DE69001553T2

DE69001553T2 - Verfahren zur erdboden-reinigung.

Info

Publication number: DE69001553T2
Application number: DE9090200125T
Authority: DE
Inventors: Leonardus G C M Urlings
Original assignee: Tauw Infra Consult BV
Current assignee: TAUW MILIEU DEVENTER NL BV
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: DK0379261T3; EP0379261B1; ES2041114T3; ATE89199T1; EP0379261A1; DE69001553D1; NL8900102A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erdbodenreinigung, bei welchem der zu behandelnde Erdboden auf eine undurchlässige Bodenfläche in einer Lagerstätte, in einer Schicht von einer Dicke von 1 bis 2 Metern, gebracht wird, Wasser oder rezirkuliertes Wasser, wenn gewünscht mit hinzugefügten Nährstoffen, auf den Erdboden gesprüht wird, und von dem Boden des Lagerplatzes Wasser aus dem Erdboden mit Hilfe eines Ablaufsystems abgezogen wird.
Solch ein Verfahren wird in der DE-A-3,720,833 beschrieben, wobei eine sich auf Erdboden spezialisierte, biologische Behandlung mit keiner aktiven Luftextraktion aus dem Erdboden offenbart wird und Behandlungsmethode beschrieben wird. Luft wird nur aus dem oberen Teil der Lagerstätte, gerade unterhalb des Daches, abgezogen, sie wird aufgewärmt und ohne Behandlung zurückinjiziert. Arbeiten des Erdbodens ist notwendig. Um die gewünschte biologische Behandlung zu erhalten, ist Inokulation von Mikro-Organismen in den zu behandelnden Erdboden obligatorisch. Das Verfahren benutzt bestimmte Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbereiche. Es wird als eine Lagerstätte sowie als eine "drehende Trommel" beschrieben. Die benutzte Temperatur ist 15 bis 40º C. Luft wird in den Erdboden injiziert, Luftabzug findet nur in dem oberen Bereich des Deckels statt. Arbeiten des Erdbodens ist essentiell. Außerdem ist das System überdeckt.
Es ist außerdem bekannt, Erdboden mit Wasser zu beregnen und das Hindurchgesickerte aus dem Boden abzuziehen. In solch einem Verfahren werden die in Wasser löslichen Komponenten aus dem Erdboden extrahiert. Die Extraktionsflüssigkeit kann natürlich einer Reinigung unterzogen werden.
Es ist bekannt, durch den Erdboden hinduchgesickertes Wasser abzuziehen und einer Reinigung zu unterwerfen.
Obwohl solch ein System funktioniert, sind die erhaltenen Resultate nicht zufriedenstellend.
Jetzt wurde ein Verfahren des obengenannten Typs gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das aus dem Erdboden abgezogene Wasser einer biologischen und/oder physikalisch chemischen Reinigung unterzogen wird, ein Übermaß von Wasser, wenn überhaupt welches, abgezogen wird, und der Rest wieder dem Erdboden zugeführt wird. Wenn gewünscht, wird der Erdboden periodisch bearbeitet und, wenn gewünscht, wird Luft in den Erdboden injiziert und aus ihm abgezogen.
Die Reinigungsaktivität durch Umwandlung in dem Erdboden wird durch solch ein Verfahren unterstützt. Außerdem werden die beweglichsten Verunreinigungen (meistens die am flüchtigsten), wie z. B. Aromate, Benzol, Toluol etc., aus dem Erdboden mittels des Flüssigkeitsflusses herausgewaschen. Während der beginnenden Periode wird ein größt möglicher Wasserfluß aufrecht gehalten. Durch Rezirkulation und Behandlung des Wassers wird die abzuziehende Wassermenge minimiert.
Das gegenwärtige Verfahren unterscheidet sich von dem bekannten Verfahren darin, daß das gegenwärtige Verfahren einen geschlossenen Rezirkulationskreislauf von Wasser benutzt. Ein Wasserüberschuß kann, bevor er abgeschöpft wird, gereinigt werden. Das gegenwärtige Verfahren hat somit keinen widrigen Effekt auf die Umwelt.
