DE2726012C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung der Verunreinigung von Grundwasser durch Schadstoffe aus ortsfesten Anlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der FR-OS 20 85 235 ist eine Vorrichtung bekannt, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sämtliche Merkmale des Ober­ begriffs des Anspruchs 1 gemeinsam hat. Durch ein Netz von Kanälen, die an Entwässerungsabfangkanäle angeschlossen sind, kann verunreinigtes Regenwasser unterhalb einer Mülldeponie gesammelt und abgeleitet werden.

Es hat sich gezeigt, daß verschiedene auf der Erdoberfläche oder in unterirdischen Hohlräumen gelagerte Stoffe durch Nieder­ schläge und/oder einströmendes Oberflächen- oder Grundwasser so stark ausgelaugt werden, daß das von den gelagerten Stoffen ab­ fließende Wasser eine schädliche Wirkung hat, wenn es das in der Nähe oder in größeren Tiefen befindliche Grundwasser erreicht und sich mit ihm vermischt. Die genannten Stoffe können Industrie und/oder Handels- oder Haushaltsabfälle sein. Diese schädliche Verunreinigung des Grundwassers tritt oft unter kommunalen Müllkippen, aber auch bei zahlreichen anderen Müll­ lagerplätzen auf, bei denen Abfallprodukte, Gifte usw. mit dem Erdboden in Berührung gelangen, so daß wasserlösliche Bestand­ teile ausgelaugt werden und durch das Erdreich hindurch zu dem Grundwasser gelangen und sich mit diesem vermischen, so daß eine schwerwiegende Schädigung der Umwelt und der dieses Wasser ver­ wendenden Menschen, Tiere und Pflanzen die Folge ist. Besonders hingewiesen sei auf die Verunreinigung des Wassers durch auf dem Erdboden oder in Felshöhlen gespeicherte Abfallprodukte von Kernenergieanlagen und durch im Betrieb befindliche oder still­ gelegte Kernenergieanlagen, von denen angenommen werden kann, daß sie das in den darunter befindlichen Erd- und Gesteins­ schichten fließende Wasser verunreinigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß das mit Schadstoffen beladene Wasser effektiver und noch in größerer Tiefe gefaßt und abgeleitet werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Der Hohlraum ist als größerer Raum, an den die Ableitungen angeschlossen sind, oder als Tunnel ausgebildet und unterhalb des natürlichen Grund­ wasserspiegels angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird ein Senkungstrichter im Grundwasserspiegel gebildet. Das in den Hohlraum gelangende Wasser wird von diesem Hohlraum zur Weiter­ behandlung abgezogen, und zwar derart und in einem solchen Ausmaß, daß in den Bereich oberhalb des Hohlraums die Ge­ schwindigkeit der Bewegung des Wassers im Boden zu dem ge­ nannten Hohlraum hin größer ist als die Geschwindigkeit der Bewegung des Wassers in den anderen Richtungen.

Das von der ortsfesten Anlage in das Erdreich ablaufende Wasser wird zu dem Hohlraum geführt und zu diesem Zweck das unter der ortsfesten Anlage befindliche Grundwasser veranlaßt, sich zu diesem Hohlraum hin zu bewegen. Dies wird dadurch erreicht, daß unter dem Grundwasserspiegel ein größerer Raum, an den die Ab­ leitungen angeschlossen sind, oder ein Tunnel geschaffen und das Wasser daher veranlaßt wird, in diesen Raum oder Tunnel zu fließen. Infolgedessen sinkt das Grundwasser unter der orts­ festen Anlage etwas ab und es entsteht ein mehr oder weniger ausgeprägter Senkungstrichter. Das unter diesem Trichter befind­ liche Grundwasser steht unter dem Druck des es umgebenden Grund­ wassers, und jene Teile des Grundwassers, die sich mit dem ver­ unreinigten Wasser vermischt haben, können sich nicht von dem als Auffangraum wirkenden Hohlraum wegbewegen.

