DE19606379A1 - Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Reinigung von kontaminierten Böden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in-situ-Reinigung von kontaminierten Böden durch Ausbildung eines Fluidstroms zwischen Infiltrationsbohrungen und mit Abstand dazu angelegten Förderboh­ rungen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens.

Bodensanierungsmaßnahmen werden zunehmend wichtiger, um das Pro­ blem der Altlasten zu bewältigen. Zur Bodensanierung gehören alle Maßnahmen zur Sicherung und Dekontamination von Altlasten oder anderen schädlichen Bodenbelastungen. Dies kann durch Bodensiche­ rungsmaßnahmen geschehen, die die Schadstoff-Ausbreitung durch Unterbrechung der Ausbreitungswege, z. B. durch Grundwasserabsen­ kung, Gaserfassung, Einkapselung oder Immobilisierung des Schad­ stoffs verhindern. Die Beseitigung der Schadstoffe wird beispiels­ weise durch hydraulische Maßnahmen, insbesondere zum Waschen der Böden, und pneumatische Verfahren, wie beispielsweise Bodenluft- Absaugung, angestrebt. Ferner sind chemisch-physikalische Behand­ lungen, wie Extraktion, Strippung, Oxidation, Reduktion und Flota­ tion sowie der biologische Abbau möglich.

Bei den Verfahren unterscheidet man nach Art der Durchführung zwi­ schen on site- (Bodensanierung vor Ort), off site- (Behandlung fern ab vom Standort oder Umlagerung der Altlast) und in-situ- (Behandlung an Ort und Stelle) Verfahren.

Aus der DE 39 37 593 ist ein Verfahren zur biologischen in-situ- Reinigung bekannt, bei dem kontaminiertes Grundwasser und Erdreich mit folgenden Verfahrensschritten behandelt wird:

Zunächst werden vertikal verlaufende Infiltrations- und Förder­ bohrungen im zu dekontaminierenden Boden angelegt. Daraufhin wird das über die Förderbohrungen an die Oberfläche geförderte Wasser mit Sauerstoff oder einem Sauerstoffdonator angereichert. An­ schließend wird das mit Sauerstoff und gegebenenfalls mit Zusätzen versehene Wasser über die Infiltrationsbohrungen zurück in den kontaminierten Boden eingeleitet. Die Ausbildung eines leistungs­ fähigen Biofilms ("Film" an mikrobieller Aktivität) an Bodenparti­ keln im Grundwasser wird bei diesem Verfahren dadurch ermöglicht, daß das kontaminierte Wasser im kontaminierten Zustand wieder in die Infiltrationsbohrungen geleitet wird und daß das kontaminierte Wasser durch das Erdreich des Grundwassers mit einer niedrigen, die Ausbildung eines Biofilms ermöglichenden Strömungsgeschwindig­ keit bewegt wird.

Nachteilig bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Verfah­ ren ist jedoch, daß dieses zur aeroben in-situ-Reinigung von groß­ flächigen kontaminierten Böden kostenintensiv ist, da die Verti­ kalbrunnen jeweils nur kleinflächig wirken.

Ferner ist es bei diesem Verfahren nachteilig, daß Boden-Inhomoge­ nitäten zu einem ungleichmäßigen Dekontaminationserfolg führen können.

Das sich somit aus dem Stand der Technik ergebende Problem besteht darin, bei der in-situ-Reinigung von kontaminierten Böden die oben genannten Nachteile zu vermeiden.

Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom durch im wesentlichen horizontal angelegte Infiltrations- und För­ derbohrungen im wesentlichen vertikal ausgebildet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von kontaminier­ ten Böden wird wie folgt vorgegangen:

Zunächst wird mindestens eine Infiltrations- und mindestens eine Förderbohrung angelegt. Diese verlaufen im zu dekontaminierenden Boden weitgehend horizontal und in verschiedenen Tiefen. Die sich im Boden befindenden Bohrungen bestehen beispielsweise aus einfa­ chen Rohren, beispielsweise aus HDPE (Polyethylen hoher Dichte), wobei die Rohre im Boden so verlegt werden, daß im Bereich der Kontamination diese perforiert sind und somit Öffnungen aufweisen (Filterrohre). Diese ermöglichen den Ein- und Austritt von Gasen und Flüssigkeiten.

Die Infiltrationsbohrungen dienen zur Infiltration von Stoffen in­ nerhalb der kontaminierten Bodenfläche, während die Förderbohrun­ gen zum Abtransport bestimmter Stoffe für das Verfahren eingesetzt werden.