Ein weiterer Unterschied zu dem bekannten Verfahren ist, daß das gegenwärtige Verfahren keine Inokulation von speziellen Mikro-Organismen benötigt. Die Installation/Lagerstätte benötigt keine Abdeckung, und das gegenwärtige Verfahren kann mit einem anderen Verfahren für eine kombinierte Luft-/Wasserbehandlung benutzt werden.
Die Zufuhr von Wasser zu dem Erdboden kann bspw. durch Beregnung oder Berieselung der Lagerstätte effizient durchgeführt werden. Wenn die flüchtigsten Substanzen aus dem verunreinigten Erdboden herausgewaschen sind, kann eine erzwungene Luftinjektion oder Luftabzug die biologische Aktivität in dem Erdboden stimulieren. Weiterhin können die verbleibenden flüchtigen Verunreinigungen durch Luftabzug aus dem Erdboden entfernt werden.
Wenn Luft abgezogen wird, ist es bevorzugt, die abgezogene Luft auch zu säubern.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden Mikroorganismen und/oder Extraktstoffe oder Reinigungsmittel der rezirkulierten Flüssigkeit zugeführt. Somit wird die Umwandlung der Verunreinigung gefördert.
Gemäß einem weiteren förderlichen Ausführungsbeispiel wird Stickstoff und/oder Phosphat und/oder weitere Nährstoffe dem rezirkulierten Wasser zugeführt.
Die Verwendung einer Abdeckung über dem zu behandelnden Erdboden kann ein Übermaß von zuviel Regen verhindern.
Die Umwandlung von nicht gewünschten Substanzen in dem Erdboden kann durch das Hinzufügen von Mikro-Organismen zu dem System, bspw. durch das Hinzufügen zum rezirkulierten Wasser, gefördert werden.
Wenn das gegenwärtige Verfahren ausgeführt wird, wird der Erdboden in eine Lagerstätte, in einer Schicht von einer Dicke von bspw. 1 bis 2 m, gebracht. Die Bodenfläche kann aus einer nichtdurchlässigen, synthetischen Folie bestehen, auf welcher eine Lage von Sand von ungefähr 30 cm, bspw. 20 bis 40 cm, bereitsteht, in welcher ein Ablaufsystem und ein Luftinjektionssystem und/oder Luftabzugssystem vorhanden ist. Ein Beispiel solch eines Systems ist in Fig. 1 gegeben. Wenn gewünscht, können auch in einem höheren Niveau in der verschmutzten Erdbodenschicht, bspw. in der Mitte der Schicht, zusätzliche Mittel zur Luftinjektion und/oder zum Luftabzug angeordnet sein.
Der Erdboden kann mit Wasser, zu welchem Nährstoffe hinzugefügt werden können, mit einer Beregnungsintensität von 2 bis 10 cm pro Tag (natürlich wird die Intensität des Regens von der Art des Erdbodens abhängen) beregnet werden. Das Perkulat wird in einer Reinigungseinrichtung behandelt, welche aus einem biologischen System, einem physikalisch chemischen System oder einer Kombination von beiden besteht. Die Flüssigkeit kann wieder über die Lagerstätte gesprüht werden, während der Überschuß abgezogen wird (bspw. im Fall von einem nicht bedecktem System wird dies für einen Überschuß an Regenwasser gelten). Das Prinzip des Verfahrens ist schematisch in Fig. 2 gegeben.
Es ist bekannt, daß mikrobiologische Prozesse, die in dem Erdboden stattfinden, zu einer Umwandlung von Verschmutzungen führen können, während Verschmutzungen oder ihre Umwandlungsprodukte durch das Rezirkulationswasser extrahiert werden. Das Wasser mit seinem extrahierten Verschmutzungsmaterial wird von einem Ablaufsystem aufgesammtelt, wonach es in eine Reinigungseinrichtung geführt wird. Diese Einrichtung kann aus einer biologischen Reinigung (bspw. Biorotoren oder andere Schlammheraufbeförderungssystemen) oder einer physikalisch chemischen Reinigung (bspw. Abscheidung, Flotation, Ionenaustausch, Harzadsorption, Aktivkohle, Stripper) oder einer Kombination von diesen Systemen bestehen. Dann wird die gereinigte Flüssigkeit ein weiteres Mal über die Lagerstätte gesprüht.