Bei der Bemessung der Wasserführung ist darauf zu achten, daß die Geschwindigkeit des Wassers höher sein muß als die Ge­ schwindigkeit der Diffusion der in dem Wasser gelösten Ver­ unreinigungen im Boden. Erfreulicherweise ist diese Diffusions­ geschwindigkeit für die meisten Stoffe nur sehr niedrig; sie liegt in der Größenordnung von einigen Metern pro Jahr. Wenn die wäßrige Lösung veranlaßt wird, sich im Boden mit einer Ge­ schwindigkeit zu bewegen, die höher ist als die Diffusionsge­ schwindigkeit, kann die Diffusion nicht zu einer Verunreinigung des Wassers in einer anderen als der Bewegungsrichtung des Wassers führen.

Wenn sich die ortsfeste Anlage auf einem oder oberhalb eines Erdbodens befindet, der stehendes Restwasser enthält, wie dies bei Ton und manchen Moränen der Fall ist, kann die Geschwindig­ keit der Diffusion der Verunreinigungen höher sein als die er­ zielbare Geschwindigkeit des Wassers. In diesem Fall können die Hohlräume schräg seitlich unter der ortsfesten Anlage unter Bodenbereichen angeordnet werden, in denen Wasser fließt. Wichtig ist es, eine Ausbreitung der Schadstoffe von Boden­ mineralien geringer Durchlässigkeit zu Bodenmineralien zu ver­ hindern, in denen eine normale Wasserbewegung mit nicht unbe­ trächtlicher Geschwindigkeit vorhanden ist, wie dies beispiels­ weise bei Sand und Kies im Bereich von Wasserquellen der Fall ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind Meßeinrichtungen zur Kontrolle des Grundwasserstandes, der Radioaktivität oder ähn­ licher Parameter des Grundwassers vorgesehen. Dadurch soll eine Möglichkeit zur Prüfung der Reinheit des im Boden fließenden Wassers ermöglicht werden. Dies ist insbesondere dann von Be­ deutung, wenn die Verunreinigung durch gelagerte Produkte einer Kernenergieanlage oder durch eine Kernenergieanlage selbst ver­ ursacht wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist gekennzeichnet durch eine mindestens bereichsweise Injektion des den größeren Raum oder Tunnel umgebenden Bodenmaterials mit einem Injektionsma­ terial oder durch eine Auskleidung der Hohlraumwand zur Vergleich­ mäßigung des Wasserzutritts über den Zuströmbereich. Es können zusätzliche Dränrohre als Zuleitungen für Wasser zu den Hohlräumen vorgesehen sein.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch Bodenschichten, in denen Stoffe abgelagert sind, die Schadstoffe abgeben können, und in denen Hohlräume und Kanäle gemäß der Erfindung vorgesehen sind,

Fig. 2 einen weiteren Schnitt entsprechend der Fig. 1 und

Fig. 3 einen weiteren Schnitt gemäß den Fig. 1 und 2.

Gemäß Fig. 1 ist auf dem Erdboden 3 ein Stoff 1 abgelagert, der beispielsweise aus Abfall besteht und Schadstoffe an den darunter befindlichen Boden abgeben kann. Dieser Boden besteht aus dem Erdreich 5 und dem darunter befindlichen, Untergrund 5′. Erfindungsgemäß ist ein Hohlraum, vorzugsweise ein Tunnel 9 auf einem Niveau geschaffen worden, das tiefer liegt als das Niveau 7′, das dem Grundwasser­ spiegel im Bereich des Lagerplatzes 1 entsprechen würde, wenn kein Hohlraum gemäß der Erfindung vorhanden wäre. Der Tunnel 9 besitzt wasserdurchlässige Wandungen, und das durch diese Wandungen dringende Wasser wird zu einem nicht gezeigten Auffangraum abgezogen, in dem es erfaßt und in an sich bekannter Weise unschädlich gemacht werden kann.

Da das Wasser im Boden veranlaßt wird, zu dem Tunnel 9 hin zu fließen, wird der Grundwasserspiegel oberhalb des Tunnels gesenkt und nimmt er die Form eines Trichters oder einer Rinne an, wie dies in Fig. 1 bei 7 angedeutet ist. Dieses kontinuierliche Senken des Grundwasserspiegels ist eine Voraussetzung dafür, daß sich das Wasser im Boden in der richtigen Richtung bewegt. Dabei ist das Ausmaß der erforderlichen Senkung des Grundwasserspiegels von ver­ schiedenen Faktoren abhängig, beispielsweise von dem Grad der zu erfassenden Verunreinigung und der Menge des im Erdreich und im Gestein fließenden Wassers.

