DE4335397A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration kontaminierter Böden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration kontaminierter Böden, insbesondere oberhalb von natürlichen Wasserstauern für Grund- und Stauwasser, in ungesättigten durchlässigen Schichten durch Zuführung von Wasser und/oder Luft sowie mit entsprechenden Beimengungen von Sauerstoff, Nährlösungen, Bakterien und andere Zusatzstoffe durch Infiltration.

Bei der Behandlung von Böden in dieser Art ist es be­ kannt, über in den Erdboden eingebrachte Lanzen mikro­ biologische Mittel zuzuführen. Hierdurch ist es nicht möglich, eine kontrollierte mikrobiologische Sanierung von Böden über eine größere Fläche und Tiefen in unge­ sättigten Bodenzonen erfolgreich durchzuführen.

Ferner ist es bekannt, mit hydraulischen Verfahren und Maßnahmen ohne Bodenaushub zu arbeiten und an flüssigen Phasen im Grund- und Stauwasser anzusetzen. Die konta­ minierten Böden oberhalb des Wasserspiegels werden dabei im wesentlichen ausgeschlossen.

Es hat sich dabei gezeigt, daß bei bebauten Flächen Probleme auftreten, da durch Beeinflussung des Grund­ wassers oftmals Schäden durch Verschiebungen entstehen. Weiterhin bleibt unberücksichtigt, daß Grundwasser­ kontaminationen in den meisten Fällen auf primäre Ver­ unreinigungen in den ungesättigten durchlässigen Schichten oberhalb von sogenannten Wasserstauen beruhen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bodensanierung ohne Aushub zu schaffen und dabei über ein Infiltra­ tionsverfahren in-Situ eine kontrollierte Sanierung zu ermöglichen und optimale Milieubedingungen für einen schnellen Schadstoffabbau zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Verfahrens­ schritte, daß Versorgungsschläuche mit integrierten im Abstand angeordneten Tropfaustritten in den Boden mit kontaminierten Bereichen abgeteuft sind, die über Ver­ sorgungsleitungen verbunden und von einer Versorgungs­ einheit mit Wasser und/oder Luft sowie Beimengungen versorgt werden und über Steuer- und Regeleinrichtungen eine mengen-, temperatur- und/oder druckgesteuerte Zu­ führung erfolgt und daß über einen in Fließrichtung von Wasserstauern angeordneten abgeteuften Förderbrunnen ein Förderkreislauf gebildet ist, wobei gegebenenfalls gefördertes Porenwasser nach Aufbereitung dem Kreislauf wieder zugeführt wird.

Hierdurch wird ein geschlossener Wasserkreislauf ermög­ licht, der eine ungewollte zusätzliche Ausbreitung von Schadstoffen verhindert. Durch das kontrollierte Ver­ sorgungssystem mit einer tropfenweise kontinuierlichen Versorgung in kleinen Mengen werden Schadstoffe ge­ gebenenfalls durch die Zuführung von Wasser als rein hydraulische Maßnahme im Boden aktiviert und mobili­ siert. Ebenso ist eine kontrollierte mikrobiologische Sanierung möglich, wobei dem Untergrund die fehlenden Parameter für optimale Milieubedingungen im Boden zuge­ führt werden. Dieses führt zu einem schnelleren Schad­ stoffabbau und somit zur Verkürzung der Sanierungszeit. Damit ist ein umweltfreundliches und kostengünstiges Verfahren zur Sanierung von Böden durchführbar.

Vorteilhafte Verhältnisse werden dadurch geschaffen, daß zum Einsetzen der Versorgungsschläuche Bohrungen mit Verrohrungen in den Boden eingebracht werden, in die jeweils wenigstens ein Versorgungsschlauch einge­ setzt und die Verrohrung nach dem Einsetzen der Ver­ sorgungsschläuche (Tropfschläuche) für einen Boden­ kontakt entfernt sowie gegebenenfalls zwischen Ver­ rohrung und Versorgungsschlauch Sand, Kies mit Ton­ sperren eingefüllt wird.

