff wird wirksam durch eine Gasverteilungseinrichtung zugeführt, die aus geschlitzten Rohren besteht, die in Schichten von Feinkies angeordnet sind. Zur Schaffung einer Druckdifferenz zwischen den Einlaß- und Auslaßleitungen, um Luft zwangsweise durch die Gasverteilungseinrichtung zu führen, kann jede geeignete Einrichtung verwendet werden. Beispiele sind eine Vakuumquelle an der Abführung, ein Luftkompressor am Einlaß oder ein Gebläse oder ein Lüfter. Die Gasverteilungseinrichtung ist vorzugsweise durch eine Leitung an eine windgetriebene Turbine angeschlossen, die außerhalb des Behälters angeordnet ist. Die Windturbine drückt Luft durch die Rohre, so daß Sauerstoff in das Erdreich für den Bioabbau diffundieren kann. Durch Verwendung der Windturbinen ist das System vollständig autark und erfordert keine andere Energie für den Betrieb.
Der Abstand zwischen den Gasverteilungseinrichtungen und somit die Anzahl der verwendeten Belüftungseinrichtungen ist eine Funktion der Luftdurchlässigkeit der Erdreichschichten. Die Höhe von verdichtetem verunreinigtem Erdreich, das zwischen den Gasverteilungseinrichtungen angeordnet wird, variiert für die meisten Böden zwischen einem halben bis zwei Metern. Für die meisten Projekte ist mehr als ein Satz von Belüftungsleitungen erforderlich.
Wahlweise können ein oder zwei Rohre am unteren Ende des Behälters installiert werden, um eine Möglichkeit zu schaffen, Wasser aus dem System zu entfernen, falls eine unerwartete Überflutung eintritt oder wenn eine Wasserzirkulation zur Beschleunigung der Wiederherstellung verwendet wird.
Eine besonders erwünschte Ausführungsform der Erfindung ist in Figuren 1 und 4 dargestellt.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung.
Fig. 3 ist eine Stirnansicht der Vorrichtung.
Fig. 4 ist eine isometrische Ansicht, welche das Innere der Vorrichtung zeigt.
Aus Gründen der Klarheit ist der Behälter ohne Erdreich und poröse Medien in den Figuren 1 und 4 dargestellt.
Von einem rechteckigen Aushub in der Erdoberfläche, der an den Seiten und am Boden mit einer undurchlässigen Auskleidung 2, ähnlich einer Schwimmbadauskleidung, ausgekleidet ist, wird ein Behälter gebildet. Die Atmosphäre ist über eine Einlaßleitung 4 mit einem Leitungsgitter verbunden, das aus geschlitzten Leitungen 5A, 5B, 5C, 5D und 5E besteht, die in Verbindung mit einem porösen Medium, beispielsweise Feinkies, stehen, und eine Schicht im Boden des Behälters bilden, wobei die geschlitzte Leitung und das poröse Medium zusammen eine erste Gasverteilungseinrichtung bilden. Die Verbindung der Leitung 4 mit dem Leitungsgitter ist in der Nähe der Kreuzung der geschlitzten Leitungen 5C und 5E gezeigt. In der Nähe des Schnittpunkts der geschlitzten Leitung 5A und 5D ist eine Abführleitung 6 an das Leitungsgitter angeschlossen, die sich nach außen aus dem Behälter zur Absaugturbine 7 in der Atmosphäre erstreckt. Eine erste Lage aus verunreinigtem Boden 9 wird als eine Schicht auf der ersten Gasverteilungseinrichtung ausgebildet. Sie bilden zusammen eine erste Behandlungsschicht.