Die horizontalen Bohrungen (Filterrohre) können entweder über Grä­ ben oder auch durch grabenlose Techniken, beispielsweise mittels Horizontal-Spülbohrverfahren unter Verwendung einer Spülbohrlanze, errichtet werden.

Ausgehend von der oben erwähnten Problemstellung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, bei der in wenigstens zwei verschiedenen Tiefen untereinander angeordnete Filterrohre verlegt sind, die zwischen sich ein Kontaminationsge­ biet einschließend und zumindest im Bereich des Kontaminationsge­ biets im wesentlichen horizontal verlaufen.

Die Anordnung der verlegten Filterrohre wird dabei maßgeblich von der Lage der Kontamination bestimmt. Vorteilhaft wird die Konta­ mination zwischen zwei Behandlungsebenen positioniert, wobei eine solche "Ebene" beispielsweise durch mehrere parallel verlegte Fil­ terrohre hergestellt werden kann. Der Raum zwischen diesen Ebenen stellt quasi einen Bioreaktor dar, der eine in-situ-Behandlung des kontaminierten Bodenbereiches mit allen aus der konventionellen Verfahrenstechnik bekannten Mitteln und Methoden gestattet.

Der in-situ-Biobodenreaktor ist in der ungesättigten und gesättig­ ten Bodenzone sowie im Übergangsbereich beider Zonen mit Vorteil einsetzbar.

Die Dekontamination kann örtlich begrenzt und schadstoffkontrol­ liert durchgeführt werden.

Mit dieser Anordnung ist gewährleistet, daß mindestens ein weitge­ hend vertikal ausgerichteter Fluid-Stoffstrom angelegt wird, der den kontaminierten Bodenkörper nahezu flächendeckend durchströmt.

Der Fluid-Stoffstrom kann ein- oder mehrphasig, gasförmig oder flüssig sein, wobei kleine Feststoffpartikel in diesem enthalten sein können.

Als Fluid-Medien kommen insbesondere Wasser und Luft in Betracht.

Ein entscheidender Vorteil gegenüber konventionellen Verfahren ist der, daß der weitgehend vertikale Fluid-Stoffstrom in der Fließ­ richtung den natürlichen Fließbedingungen der Niederschläge ange­ paßt ist. Das bedeutet, daß der Boden trotz seiner natürlichen Schichtung mit unterschiedlichen Filterwiderständen gleichförmig von oben nach unten durchströmt werden kann. Bei einer erzwungenen Einleitung wäßriger Fluide, beispielsweise in die gesättigte Bo­ denzone, ist auch eine Umkehrung der Strömungsrichtung von unten nach oben erreichbar.

Bei der vertikalen Durchströmung der Bodenschichten mittels gas­ förmiger Fluide erfolgt der Gasstrom gleichfalls naturgesetzlicher Bedingung, jedoch entgegen der natürlichen Fließbedingungen der Niederschläge. Die Ausnutzung dieser Gegenläufigkeit bietet in- situ alle verfahrenstechnischen Vorteile eines konventionellen Reaktorbetriebes. Die in-situ-Anwendung des auf diese Weise reali­ sierten Gasaustausches zwischen gasförmigem und flüssigem Fluid fördert die mikrobiologische Dekontamination.

Vorteilhafterweise wird mindestens ein Fluidkreislauf von einem Infiltrationsbrunnen zu einem Förderbrunnen durch Rückführen des aus einem Förderbrunnen stammenden Fluids in einen Infiltrations­ brunnen aufgebaut. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Kreis­ lauf, der die reinigende bzw. schadstoffaufnehmende Kapazität des Fluids intensiv ausnutzt.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren als in-situ-Verfahren ausgeführt wird. Dadurch wird eine oft auf­ wendige Reinigung an einer örtlich anderen Stelle in den meisten Fällen entbehrlich. Insbesondere die Durchführung von mikrobiellen Abbauvorgängen in kontaminiertem Boden bieten sich an. Beispiels­ weise ist es denkbar, für die jeweilige Kontamination die im Boden vorhandenen Mikroben anzuregen bzw. geeignete mikrobielle Stämme anzulegen, um auf diese Art und Weise direkt vor Ort eine wirksame Abbauleistung der kontaminierenden Stoffe bereitzustellen. Insbe­ sondere die aerobe in-situ-Reinigung von kontaminierten Böden durch Aktivierung der im Boden ablaufenden mikrobiellen Abbauvor­ gänge ist eine bevorzugte Variante, da die benötigten Fluide im wesentlichen Wasser und Luft darstellen, die kostengünstig und leicht zur Verfügung stehen.

Vorteilhafterweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren mindestens ein Fluid konditioniert. Die Konditionierung bewirkt eine Erhöhung der Reinigungswirkung durch beispielsweises Entfer­ nen oder Zudosieren bestimmter Stoffe. Beispielsweise kann eine Abscheidung von ausgewaschenen Schadstoffen vom eigentlichen Rei­ nigungsmittel nach Bedarf durchgeführt werden. Bei den mikrobiel­ len, insbesondere bei den aeroben Verfahren ist es beispielsweise denkbar, daß eine Anreicherung des über mindestens einen Förder­ brunnen an die Oberfläche geförderten Wassers mit Sauerstoff und/ oder einem Sauerstoffdonator stattfindet, um so eine zusätzliche Belebung der mikrobiellen Aktivität zu gewährleisten. Desweiteren ist es denkbar, eine Anreicherung des über mindestens einen För­ derbrunnen an die Oberfläche geförderten Wassers mit mindestens einem Nährstoff, beispielsweise mit Nitrat, durchzuführen, um die mikrobielle Aktivität zusätzlich zu optimieren bzw. zu erhöhen. Bei Kreislaufführung des Wassers sinkt der Sauerstoffgehalt des Wassers in der Regel schon nach wenigen Umläufen nahezu auf Null ab, so daß die Wasserkonditionierung mit Luft in diesem Fall eine Voraussetzung für die Erhaltung der mikrobiellen Aktivität dar­ stellt. Um eine bei Verwendung von Luft unter Umständen auftreten­ de Austrocknung des zu dekontaminierenden Bodens zu vermeiden, ist es weiterhin möglich, die über mindestens einen Förderbrunnen an die Oberfläche geförderte Luft mit Wasser und/oder Frischluft an­ zureichern, wobei die Frischluft in erster Linie als Ausgleich zu entstandenen Luftverlusten und zur Belebung der Mikroben-Aktivität dient. Vorstellbar ist es auch, wenn das Wasser an der Oberfläche einer Enteisenungs- und/oder Entmanganungsbehandlung unterworfen wird, um auf diese Art und Weise die Wasserwegsamkeit des Unter­ grundes sicherzustellen bzw. zu erhöhen und Luftwegsamkeit des Untergrundes und die Durchlässigkeit der Filter sicherzustellen bzw. zu erhöhen.

Um während der Dekontamination optimale Lebensbedingungen für die sich im Boden befindenden Mikroben bereitzustellen, kann einherge­ hend mit den genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten zur Feststel­ lung der aktuellen mikrobiellen Aktivität beispielsweise der Sau­ erstoffgehalt des Wassers und/oder der durchströmenden Luft und gegebenenfalls der Sauerstoffgehalt und/oder der CO₂-Gehalt im kon­ taminierten Erdreich gemessen und als Regelgröße verwendet werden.

Es sind Anordnungen denkbar, bei denen sich im Boden befindliches Wasser über einen unteren horizontalen und Luft über einen oberen horizontalen Brunnen angesaugt und das Wasser über einen oberen Brunnen wieder infiltriert wird. Beispielsweise wird Luft mittels Druckpumpen in einen unteren Brunnen gepreßt, wobei diese durch die Öffnungen eines perforierten Rohres hindurchtretend den kon­ taminierten Boden durchströmend erreicht.

Von einer oberhalb der Kontamination angeordneten Filterebene wird die den kontaminierten Bodenbereich durchströmende, infolge mikro­ bieller Aktivität an Sauerstoff verarmte und anfangs noch stark schadstoffhaltige Luft aufgenommen. Im Luftkreislaufbetrieb wird diese Prozeßluft unterdruckseitig erfaßt und erneut verpreßt. Ein unkontrolliertes Austreten schadstoffhaltiger Prozeßluft in die Atmosphäre wird dadurch wirksam verhindert.

Von einer unterhalb der Kontamination vorgesehenen Filterrohran­ ordnung kann schadstoffreiches Prozeßwasser angesaugt und in der darüber angeordneten Filterebene infiltriert werden. Die Instal­ lation des Wasserkreislaufes dient gleichfalls dem schrittweisen Schadstoffabbau im Prozeßwasser.

Der erfindungsgemäße in-situ-Bodenreaktor ist in der Lage, sowohl die Prozeßluft als auch das Prozeßwasser zu reinigen und von Schadstoffen zu befreien.