Eine günstige Ausbildung der Versorgungsschläuche, kontrollierte Austrittsmengen bei vorgegebenem Druck zu bestimmen bzw. überhaupt Sauerstoff austreten zu lassen, besteht darin, daß die abgeteuften Versorgungs­ schläuche am Ende abgeschlossen und einen parallel zur Wandung liegenden separaten Spiralkanal aufweisen, der eine Vielzahl von getrennten Abschnitten mit jeweils im Abstand angeordnetem Eintritt von der Schlauchinnenseite und Tropfaustritt an der Schlauch­ außenseite aufweist.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die Bohrungen für die Versorgungsschläuche senkrecht und/oder schräg in den Boden eingebracht sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Ge­ samtanordnung,

Fig. 2 einen Versorgungsschlauch mit integrierten Tropfaustritten.

Zur Durchführung des Verfahrens sind Versorgungs­ schläuche senkrecht oder schräg in den kontaminierten Boden 2 eingebracht. Für das Einsetzen der Versorgungs­ schläuche 1 in den Boden 2 werden Bohrungen mit Ver­ rohrungen in den Boden 2 eingebracht und nach Einsetzen des nach unten abgeschlossenen Versorgungsschlauches 1 wird die Verrohrung wieder entfernt. Gegebenenfalls wird vor dem Entfernen der Verrohrung Kies zwischen Verrohrung und Versorgungsschlauch 1 eingefüllt sowie entsprechende Wasser-Sperren eingesetzt.

Der Versorgungsschlauch 1 ist in diesem Fall als selbstreinigender Tropfschlauch aus PE-HD-Material mit integrierten Tropfaustritten 3 ausgebildet. Hierbei sind die Tropfaustritte 3 in Abständen 4 angeordnet, die abhängig vom Sanierungsfall bestimmt werden. Um eine definierte Tropfmenge druckabhängig austreten zu lassen, ist der Versorgungsschlauch 1 mit einem paral­ lel zur Außenwandung ausgebildeten Spiralkanal 5 ver­ sehen, der als Zuführkanal für die nach außen gerichteten Tropfaustritte 3 dient. Die einzelnen ge­ bildeten Abschnitte sind getrennt und weisen am Anfang Abschnitte bezogen auf die Fließrichtung 6 des einzu­ bringenden Mediums Zuführungen 7 zum Spiralkanal 5 und am Ende die entsprechenden Tropfaustritte 3 auf.

Diese in den Boden 2 eingebrachten Versorgungsschläuche 1 sind mit oberirdischen Versorgungsleitungen 8 verbun­ den, um das einzubringende Medium zuzuführen. Die Ver­ sorgungsleitung 8 steht mit einer Versorgungseinheit 9 als Flüssigkeitsbehälter in Verbindung, wobei gege­ benenfalls aus einem Zusatzbehälter erforderliche Beimengungen zum Wasser gemacht werden. Hierbei sind im Flüssigkeitsbehälter 9 gegebenenfalls Heizvorrichtun­ gen, Rührwerke und Dosierpumpe angeordnet.

Der Flüssigkeitsbehälter 9 ist in diesem Fall über eine Leitung 10 mit einem zusätzlichen Mischbehälter 11 ver­ bunden und wird von dort über eine Zuleitung 12 zur Versorgungsleitung 8 über eine Steuer- und Regelein­ richtung 13 kontrolliert zugeführt.

Zusätzlich ist in Fließrichtung oberhalb von Wasser­ stauern ein Förderbrunnen 14 im Boden 2 abgeteuft, der parallel zum Zuführsystem über die Versorgungsschläuche 1 angeordnet ist. Das geförderte beladene, und schad­ stoffhaltige Porenwasser über den Förderbrunnen 14 wird einer Wasseraufbereitungsanlage 15 zugeführt und ge­ reinigt. Anschließend wird es über entsprechende Meß- und Steueranordnungen dem System wieder über die Leitung 16 zugeführt. Somit ist der Wasserkreislauf geschlossen, und es wird eine ungewollte zusätzliche Ausbreitung von Schadstoffen verhindert. In diesem Fall ist ein zusätzlicher Brunnenschacht 17 angeordnet, um überschüssiges abgereinigtes Wasser abzuführen.