Eine zweite Behandlungsschicht weist eine zweite Gasverteilungseinrichtung und eine zweite Lage aus verunreinigtem Erdreich auf. Die zweite Gasverteilungseinrichtung besteht aus einem porösen Medium und einem zweiten Leitungsgitter, das aus geschlitzten Leitungen 15A, 15B, 15C, 15D und 15E besteht, die oben auf der Schicht 9 angeordnet sind. Die zweite Gasverteilungseinrichtung steht mit der Atmosphäre über eine Einlaßleitung 24 in Verbindung und ist über eine Auslaßleitung 26 an eine Absaugturbine 27 angeschlossen. Auf der zweiten Verteilungseinrichtung ist zur Bildung der zweiten Behandlungsschicht eine zweite Lage von verunreinigtem Erdreich 29 als Schicht ausgebildet. Die Oberseite des Behälters ist mit einem Deckel 3 verschlossen.
Obwohl nur zwei Behandlungsschichten dargestellt sind, besteht selbstverständlich keine obere Grenze für die Anzahl der Behandlungsschichten. Obwohl es weiterhin erwünscht ist, daß eine Gasverteilungseinrichtung sich unter jeder Schicht aus verunreinigtem teilchenförmigem Material erstreckt, ist zu berücksichtigen, daß der Rahmen dieser Erfindung eine erste Behandlungsschicht umfaßt, bei der eine sich darunter erstreckende Gasverteilungseinrichtung fehlt.
Es folgen zwei Beispiele, welche dem Fachmann zeigen, wie die maximale Dicke der Schicht des Erdreichs und der gewünschte Nährstoff- und Feuchtegehalt des Erdreichs entsprechend dem nachstehenden allgemeinen Vorgehen zu spezifizieren sind.
Die Bodenfeuchte wurde durch Wiegen, Trocknen und wieder Wiegen der Bodenproben bestimmt. Der Feldfeuchtegehalt wird dadurch bestimmt, daß die Erdreichprobe in einer Packungssäule gesättigt und die Säule unter Druck und/oder Vakuum entleert wird. Nach dem Entleeren der Säule wird der Boden gewogen, getrocknet und wieder gewogen. Die Luftdurchlässigkeit wird gemessen, indem Luft unter Druck durch eine Packungssäule aus Erdreich hindurchgeführt und sowohl der Mengenstrom als auch der Druckabfall über der Säule gemessen werden. Tongehalt und Teilchengrößenverteilung werden optisch unter Verwendung eines Mikroskops bestimmt.
Bakteriendichten in Erdreichproben wurden dadurch bestimmt, daß Reihenverdünnungen der Proben durchgeführt werden. Die Gesamtbakterien werden durch Plattieren von Verdünnung auf ein BBL-Nährstoffagar mit 1/10 Konzentration gezählt, wobei die Platten bei 24ºC und Umgebungsatmosphäre brüten gelassen werden. Durch Aufplattieren der Verdünnungen auf kohlenstofffreiem Mineralsalze-Agar und durch Bebrüten der Platten bei 24ºC unter einer Benzindämpfe enthaltenden Atmosphäre werden Benzin abbauende Bakterien bestimmt. Die Platten werden 96 Stunden brüten gelassen und gezählt. Durch Besprühen von Bodenproben mit abgemessenen Mengen der mikrobiellen Nährstoffverbindung Restore 375 werden Reiztests durchgeführt, während ein gleiches Volumen von destilliertem Wasser der Kontrollprobe zugegeben wird (Restore 375 ist ein eingetragenes Warenzeichen der FMC Corporation für eine Nährstoffzusammensetzung, die 0,8 bis 8 Gewichtsteile Stickstoff pro Teil Phosphor enthält, wobei der Phosphor als Orthophosphat und Tripolyphosphat vorliegt). Die Bodenproben werden 96 Stunden lang in abgedichteten Flaschen angeordnet. Die Flaschen werden dann geöffnet und Bakterienzahlen, wie oben beschrieben, bestimmt. Der Boden wird als nicht nährstoffbegrenzend angesehen, wenn die Bakterienzahl mit zugesetztem Nährstoff nicht zunimmt.