Denkbar sind weiterhin Anordnungen mit einer Mehrzahl von Brunnen, die sowohl zeitlich als auch räumlich miteinander kombiniert wer­ den können, gegebenenfalls also einzeln an- und umsteuerbar sind.

Für den Fall, daß eine Kontamination bis ins Grundwasser vorge­ drungen ist, muß mindestens ein Brunnen in die betroffene Grund­ wasserschicht möglichst unterhalb der Kontamination eingebracht werden. Dieser Brunnen stellt bei Bedarf die u. U. notwendige räumlich begrenzte Entwässerung innerhalb des Grundwassergebietes sicher, so daß der für die Dekontamination häufig vorteilhafte ungesättigte Boden erzeugt wird. Der Porenraum des ungesättigten Bodens ist nicht mit Wasser gesättigt, so daß bei Durchleiten von beispielsweise Luft im direkten Kontakt kontinuierlich gasförmiger Sauerstoff in der wäßrigen Phase gelöst wird und den Mikroben im Überschuß zur Verfügung steht.

Beispielsweise kann ein unterer Brunnen dazu dienen, eine unter Umständen notwendige Grundwasserabsenkung vorzunehmen, wobei gleichzeitig die kontaminierenden Schadstoffe abgepumpt werden. In Phase vorliegende und beispielsweise auf dem Grundwasser auf­ schwimmende Schadstoffe können problemlos abgepumpt und übertage separiert werden. Anschließend oder gegebenenfalls zeitgleich über einen weiteren unteren Brunnen kann Luft zur Sauerstoffversorgung der Mikroben eingeblasen werden.

Ein in einer oberen Filterebene befindlicher Brunnen kann die kon­ taminierte sauerstoffverarmte Luft aufnehmen und anschließend oder gegebenenfalls zeitgleich mittels eines weiteren oberen Brunnens kontaminiertes oder frisches Wasser versichern lassen.

Die Versickerung des Wassers kann zeitgleich oder im Wechsel mit der von unten erfolgenden Luftbehandlung stattfinden.

Desweiteren ist es denkbar, daß drei Brunnenebenen vorhanden sind, wobei die mittlere Brunnenebene dazu dient, zeitlich gesehen, suk­ zessiv oder parallel Luft einzublasen bzw. Wasser versickern zu lassen oder Luft bzw. Wasser abzusaugen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nur mindestens ein Wasserkreislauf von einem Infiltrations­ brunnen zu einem Förderbrunnen ausgebildet. Beispielsweise ist es denkbar, daß das sich im Boden befindende Wasser über einen unte­ ren horizontalen Brunnen angesaugt wird und dieses über einen obe­ ren Brunnen wieder infiltriert wird.

Denkbar sind auch hier weiterhin mehrere Brunnenebenen, die sowohl zeitlich als auch räumlich miteinander kombiniert werden können.

Diese Ausgestaltung wird hauptsächlich für Kontaminationen einge­ setzt, die sich quasi nur noch innerhalb der gesättigten Bodenzone (Grundwassergebiet) befinden. Die Sauerstoffversorgung geschieht dabei vorzugsweise über den im Wasser gelösten Sauerstoff.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird kein Wasserkreislauf, sondern nur mindestens ein Luftkreis­ lauf von einem Infiltrationsbrunnen zu einem Förderbrunnen ausge­ bildet. Beispielsweise ist es denkbar, daß die den Boden durch­ strömende Luft über einen oberen horizontalen Brunnen angesaugt und über einen unteren horizontalen Brunnen wieder infiltriert wird. Beispielsweise wird verdichtete Luft in einen unteren Brunnen gepreßt, wobei diese durch die Öffnungen eines perforier­ ten Rohres hindurchtretend den kontaminierten Boden durchströmend erreicht.

Die zugeführte Luft, insbesondere der in der Luft befindliche Sau­ erstoff, dient zur Erhaltung der im Boden befindlichen Mikroben- Aktivität.

Denkbar sind auch hier weiterhin mehrere Brunnenebenen, die sowohl zeitlich als auch räumlich miteinander kombiniert werden können.

Diese Ausgestaltung wird hauptsächlich für Dekontaminationen ver­ wendet, die sich in einer ungesättigten Bodenzone befinden und somit den Grundwasserspiegel noch nicht erreicht haben.

Gegebenenfalls können beispielsweise durch Temperierung des infil­ trierten Wassers bzw. der Luft auch Temperatur-Boden-Profile er­ zeugt werden, um bestimmte spezifische Abbauaktivitäten zu errei­ chen und so für eine optimale den jeweiligen Bedingungen angepaßte Mikrobiologie zu sorgen.