Daher werden in solch einem Verfahren sowohl biologische Verfahren (in dem Erdboden und in der Reinigungseinrichtung) und physikalisch/chemische Verfahren (Extraktion von Verunreinigungen von dem Erdboden, physikalisch/chemische Flüssigkeitsreinigung) benutzt.
Durch Wasserfluß durch den Erdboden findet dort ein guter Kontakt mit dem Erdboden statt, wodurch mikrobiologische Verfahren sowie das Waschen von Verunreinigungen stimuliert werden.
Der biologische Abbau von Verunreinigungen in dem Erdboden kann in dem Verfahren gemäß der Erfindung durch die folgenden Maßnahmen beschleunigt werden:
- wenn der Erdboden kaum bestimmte Nährstoffe, bspw. Stickstoff oder Phosphat, enthält, können diese Nährstoffe hinzugefügt werden.
Die Nährstoffe können dem Rezirkulationswasser hinzugefügt werden, jedoch kann dies auch durch Vermischung des zu reinigenden Erdbodens mit bspw. Dünger oder Schlamm, der reich an Stickstoff und Phosphat ist, durchgeführt werden.
- wenn eine Umwandlung der Verunreinigungen in dem Erdboden unter Lufteinwirkung bevorzugt ist, kann der Erdboden mittels des Luftinjektionssystems belüftet werden, wohingegen ein Luftabzugsmittel die Sauerstoffkonzentration in dem Erdboden vermindert.
- im Falle von flüchtigen Substanzen als Verunreinigungen kann Luft auch abgezogen werden, diese abgezogene Luft, die dann verunreinigt ist, kann mittels flüchtiger Substanzen gereinigt werden.
- durch periodisches Bearbeiten des Erdbodens (bspw. durch Auflockerung) kann eine Verbesserung der Struktur des Erdbodens erreicht werden, durch welche der biologische Abbau der Verunreinigungen verbessert wird.
- der Bioabbau von Verunreinigungen wird durch das Hinzufügen von Mikro-Organismen stimuliert. Solch ein Hinzufügen kann sowohl in der Reinigungseinrichtung als auch in dem Erdboden selbst stattfinden.
Es kann sehr beschleunigend sein, Düngemittel oder Schlamm dem zu reinigenden Erdboden hinzuzufügen, gewünschte Nährstoffe können extrahiert von diesen Komponenten werden, während auch das Düngemittel oder der Schlamm gereinigt wird.
Die Extraktionsaktivität der Rezirkulationsflüssigkeit zum Herauswaschen von Verunreinigungen aus dem Erdboden kann verbessert werden durch:
- Arbeiten des Erdbodens, wodurch die Struktur des Erdbodens geändert wird und neue Erdboden-Flüssigkeits- Grenzschichten auftreten.
- wahlweise wird ein Reinigungsmittel/Extraktor der Rezirkulationsflüssigkeit hinzugefügt. Extraktion von Verunreinigung des Erdbodens wird hierdurch verbessert, und Abbau/Entfernung der extrahierten Bestandteile findet in der (Flüssigkeits-) Reinigungseinrichtung statt.
Sowohl ein biologisch abbaubarer Extraktor als auch ein nicht biologisch abbaubarer Extraktor können benutzt werden.
In dem letzten Stadium dieses Reinigungsverfahren kann ein Oxydationsmittel der Zirkulationsflüssigkeit, bspw. Stickstoffdioxyd, Ozon, zur Unterstützung chemischer und/oder biologischer Oxydation hinzugefügt werden.
Wenn die Verunreinigung komplett oder teilweise aus flüchtigen Komponenten besteht, kann insbesondere Luftabzug angewandt werden. Daher wird Luft durch den Erdboden gesaugt, in welchem Flüchtigkeit der Verunreinigungen stattfindet, anschließend wird die Luft durch ein Luftabzugssystem abgesaugt, wonach sie in einer Reinigungseinrichtung (eine biologische und/oder physikalisch/chemische Reinigungseinrichtung) behandelt wird. Solch ein System ist in Fig. 3 dargestellt.
Belüftung des verunreinigten Erdbodens, insbesondere in den tieferen Teilen der Schicht, unterstützt den Abbau von bspw. Ölkomponenten.
Das Verfahren gemäß der gegenwärtigen Erfindung wird mittels der folgenden Beispiele illustriert, welche nicht als einschränkend interpretiert werden sollen.