Beispiel 1:

Eine Tankstelle sollte mit neuen Produkt- und Altöltanks versehen werden. Während dieser Arbeiten stellte man fest, daß der Altöltank und eines der Füllrohre Leckagen aufweisen. Für die Installierung der neuen Tanks mußten Maßnahmen hinsichtlich der Verunreinigung getroffen werden, die während des Austausches der Alttanks und zur Erweiterung der Grube entfernt werden mußten, um die Steigerung der Anzahl der Tanks (von 3 auf 4) aufzunehmen. Es wurde festgestellt, daß etwa 400 Kubikmeter Erdreich an Ort und Stelle behandelt oder zu einer abgeschlossenen Deponie bei Kosten von 100.000 $ transportiert werden müssen.
Eine zusammengesetzte Probe des Erdreichs zeigte einen Feuchtegehalt von 23 % verglichen mit 29 bis 35 % für die Feldsättigung. Der Boden hatte einen Tongehalt von 15 % und eine mittlere Teilchengröße von 13/um mit einem Bereich von 3 bis 100/um. Die Luftdurchlässigkeit ergab sich zu 205 ml/min bei 108 kPa (4 psig) für eine 4,44 cm hohe Bodensäule mit einem Durchmesser von 4,44 cm. Der Druckabfall betrug 6,9 kPa.
Der Feuchtegehalt lag etwas über dem Optimum für die biologischen Zersetzungsraten. Somit wurde dem Boden während der Baumaßnahmen nur genügend Wasser zur Verteilung von Nährstoffen zugesetzt. Die kleine Teilchengröße und der Feuchtegehalt zeigen, daß sowohl die Luft- als auch die Wasserdurchlässigkeit mäßig niedrig sein würde und demnach Lüftungsrohre relativ eng positioniert werden müssen. Basierend auf den vorstehenden Daten waren die Bodenschichten etwa 0,6 bis 1,0 Meter dick. Die Bodenschichtdicke ist wesentlich, da große Abbaustrecken erhöhte Wiederherstellungszeiten ergeben und unnötig kleine Abbaustrecken die Bauzeit und somit die Kosten steigern.
Die Ergebnisse der Mikroben-Zähltests sind nachstehend in Tabelle I gezeigt. Alle Bodenproben enthielten von 10&sup6; bis 10&sup9; Kolonien von Gesamtbakterien pro Gramm Boden, was eine lebensfähige Mikrobengemeinschaft und gute Umweltbedingungen demonstriert. Die Bevölkerungen für Kohlenwasserstoff abbauende Bakterien war ebenfalls im gleichen Bereich wie die Gesamtbakterien, was eine Anzeige dafür ist, daß die Mikrobengemeinschaft ein starkes Potential hat, Erdölkohlenwasserstoffe abzubauen.
Sowohl die Gesamtbakterienanzahlen als auch die Anzahl an Kohlenwasserstoff abbauenden Bakterien war in der Bodenmasse extrem hoch. Typische Bakterienanzahlen von 10&sup4; bis 10&sup6; werden in Böden mit Erdölkohlenwasserstoffabfällen gefunden. Bevölkerungen von 10&sup8; bis 10&sup9; sieht man typischerweise nur, wenn bereits Nährstoffe vorhanden sind.
Proben der Bodenmasse wurden entweder mit Lösungen von Restore 375 Mikrobennährstoff, mit entionisiertem Wasser oder mit Kranwasser besprüht und dann zwei Tage brüten gelassen. Alle Proben behielten die hohen Bakterienbevölkerungen bei. Diese Ergebnisse zeigen, daß eine Besorgnis hinsichtlich schädlicher Einflüsse von Chlor nicht nötig sind, wenn Trinkwasser für die Nährstoffaufbereitung verwendet wird. Die hohen Bakterienpopulationen, die für den biologischen Abbau erforderlich sind, sind aufrechterhalten.
Es ergab sich, daß der Abbauprozeß nicht von der Nährstoffverfügbarkeit begrenzt war. Ein zusätzlicher Pegel von 10 ppm Restore 375 Mikrobennährstoff war ausreichend, um die Bakterienpopulationen aufrechtzuerhalten. Da es unpraktisch ist, einen derart niedrigen Wert gleichförmig über den Boden zu verteilen, wurden 30 bis 70 ppm des Mikrobennährstoffs Restore 375 verwendet.