Weiterhin können gegebenenfalls die horizontal verlegten Rohre nur einseitig mit Versorgungsleitungen verbunden sein, wobei die ent­ sprechenden nicht mit Versorgungsleitungen ausgefüllten Bohrlöcher häufig im Laufe der Zeit kollabieren.

Die Fluid-Strömungsrichtung ist prinzipiell frei wählbar und nicht auf eine bestimmte Richtung festgelegt. Sie kann somit von unten nach oben oder umgekehrt verlaufen.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt die Behandlung eines sehr breiten Schadstoffinventars eines kontaminierten Bodenbereichs und die prinzipielle Anwendbarkeit der aus der konventionellen Sanie­ rungstechnik bekannten Verfahren, einschließlich aller Verfahren zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit von Schadstoffen.

So können beispielsweise durch Tensidzugabe zu den Fluiden diese so konditioniert werden, daß der biologische Abbauvorgang be­ schleunigt wird.

Weiterhin ist auch eine außerhalb des Bodens stattfindende Phasen­ abtrennung von hydrophoben und hydrophilen Bestandteilen denkbar.

Das neue in-situ-Verfahren zeichnet sich gegenüber der konventio­ nellen Vorgehensweise mittels Vertikalbrunnen u. a. durch folgende Vorteile aus:

• 1. Der vertikale und weitestgehend laminare Fluidstrom ist in der Fließrichtung den natürlichen Fließbedingungen der Nie­ derschläge angepaßt. Das bedeutet, daß der Boden trotz seiner natürlichen Schichtung mit unterschiedlichen Filterwiderstän­ den gleichförmig durchströmt werden kann. Dabei folgt das bei als Kreislauf aus gestalteten Verfahren verwendete Kreislauf­ wasser den gleichen Wegen wie die natürlichen Niederschläge und versickerten Schadstoffe, so daß es zu einer optimalen Reinigungs- bzw. Abbauwirkung kommt.
  Gasförmige Fluide verhalten sich beim vertikalen Durchströmen der kontaminierten Bodenschichten ebenfalls entsprechend den natürlichen Fließbedingungen (in umgekehrter Richtung).
  Die in einem weitestgehend geschlossenen Kreislauf geführte Prozeßluft und das Prozeßwasser werden in ein und demselben als Biofilter wirkenden Bodenkörper dekontaminiert. Die aus konventionellen Sanierungstechniken bekannten Behandlungsver­ fahren, einschließlich des Tensideinsatzes, zur Erhöhung mi­ krobieller Schadstoffabbauleistungen, sind bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren ohne weiteres anwendbar.
  Die aus der Luft an das Wasser erfolgende Sauerstoffübergabe kann im verfahrenstechnisch günstigen Gegenstromprinzip er­ folgen. Ein ausreichendes Sauerstoffangebot kann problemlos über größere Entfernungen realisiert werden.
• 2. Das erfindungsgemäße "Sandwich"-System zeichnet sich ferner durch eine deutlich verbesserte Geschlossenheit trotz in-si­ tu-Bedingungen aus, das heißt, daß die Stoffe, die mit Hilfe der oberen Brunnen infiltriert werden, dank der natürlichen Schwerkraftwirkung nahezu vollständig in den unteren Brunnen wieder abgesaugt werden können.
• 3. Eine auf dem Grundwasser auf schwimmende Schadstoffphase kann sehr schnell und vollständig abgesaugt werden.
• 4. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine on line-Sanie­ rung ohne Störung übertägiger Arbeits- oder Verkehrsabläufe.
• 5. Desweiteren sind großflächige Schadensfälle durch die langen horizontalen Filterlängen, die einige 100 m betragen können, wirtschaftlicher zu sanieren als durch die kleinflächigen Vertikalbrunnensysteme, die einen Durchmesser von jeweils zirka 10 m aufweisen.
• 6. Ein bisher häufig angewandtes Auskoffern des kontaminierten Bodens entfällt durch die in-situ-Anwendung, so daß die Wert­ erhöhung des vorher kontaminierten Grundstückes mit einem relativ geringen Aufwand möglich ist.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist weitgehend horizontal und in verschiedenen Tiefen des zu dekontaminierenden Bodens verlaufende Infiltrations- und Förderbrunnen auf.