Durch dieses Verfahren ist es somit möglich, eine Sanierung mit kontaminierten Böden mit biologisch ab­ baubaren und wasserlöslichen Schadstoffen durchzu­ führen. Hierbei kann durch entsprechende Vorunter­ suchungen der Kontamination eine künstliche Erstellung von optischen ökologischen bzw. Milieubedingungen für die Mikroorganismen im Boden erzielt werden, wobei Temperatur, pH-Werte, Sauerstoff und Nährstoffe vorge­ geben werden. Die zugeführten Mikroorganismen werden dabei genau dosiert und kontrolliert und dort hinge­ bracht, wo sie für den Abbau von Schadstoffen genutzt werden können.

Zur Durchführung des Sanierungsverfahrens werden die ermittelten Parameter, wie horizontale und vertikale Kontaminationsausbreitung, Grad und Art der Kontamina­ tion, Wasserstand, Wasserfließrichtung ermittelt und ein Bohrungsraster auf der zu sanierenden Fläche er­ stellt.

Das Verbringen und die Anordnung der Versorgungs­ schläuche geschieht dann nach folgenden Kriterien:

• - Bohrungen werden bis zum kontaminierten Wasser­ spiegel geteuft und mit einen Schutzrohr versehen,
• - Bohrungen werden senkrecht oder schräg eingebracht, schräge Anordnung zur Vergrößerung der Tropffläche,
• - Abstände der Bohrungen ergeben sich aus der mittle­ ren Durchlässigkeit des Bodens und der Konzentra­ tion der Kontamination,
• - Versorgungsschläuche werden im unteren Teil abge­ dichtet und in den Bohrungen eingesetzt,
• - Schutzrohre werden gezogen und die Versorgungs­ schläuche mit den oberirdischen Versorgungs­ schläuchen verbunden,
• - Versorgungsleitungen sind mit der Versorgungsein­ heit sowie Steuer- und Regeleinrichtungen ver­ bunden.

Um eine gesicherte und erfolgreiche Sanierung zu garan­ tieren, wird vorgesehen, während der ersten Einlaufzeit den Boden nur mit Wasser (ohne Zusatzstoffe oder Mikro­ organismen) zu injizieren.

• - Das eingeführte Wasser wird mit einem Farbindikator gemischt, um die Ankunftszeit im Förderbrunnen zu testen und zu kontrollieren.
• - im Flüssigkeitsbehälter wird ebenfalls mit ver­ schiedenen Temperaturen gefahren, um Temperatur­ veränderungen der zu sanierenden Fläche zu messen.
• - Luft, Wasser, Luft/Wassergemisch werden durch einen ölfreien Kompressor in den Boden injiziert oder nur Luft eingeblasen und Boden-Luft gemessen.
• - Hierbei wird mit verschiedenen Druckstufen gearbei­ tet.

Durch diese Einarbeitungsphase werden die idealen bzw. annähernd idealen Milieubedingungen ermittelt, um die zu adaptierenden Mikroorganismen mit deren Zufuhr bzw. Durchmischen im Flüssigkeitsbehälter festzulegen, die dem Boden injiziert werden.

Hierbei ist es wichtig zu bemerken, daß diese Phase für die gesamte Sanierungsdauer keineswegs eine verlorene Zeit ist. Durch das Abpumpen des Grundwassers entsteht eine Art Trichter- bzw. Sogeffekt. Dies wird ausge­ glichen durch die Zufuhr von Wasser und Luft durch die Versorgungsschläuche. Auf der gesamten Fläche entsteht einerseits eine zusätzliche hydraulische Bewegung in dem Grundwasser und andererseits eine aktive Boden- und Porenwäsche durch die Tropfinjektion.