Beispiel 2:

Eine zweite Tankstelle wurde mit neuen Tanks versehen. Dabei wurde entdeckt, daß etwa 400 Kubikmeter Boden mit Erdölkohlenwasserstoffen verunreinigt worden sind. Der Feuchtegehalt ergab sich als nahezu das Optimum, 16,2 bis 17,5 % verglichen mit einer Feldsättigung von 29,0 bis 30,6 %. Der Boden hatte einen Tongehalt von 20 %. Die Teilchengröße lag im Mittel bei 250/um und im Bereich zwischen 10 und 4.000/um. Die Luftdurchlässigkeit wurde mit 175 ml/min bei 239 kPa (20 psig) für eine 8,9 cm hohe Säule Erdreich mit einem Durchmesser von 4,44 cm gemessen. Der Druckabfall betrug 119 kPa. Dies legte eine optimale Erdreichschicht von etwa 9,9 m nahe. Die Ergebnisse der Mikrobenzählungstests sind nachstehend in Tabelle II angegeben. Die Masse enthielt ohne weitere Behandlung 6x10&sup8; Kolonien Gesamtbakterien pro Gramm Erdreich, was eine lebensfähige Mikrobengemeinschaft und gute Umweltbedingungen demonstriert. Die Populationen von Kohlenwasserstoff abbauenden Bakterien waren ebenfalls hoch, nämlich 2x10&sup7; Kolonien pro Gramm Erdreich, was anzeigt, daß die Mikrobengemeinschaft ein starkes Potential zum Abbau von Erdölkohlenwasserstoffen hat.
Sowohl die Gesamtbakterienanzahl als auch die Anzahl der Kohlenwasserstoff abbauenden Bakterien waren relativ hoch in der Bodenmasse. Gewöhnlich findet man Bakterienanzahlen von 10&sup4; bis 10&sup6; in Erdreich mit Verunreinigungen durch Erdölkohlenwasserstoff. Die beobachteten hohen Mikrobenpopulationen können ein Ergebnis der Sauerstoffverfügbarkeit während des Zeitraums sein, in welchem das Erdreich entfernt und aufgehäuft worden ist.
Proben der Bodenmasse wurden entweder mit Lösungen des Mikrobennährstoffs Restore 375 oder mit entionisiertem Wasser besprüht und dann zwei Tage brüten gelassen. Alle Proben zeigten keine Veränderung in der Anzahl der benzinabbauenden Bakterien. Die mit entionisiertem Wasser behandelte Probe zeigte eine zehnfache Abnahme der Gesamtbakterien, während die beiden nährstoffbehandelten Proben eine drei- bis fünffache Zunahme an Gesamtbakterien aufwiesen. Diese Ergebnisse zeigen, daß, wie erwartet, bei dem niedrigen Verunreinigungspegel der Zersetzungsprozeß nicht kritisch durch Nährstoffverfügbarkeit begrenzt wird. Ein Zusatzwert von 10 ppm des Mikrobennährstoffs Restore 375 schien ausreichend, um die Bakterienpopulationen aufrechtzuerhalten. Da es unpraktisch ist, eine derart geringe Menge gleichmäßig über dem Boden zu verteilen, wurden 30 bis 70 ppm des Mikrobennährstoffs Restore 375 verwendet. Zusätzliche, mit dem Erdreich der gleichen Stelle durchgeführte Versuche zeigten, daß die geringen Mengen an Chlor, die in dem Kranwasser vorhanden sind, keine nachteiligen Effekte für die Mikrobengemeinschaft ergeben. Tabelle I Mikrobiologische Bewertung des Bodens Beispiel 1 Probe Bedingungen Bakterien Gesamt Zählungen (10&sup8; CFU*/g) Kohlenwasserstoff abbauende Bakterien Wie erhalten (Masse) Besprüht mit entionisiertem Wasser Besprüht mit Kranwasser Besprüht mit 10 ppm Restore 375 Besprüht mit 100 ppm Restore 375 * CFU = Koloniebildende Einheit Tabelle II Mikrobiologische Bewertung des Bodens Beispiel 2 Probe Bedingungen Bakterien Gesamt Zählungen (10&sup8; CFU*/g) Kohlenwasserstoff abbauende Bakterien Wie erhalten (Masse) Besprüht mit entionisiertem Wasser Besprüht mit 10 ppm Restore 375 Besprüht mit 100 ppm Restore 375

Claims

1. Verfahren zum Einschließen und aeroben biologischen Abbau einer organischen Verbindung oder von organischen Verbindungen, welche teilchenförmige Feststoffe verunreinigen, welches die Schritte aufweist:

- Bereitstellen eines Behälters, welcher (i) Seiten und einen Boden, der für Wasser und für eine organische Verbindung oder für organische Verbindungen, welche die teilchenförmigen Feststoffe verunreinigt bzw. verunreinigen, im wesentlichen undurchlässig ist, und (ii) einen Deckel für den Behälter hat, der dafür geeignet ist, Flüssigkeiten und Feststoffe vom Eintreten in den Behälter im wesentlichen abzuhalten,

- Einstellen der Zusammensetzung der teilchenförmigen Feststoffe, um darin (i) einen Feuchtegehalt von 2 % bis 90 % Feldsättigung und (ii) ausreichend Phosphor- und Stickstoffnährstoffe bereitzustellen, um zu gewährleisten, daß die Mikroorganismen in den teilchenförmigen Feststoffen nicht Nährstoff-begrenzt sind, und um den biologischen Abbau der organischen Verbindungen anzuregen,

- Aufteilen der verunreinigten teilchenförmigen Feststoffe in wenigstens zwei Schichten in dem Behälter, wobei eine Schicht von verunreinigten teilchenförmigen Feststoffen in einer insgesamt horizontalen Lage angeordnet ist und unter der sich angrenzend eine Gasverteilungseinrichtung erstreckt, welche in Strömungsverbindung mit einer Quelle für ein Sauerstoff enthaltendes Gas steht,

- Einstellen der Dicke jeder der Schichten von verunreinigten teilchenförmigen Feststoffen, um die Diffusion einer ausreichenden Menge des Sauerstoff enthaltenden Gases in jede der Schichten zu ermöglichen, damit jede der Schichten aerob gehalten wird, und

- zwangsweises Einführen des Sauerstoff enthaltenden Gases in die Gasverteilungseinrichtung, so daß das Gas in den Feststoffen verteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Behälter durch Ausheben einer Grube im Erdboden und durch Auskleiden der Grube mit einer flexiblen Auskleidung gebildet wird, die im wesentlichen für die organische Verbindung und für Wasser undurchlässig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die organische Verbindung oder die organischen Verbindungen ein Erdölprodukt oder Erdölprodukte ist bzw. sind und die teilchenförmigen Feststoffe Erdreich sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das Sauerstoff enthaltende Gas Luft ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das Sauerstoff enthaltende Gas zwangsweise in die Gas-Verteilungseinrichtung durch eine windgetriebene Turbine oder eine Vakuumpumpe oder einen Luftkompressor eingeführt wird.

6. Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignete Vorrichtung zum Einschließen und für den aeroben biologischen Abbau einer organischen Verbindung oder von organischen Verbindungen, welche eine Masse von teilchenförmigen Feststoffen verunreinigen, welche einen Behälter mit Seiten und einem Boden, die für Wasser und die organische Verbindung oder die organischen Verbindungen, welche die teilchenförmigen Feststoffe verunreinigen, im wesentlichen undurchlässig sind, mit einem Deckel (3) für den Behälter, der sich dafür eignet, Flüssigkeiten und Feststoffe vom Eintreten in den Behälter im wesentlichen abzuhalten, und mit wenigstens zwei Behandlungsschichten, die in einer insgesamt horizontalen Lage in dem Behälter angeordnet sind, wobei eine Behandlungsschicht (i) die verunreinigten teilchenförmigen Feststoffe, die als eine Schicht (9, 29) in einer insgesamt horizontalen Lage angeordnet sind, und (ii) wenigstens für eine Lage eine Gasverteilungseinrichtung (5, 15) aufweist, die für Gas durchlässig ist und in Strömungsverbindung mit einer Quelle eines Sauerstoff enthaltenden Gases steht und Einrichtungen aufweist, um das Sauerstoff enthaltende Gas zwangsweise in die Gasverteilungseinrichtung einzuführen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die teilchenförmigen Feststoffe Erdreich und die organische Verbindung oder die organischen Verbindungen Erdölprodukt(e) ist bzw. sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der Behälter von einer Grube im Erdboden gebildet wird, die mit einer flexiblen Auskleidung ausgekleidet ist, welche für die organische Verbindung oder für Wasser im wesentlichen undurchlässig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher der Deckel ein schwarzes Oberpflaster ist.

10. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei welcher die Gasverteilungseinrichtung unter den Schichten aus verunreinigten teilchenförmigen Feststoffen und in Kontakt damit angeordnet ist und die Behandlungsschichten aufeinander gestapelt sind.