Beispielsweise ist es mit Hilfe der steuerbaren Horizontalbohr­ technik möglich, nach detaillierter Erkundung eines kontaminierten Bodenbereiches, zielgenau diesen zu durchörtern und entlang seiner Ausdehnung perforierte Rohrleitungen (Filterrohre) zu verlegen. Mehrere parallel, beispielsweise in zwei Etagen, verlegte Filter­ rohre umschließen diesen Bodenbereich und gestatten eine den Schadstoffaustritt verhindernde Vorortbehandlung.

Die Erfindung soll anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt von in einem kontaminierten Bo­ denbereich verlegten Infiltrations- und Förderbrun­ nen in Form von Filterrohren;

Fig. 2 einen Längsschnitt der in Fig. 1 dargestellten Filterrohre;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Filterrohre;

Fig. 4 u. 5 Querschnittsdarstellungen einer beispielhaften Aus­ gestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn sich eine Kontamination im ungesättigten Bodenbe­ reich befindet;

Fig. 6 u. 7 Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Ausge­ staltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn sich die Kontamination im gesättigten Bodenbereich be­ findet;

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn sich die Kontamination im ungesättigten und im ge­ sättigten Bodenbereich befindet;

Fig. 9-11 Querschnitts-Prinzip-Skizzen einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung in verschiedenen Phasen eines erfindungsgemäßen Ver­ fahrensablaufs.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung in verschiedenen Ansichten darge­ stellt. Danach befinden sich in einem in mehreren Schichten aufge­ bauten Boden Filterrohre 1, 2, die mit perforierten Rohrabschnit­ ten 1a, 2a aufgebaut sind und außerhalb dieser Abschnitte als Vollrohre ausgeführt. Die Kontamination soll sich zwischen den oberen Filterrohren 1 und den unteren Filterrohren 2 befinden. Dies wird anhand der späteren Figuren näher erläutert. Zwischen den durch die perforierten Bereiche 1a, 2a gebildeten Filterebenen der oberen Filterrohre 1 und der unteren Filterrohre 2 befindet sich ein Raum für eine örtlich begrenzte, schadstoffkontrolliert durchführbare Bodenbehandlung, quasi in Form eines in-situ-Reak­ tors.

Die gemäß den Fig. 2 und 3 an der Geländeoberfläche endenden Rohrleitungen stellen Ein- und/oder Ausgänge von Infiltrations- und/oder Förderbrunnen dar. Entsprechend der im in-situ-Reaktor zu verrichtenden Aufgaben kann ein Infiltrationsbrunnen auch die Funktion eines Förderbrunnens und umgekehrt übernehmen.

Die Behandlungsanlagen für die Fluide Luft und Wasser sind in den Fig. 4 bis 8 schematisch dargestellt.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Querschnitts-Prinzip-Skizze darge­ stellt, bei der eine Kontamination 3 nicht bis in den Grundwasser­ bereich 4 durch Überschreiten des Grundwasserspiegels 5 vorgedrun­ gen ist. Die Kontamination befindet sich im ungesättigten Bodenbe­ reich 6. Zur Dekontamination des betroffenen Gebietes sind auch hier unterhalb und oberhalb der Kontamination entsprechende Fil­ terrohre 1, 2 angeordnet, von denen die unteren Filterrohre 2 in Infiltrationsbrunnen 7 und die oberen Filterrohre 1 in Förderbrun­ nen 9 angeordnet sind. Beschrieben ist ein Luftkreislauf, in dem von einem Verdichter 8 komprimierte Frischluft über die Filterroh­ re 2 durch den kontaminierten Bodenbereich 3 gedrückt wird. Die durch mikrobielle Tätigkeit an Sauerstoff verarmte, an Kohlendi­ oxid und mit Schadstoffen angereicherte Luft wird von Förderbrun­ nen 9 aufgenommen und in einer Konditionieranlage 10 konditioniert und im Kreislauf zurück in die Infiltrationsbrunnen 7 und somit wieder dem zu dekontaminierenden Bodenbereich 3 zugeführt. Übli­ cherweise wird bei der Luftkonditionierung Frischluft zum Aus­ gleich von Luftverlusten und gegebenenfalls Wasser zur Verhinde­ rung des Austrocknens des zu dekontaminierenden Bereiches dazuge­ geben, wobei unter Umständen der natürliche Wassergehalt der Frischluft zur Verhinderung des Austrocknens des Bodens ausrei­ chend ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet auch, über den Förder­ brunnen 9 für die Luft Wasser zu versickern, beispielsweise zur Einstellung eines bestimmtes Wassergehalts. Für diese Phase wird der Luftförderbrunnen 9 zum Wasserinfiltrationsbrunnen.