Beispiel I

Belüftungsauswirkung (Luftinjektion) auf Abbau von Ölverunreinigungen im Erdboden (Konzentrationen in mg/kg Erdboden) - Praxistest

Periode I: keine Luftinjektion
Periode II: Luftinjektion Datum Periode Probenentnehmungstiefe I: keine Luftinjektion II: Luftinjektion
Schlußfolgerung: Insbesondere in den tieferen Teilen führt die Luftinjektion zu einer Unterstützung des Abbaus von Ölkomponenten.

Beispiel II

Auswaschungseffekt auf Extraktion von Öl- und Gasolinkomponenten

- Labortest

- Erdboden verschmutzt mit Gasolin (flüchtig) 2,200 mg/kg mit Öl (nicht flüchtig) 16,600 mg/kg
- Perkolation von Wasser, Perkolationsrate 24-60 cm/Tag
- Entfernt durch Auswaschen/Extraktion während 12 Wochen:
19% der Verunreinigung, sowohl im Perkolat als auch als Abwanderungsschicht im Perkolat gelöst
- Konzentration von flüchtigen und nicht flüchtigen im Perkolat gelösten Komponenten:
flüchtig 0.35 - 10.9 mg/l
nicht flüchtig 0.8 - 6.8 mg/l

Beispiel III

Flüssigkeitsrezirkulationseffekt auf die Konzentrationen von den Gasolinanteilen und Mineralölanteilen in dem zu reinigenden Erdboden und Rezirkulationswasser

- Praxistest

* 6 Testunterteilungen A&sub1; und A&sub2; (50 cm)
B&sub1; und B&sub2; (100 cm)
C&sub1; und C&sub2; (50 cm)
* Deutlicher Abbau in winterlicher Jahreszeit (Periode Oktober '87 - Januar '88) Tabelle 1. Reduktion von Gasolinanteil (flüchtige Komponenten) und Mineralölanteil (nicht flüchtige Komponenten) in dem zu reinigenden Erdboden (Konzentration in mg/kg Erdboden) Mischprobe Gasolinanteil Mineralölanteil aus Unterteilung Schlußfolgerung: In winterlicher Jahreszeit ungefähr 70% Reduktion flüchtiger Komponenten (Gasolin) ungefähr 30% nicht flüchtiger Komponenten (Mineralöl) * Rezirkulationswasser und Reinigungsrezirkulationswasser (biologisch) Tabelle 2. Konzentrationen im Rezirkulationswasser vor und nach der Wasserreinigung Rezirkulationswasser Gasolinkomp. (mg/l) Mineralölkomp. (mg/l) vor Reinigung nach Reinigung

Beispiel IV

Luftabzugseffekt auf die Konzentration des flüchtigen Anteils und weniger flüchtigen Anteils in einem künstlich mit Gasolin verunreinigtem Erdboden.

- Labortest

. Erdboden verunreinigt mit 10 g Gasolin pro kg Erdboden. Gasoline besteht aus ungefähr 50% flüchtigen Substanzen und 50% weniger flüchtigen Substanzen.
. Säule mit einer totalen Höhe von 120 cm, Durchmesser von 23, gefüllt mit 80 kg von mit Gasoline (800 g) verunreinigtem Erdboden.
. Soll des Luftabzugs 60 l/h (Auffluß)
. Endergebnis nach 15 Tagen Luftabzugs
Mischprobe * oberer Teil (0 bis 45 cm) flüchtig 100mg/kg weniger flüchtig 940mg/kg
* unterer Teil (65 - 120 cm) flüchtig ≤20mg/kg weniger flüchtig 160mg/kg
Die gesamte Entfernung während 15 Tagen war 90%.

Claims

1. Verfahren zur Erdbodenreinigung, wobei der zu behandelnde Erdboden auf eine undurchlässige Bodenfläche in einer Lagerstätte, in einer Schicht von einer Dicke von 1 bis 2 m, gebracht wird, Wasser oder rezirkuliertes Wasser, wenn gewünscht mit hinzugefügten Nährstoffen, über den Erdboden gesprüht und von dem Boden des Lagerplatzes Wasser aus dem Erdboden mit Hilfe eines Ablaufsystems abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Erdboden abgezogene Wasser einem biologischen und/oder physikalisch chemischen Reinigen unterworfen wird, ein Übermaß an Wasser, wenn überhaupt welches, abgezogen wird, und der Rest wieder dem Erdboden zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mikro-Organismen und/oder Extraktstoffe oder Reinigungsmittel dem rezirkulierten Wasser hinzugefügt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff und/oder Phosphat und/oder weitere Nährstoffe dem rezirkulierten Wasser hinzugefügt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu reinigende Erdboden überdeckt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdboden periodisch bearbeitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Luft injiziert oder aus dem Erdboden abgezogen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Luft zugeführt oder während des Abbaus von biologisch abbaubaren Verunreinigungen abgezogen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff und/oder Phosphat und/oder weitere Nährstoffe der rezirkulierten Flüssigkeit hinzugeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Düngemittel, Kompost oder Schlamm dem zu reinigenden Erdboden hinzugefügt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Luft während der Extraktion und des Abbaus der Verunreinigungen hinzugefügt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxydationsmittel dem Zirkulationswasser hinzugefügt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Luft, die aus dem Erdboden abgezogen wird, gleichzeitig mit dem abgezogenen Wasser in einer kombinierten Wasser-/Luftbehandlungseinheit biologisch behandelt wird.