Durch dieses Verfahren ist es somit möglich, die Dosierung von quantitativen Anteilen (Wasser, Tempera­ tur, Luft, Nährstoffe, Mikroorganismen usw.) nach den Vorgaben aus dem Flüssigkeitsbehälter durch die Steuer- und Regeleinheit zu dosieren und in den Boden weiterzu­ leiten. Hierbei wird durch das engmaschige Schlauch­ system im Boden mit dem integrierten Tropfaustritten fast jedes Teil und jedes Korn in dem Boden genau dosiert erreicht. Da die Versorgungsschläuche, das Wasser bzw. die Mischflüssigkeit tropfenweise abgeben, wird die vorhandene Bodenluft nicht verdrängt. Es wird sogar Sauerstoff den Poren zusätzlich zugeführt.

Durch dieses Verfahren ist es je nach Verteilung der Kontamination auf der gesamten Fläche möglich, bei der Planung zusätzliche Sperrventile in den Versorgungs­ leitungen anzuordnen. Damit können bestimmte Bereiche der zu sanierenden Fläche mit zusätzlichen Stoffen für bestimmte Zeit injiziert werden.

Auch durch die einfache und variable Montagemöglichkeit können kontaminierte Bereiche selbst unter Bauwerken zu saniert werden. Aufgrund der ständigen Zufuhr von Flüssigkeit in den Boden bzw. in das Sicker- und Grund­ wasser entfällt die Gefahr, daß eine Absenkung des Grundwassers und damit verbundene Bauwerksrisse mit allgemeinen Schäden entstehen.

Weiterhin ist durch das Verfahren möglich, in ungesät­ tigten Bodenzonen unterschiedliche Tiefen, selbst beim Vorliegen einer übergeordneten Deckschicht, eine in- Situ-Bodensanierung durchzuführen, selbst wenn sie durch eine oberhalb liegende Deckschicht (Lehm, Ton usw.) abgegrenzt wird.

Dieses Verfahren wird nicht auf mikrobielle in-Situ- Sanierungen begrenzt, sondern bietet aufgrund des viel­ fältigen Einsatzes ebenso hydraulische wie auch chemi­ sche Bodenbehandlungsmöglichkeiten durch Mobilisierung wie auch Inmobilisierung von Schadstoffen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Regeneration kontaminierter Böden, insbesondere oberhalb von natürlichen Wasserstauern für Grund- und Stauwasser, in ungesättigten durch­ lässigen Schichten durch Zuführung von Wasser und/oder Luft sowie mit entsprechenden Beimengungen von Sauerstoff, Nährlösungen, Bakterien und andere Zusatzstoffe durch Infiltration, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Versorgungsschläuche (1) mit inte­ grierten im Abstand angeordneten Tropfaustritten (3) in den Boden mit kontaminierten Bereichen ab­ geteuft sind, die über Versorgungsleitungen (8) verbunden und von einer Versorgungseinheit (9) mit Wasser und/oder Luft sowie Beimengungen versorgt werden und über Steuer- und Regeleinrichtungen (13) eine mengen-, temperatur- und/oder druckgesteuerte Zuführung erfolgt und daß über einen in Fließ­ richtung von Wasserstauern angeordneten abgeteuften Förderbrunnen (14) ein Förderkreislauf gebildet ist, wobei gegebenenfalls gefördertes Porenwasser nach Aufbereitung dem Kreislauf wieder zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einsetzen der Versorgungsschläuche (1) Bohrungen mit Verrohrungen in den Boden (2) einge­ bracht werden, in die jeweils wenigstens ein Ver­ sorgungsschlauch (1) (Tropfschläuche) eingesetzt und die Verrohrung nach dem Einsetzen der Ver­ sorgungsschläuche (1) für einen Bodenkontakt ent­ fernt sowie gegebenenfalls zwischen Verrohrung und Versorgungsschlauch (1) Sand, Kies mit Tonsperren eingefüllt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeteuften Versorgungsschläuche (1) am Ende abge­ schlossen und einen parallel zur Wandung liegenden separaten Spiralkanal (5) aufweisen, der eine Viel­ zahl von getrennten Abschnitten mit jeweils im Ab­ stand angeordnetem Eintritt (7) von der Schlauch­ innenseite und Tropfenaustritt (3) an der Schlauch­ außenseite aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bohrungen für die Versorgungsschläuche (1) senkrecht und/oder schräg in den Boden ein­ gebracht sind.