In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Luft- und Bodenkonditionierung nur von einer Seite der gebohrten Brunnen. Die beim Verlegen der Filterrohre mittels Horizontalbohr­ technik entstehenden leeren Bohrlöcher 11 kollabieren später.

Fig. 4 zeigt einen typischen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung kontaminierter Böden bei bestehender Überbauung.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 4 im Prinzip darge­ stellte Anlage mit einem Anordnungsbeispiel für die verlegten Luftinfiltrationsbrunnen 7 und Luftförderbrunnen 9.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Querschnitts-Prinzip-Skizze darge­ stellt, bei der eine Kontamination 3 sich nahezu vollständig im Grundwasserbereich 4 befindet. Zur Dekontamination des betroffenen Gebietes sind unterhalb der Kontamination Infiltrationsbrunnen 7 mit zugehörigen Filterrohren 2 angeordnet. Oberhalb des Kontamina­ tionsgebietes 3 und auch innerhalb des gesättigten Bereiches (Grundwasserbereich) sind korrespondierende Förderbrunnen 9 mit entsprechenden Filterrohren 1 in den Boden eingelassen. Die ober­ halb des Bodens benötigten Apparaturen sind nicht näher darge­ stellt. Das durch die Förderbrunnen 9 geförderte kontaminierte Wasser wird mittels einer Pumpe 12 über eine Wasserkonditionie­ rungseinheit 13 schließlich wieder den Infiltrationsbrunnen 7 und somit dem zu kontaminierenden Bereich zugeführt. Die Wasserkondi­ tionierung kann beispielsweise durch Einblasen von Luft in der Konditionierungseinheit 13 erfolgen. Die Sauerstoffbehandlung kann auch durch chemische Sauerstoffträger vorgenommen werden. Der Ein­ trag beispielsweise von Nährstoffen, Lösungsvermittlern und weite­ ren, den Kontaminationsprozeß unterstützenden Zugaben, kann eben­ falls in der Konditionierungseinheit 13 vorgenommen werden.

Fig. 8 zeigt eine Skizze, bei der eine Kontamination 3 sogar bis in den Grundwasserbereich 4 durch Überschreiten des Grundwasser­ spiegels 5 vorgedrungen ist. Der Hauptanteil der Kontamination befindet sich im ungesättigten Bodenbereich 6, in dem der Poren­ raum nicht mit Wasser gesättigt ist. Ein Teil der Kontamination, in diesem Fall Kerosin 14, schwimmt auf dem Grundwasserspiegel 5 auf.

Zur Dekontamination des betroffenen Gebietes sind unterhalb der Kontamination im Grundwasserbereich (gesättigter Bereich 4) Brun­ nen mit Filterrohren 2 angeordnet. Oberhalb des Hauptkontamina­ tionsgebietes sind korrespondierende Brunnen mit entsprechenden Filterrohren 1 in den Bodenbereich eingelassen. Die oberhalb des Bodens benötigten Apparaturen sind nicht näher dargestellt. Übli­ cherweise werden jedoch für diesen Zweck konventionelle Pumpen, Kompressoren, Steuerungs- und Überwachungseinheiten sowie speziel­ le Behandlungsanlagen verwendet. Zu Kontrollzwecken ist neben dem kontaminierten Gebiet ein konventioneller Vertikalbrunnen 15 vor­ gesehen. Mittels spezieller darin eingelassener Sonden kann der Verlauf der Dekontamination beobachtet werden.

In Fig. 9 ist die erste Phase des mittels der in Fig. 8 darge­ stellten Anordnung durchgeführten Verfahrens dargestellt. Die bei­ spielhaft gezeigte Anlage besteht aus insgesamt sieben im Boden verlegten Filterrohren 1, 2 bzw. Brunnen, wovon sich vier unter­ halb der Geländeoberkante GOK im ungesättigten Bodenbereich 6 be­ finden. Drei Filterrohre 2 sind im gesättigten Bodenbereich 4 un­ terhalb des Grundwasserspiegels 5 angeordnet.

Zunächst findet eine Grundwasser-Absenkung und eine Absaugung der auf schwimmenden Ölphase 14 durch Anlegen eines Unterdrucks an die drei im gesättigten Bodenbereich 4 verlegten Filterrohre 2 statt. Diese Phase ist in Fig. 9 durch Minuszeichen in den Filterrohr­ querschnitten 2 sowie durch die auf sie gerichteten Pfeile ange­ deutet.