Während Tunnel für andere Entwässerungsaufgaben in einer Ebene liegen, soll der erfindungsgemäß vorgesehene Tunnel annähernd parallel zu vorhandenen Spalten angeordnet sein, so daß ein möglichst großer Teil des verunreinigten Was­ sers in den Tunnel fließt. Wenn diese Spalten ihre Größen von einer Stelle zur anderen sehr stark verändern, kann man die größeren Kanäle für das verunreinigte Wasser ver­ engen, indem man an diesen Stellen Beton oder dergleichen in das Erdreich und/oder den Untergrund spritzt. An Stellen des Tunnels, in die nur eine kleine Menge des verunreinigten Wassers fließt, können Bohrungen angeschlossen werden, damit dort mehr Wasser in den Tunnel fließt und die Bewegung des Wassers in dem umgebenden Boden verbessert wird. Diese Bohrungen können horizontal, geneigt oder vertikal sein und sollen vorhandene Spalten und/oder andere wasserführende Schichten oder Zonen kreuzen, so daß keine Schadstoffe über stehendes Porenwasser in gegebenenfalls vorhandene, freiliegende Zonen diffundieren können, in denen Wasser fließt, das durch den nur durch den Tunnel verursachten Senkungstrichter nicht beeinflußt wird. Auf diese Weise wird die Ausbreitung des durch Diffusion verunreinigten Porenwasser begrenzt, weil im gewachsenen Untergrund fast stets so viele Spalten und Lücken vorhanden sind, daß das verunreinigte Porenwasser in einem sehr begrenzten Bereich gehalten wird, wenn das fließende Wasser zu dem Auffangraum hingeführt wird und das durch die Diffusion in Porenwasser verunreinigte Wasser mitnimmt. Damit noch mehr Wasser in den Auffangraum fließt, der in diesem Fall von einem Tunnel 9 gebildet wird, kann man Löcher bohren, die sich von dem Tunnel 9 schräg aufwärts erstrecken, und in den oberen Teil dieser Löcher Wasser unter einem geeigneten Druck spritzen. Die Menge des in den Tunnel fließenden Wassers kann leicht gemessen und in eine Fließge­ schwindigkeit im Boden umgerechnet werden und kann mittels der Bohrungen so beeinflußt werden, daß außerhalb des durch die Führung des Wassers in den Tunnel beeinflußte Erdreich- und Untergrundvolumens keine Verunreinigung durch Diffusion auftritt. Man kann ferner das in den Tunnel fließende Wasser daraufhin überprüfen, ob von diesem Wasser mitgeführte Stoffe im Grundwasser enthalten sind. Dies ist besonders wichtig, wenn eine Gefahr der Verun­ reinigung des Grundwassers durch Abfälle von Kernener­ gieanlagen und Produkte von im Betrieb befindlichen oder stillgelegten Kernenergieanlagen besteht.

In manchen Fällen, in denen der gelagerte Stoff 1 durch Mikroorganismen abgebaut werden soll, denen Sauerstoff oder Luft zugeführt werden muß, kann man im Boden Boh­ rungen oder Rohre 41 vorsehen, die sich von den Hohlräumen 9 bis zu dem gelagerten Stoff 1 oder in ihn hinein er­ strecken. Man kann dann aus den Hohlräumen 9 Sauerstoff oder Luft unter Druck in die Bohrungen oder Rohre leiten, so daß der Abbau des gelagerten Stoffes 1 durch die Mikroorganismen beschleunigt wird.

Fig. 2 zeigt einen im gewachsenen Untergrund 15 ausgebildeten Hohlraum 18, der für eine Anlage, beispielsweise eine Kernenergieanlage, oder für Abfälle bestimmt ist. Erfindungs­ gemäß ist unter dem Hohlraum 18 ein Tunnel 19 vorgesehen. Infolge des Vorhandenseins der Hohlräume 18 und 19 ist der Grundwasserspiegel von dem Niveau 17′ auf den trichter- oder rinnenförmigen Spiegel 17 gesenkt worden. Der Tunnel 19 gewährleistet, daß Schadstoff aus dem Hohlraum 18 nie Grundwasser verunreinigen kann, das nicht zu dem Tunnel 19 hin fließt, weil sich das gesamte Grundwasser in der Nähe des Raums nur zu dem Tunnel 19 hin bewegen kann, aus dem es abgezogen wird, um in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet zu werden.

Fig. 3 zeigt im Schnitt durch gewachsenen Untergrund eine Einrichtung zur Lagerung von Abfällen einer Kernenergie­ anlage. Dabei sind die Erdoberfläche mit 21 und der gewachsene Boden mit 25 bezeichnet. Bei 27 ist angedeutet, daß der Grundwasserspiegel infolge des Tunnels 29 einen Senkungstrichter bildet. Ein oder mehrere Bohrlöcher 31 dienen zum Abziehen von Wasser, einschließlich von Wasser, das durch radioaktiven Abfall verunreinigt worden ist, in den Tunnel. Es sind ferner ein oder mehrere Bohrlöcher 32 vorhanden, durch die schadstofffreies Wasser gedrückt wird, damit eine horizontale Strömung erzielt wird. Diese Bohrlöcher oder Rohre 32 können sich auch von oberhalb der Erdoberfläche liegenden Stellen aus erstrecken und gewährleisten, daß das gesamte verunreinigte Wasser in den Tunnel 29 geführt wird.

Wenn sich der Lagerplatz 28 im Erdreich oder in einem anderen nicht verfestigten Bereich befindet, kann man die Bohrlöcher 31 und/oder 32 durch Dränrohre ersetzen, deren Wände perforiert oder porös sind, so daß Wasser in diese Rohre ein- und aus ihnen austreten kann.

Mit 28 ist ein mit Beton und gegebenenfalls auch mit Blech ausgekleideter Hohlraum bezeichnet, der im Boden vorhanden ist und in dem Abfälle von Kernenergieanlagen gelagert werden können, nachdem diese Abfälle mit einem geeigneten Material umpreßt oder umgossen worden sind, das durch die radioaktiven Abfälle nur sehr langsam abge­ baut werden kann. Eine ähnliche Anordnung kann man verwenden, wenn radioaktiver Abfall in einer sehr starken Schicht aus Ton oder einem anderen geeigneten Bodenmaterial gelagert werden soll.

Bohrungen nach Art der vorstehend beschriebenen Bohrungen 31 und 32 können auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorgesehen und gegebenenfalls mit Löchern oder Rohren nach Art der in Fig. 1 mit 41 gezeigten Löcher oder Rohre zum Zuführen von Sauerstoff oder Luft zu dem Lager­ platz kombiniert werden.

Das in den Tunnel fließende Wasser kann durch Alarmein­ richtungen treten, die automatisch ansprechen, wenn die Meßwerte eines oder mehrerer vorherbestimmter Parameter zulässige Werte fast erreichen oder überschreiten.

Unter einer Kernenergieanlage dürften ähnliche Prüfein­ richtungen erforderlich sein, damit festgestellt werden kann, ob radioaktives Wasser austritt oder nicht.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Verhinderung der Verunreinigung von Grund­ wasser durch Schadstoffe aus ortsfesten Anlagen, z. B. Müll­ deponien oder Kernenergieanlagen, bei dem unterhalb der An­ lage zur Ableitung von mit den Schadstoffen beladenem Wasser mindestens ein Hohlraum mit wasserdurchlässigen Wandungen vorgesehen ist, in den hinein das Wasser unter Bildung eines Senkungstrichters leitbar ist, und aus dem das Wasser zur Weiterbehandlung ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (9, 18, 19, 28, 29) als größerer Raum, an den die Ableitungen angeschlossen sind, oder als Tunnel aus­ gebildet und unterhalb des natürlichen Grundwasserspiegels (7′, 17′) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Meßein­ richtungen zur Kontrolle des Grundwasserstandes, der Radio­ aktivität oder ähnlicher Parameter des Grundwassers.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mindestens bereichsweise Injektion des den größeren Raum oder Tunnel umgebenden Bodenmaterials mit einem Injektionsmaterial oder durch eine Auskleidung der Hohlraumwand zur Vergleichsmäßigung des Wasserzutritts über den Zuström­ bereich.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich­ net durch zusätzliche Dränrohre (31, 32) als Zuleitungen für Wasser zu dem Hohlraum.