Nach einfacher Ölseparierung wird das weiterhin kontaminierte Was­ ser über die als Wasser-Infiltrationsrohre fungierenden Filterroh­ re 1 im ungesättigten Bodenbereich 6 versickert und im Bedarfsfall verpreßt. Gemäß der in Fig. 9 gezeigten Anordnung ist eine Kreis­ laufführung des anfangs stärker kontaminierten Wassers (Prozeßwas­ ser) durch den Bodenkörper möglich (Phase 1 oder "Wasserphase").

Der Bodenkörper zwischen den beispielhaft gezeichneten Filterebe­ nen (Filterrohre 1 bzw. Filterrohre 2) dient als Bodenreaktor.

Fig. 10 zeigt den durch das Abpumpen des kontaminierten Wassers veränderten Grundwasserverlauf der Phase 1 und die sich daran an­ schließende Phase 2 ("Luftphase"). In dieser wird der in Fig. 9 beschriebene Wasserkreislauf kurzfristig unterbrochen, um Luft in das Erdreich einzupumpen und gleichzeitig sauerstoffabgereicherte Luft dem ungesättigten Bodenbereich 6 zu entnehmen. Die Wasser- Förderbrunnen werden in dieser Phase zu Luft-Infiltrationsbrunnen und umgekehrt.

Das Eindrücken der Luft in den nach Phase 1 erzeugten ungesättig­ ten Bodenbereich wird durch Plussymbole in Fig. 10 charakteri­ siert, während die Erfassung der von sauerstoffabgereicherten Luft mit Minuszeichen gekennzeichnet ist. Die Kreislaufführung der an­ fangs stärker kontaminierten Luft (Prozeßluft) kann gemäß den Fig. 4 und 5 erfolgen.

Fig. 11 stellt die anschließende dritte Phase dar. Nach der in Fig. 10 beschriebenen "Luftphase" folgt eine Optimierung des Ver­ fahrensablaufs in der Form, daß Abfolge und Intensität der Lüf­ tung, Versickerung, Sauerstoff- und eventuellen Nährstoffzugabe, gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Wasserbehandlung, gesteuert wird ("Optimierungsphase").

Somit kann eine Optimierung der biologischen Abläufe im in-situ- Reaktor erfolgen. In Fig. 11 sind im unteren Teil des ungesättig­ ten Bodenbereichs 6 in abwechselnder Reihenfolge Infiltrations- und Förderbrunnen zu erkennen. Das kontaminierte Wasser wird im tiefsten Filterrohr 2 gesammelt und abgepumpt (Minuszeichen) und in der darüber befindlichen Filterebene in dem mit einem Pluszei­ chen versehenen Filter versickert. Mit der in Fig. 11 verwendeten Symbolik wird der zeitgleich mögliche Ablauf der "Luftphase" cha­ rakterisiert. In der unteren Filterebene bedeuten Pluszeichen das Einleiten verdichteter Luft und in der oberen Filterebene bedeuten die Minuszeichen das Absaugen der durch den Bodenkörper strömenden Luft.

Dieses räumlich nebeneinander aufgelöste Funktionalisieren der einzelnen Brunnen kann gegebenenfalls auch zeitlich aufgelöst wer­ den, so daß quasi ein chargenartiger intermittierender Betrieb des in-situ-Reaktors auch automatisiert möglich ist.

Claims (10)

1. Verfahren zur in-situ-Reinigung von kontaminierten Böden (3) durch Ausbildung eines Fluidstroms zwischen Infiltrations­ bohrungen und mit Abstand dazu angelegten Förderbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom durch im wesentli­ chen horizontal angelegte Infiltrations- und Förderbohrungen (1, 2) im wesentlichen vertikal ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom von oben nach unten laufend ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom von unten nach oben laufend ausgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den horizontal angelegten Infiltra­ tions- und Förderbohrungen Fluidströme von wenigstens zwei Fluiden ausgebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidströme abwechselnd intermittierend ausgebildet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines gasförmigen Fluids und eines flüs­ sigen Fluids.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das durch die Förderbohrungen abgesaugte Fluid an die Oberfläche und von dort durch die Infiltrationsbohrun­ gen zurückgeleitet wird, so daß ein Kreislauf gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid an der Oberfläche konditioniert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Form der Infiltrations- und Förderbohrungen (1, 2) der Form des Kontaminationsgebietes zumindest teilwei­ se angepaßt ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch in wenigstens zwei verschiedenen Tiefen untereinander angeordnete Filterrohre (1, 2), die zwischen sich ein Kontaminationsgebiet (3) ein­ schließen und zumindest im Bereich des Kontaminationsgebiets im wesentlichen horizontal verlaufen.