DE29623422U1 - Modularer Festbettreaktor zur Reinigung von mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten - Google Patents
Modularer Festbettreaktor zur Reinigung von mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und SubstratenInfo
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Description
Titel:
Modularer Festbettreaktor zur Reinigung von mit Schwermetallen und / oder
organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten
Die Erfindung betrifft modulare bepflanzte Festbettreaktoren für eine
beschleunigte, weitgehend natürliche Reinigung von mit Schwermetallen und / oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten, wie zum
Beispiel Klärschlämme und Gewässersedimente. Sie können nach der vorwiegend biologisch - physikalischen Behandlung wieder in den
Stoffkreislauf zurückgeführt werden.
Bekannte technische Lösungen mit ähnlichen Aufgabenstellungen sind in den
Patentschriften DE 43 23 610 C 1 als Biopolder bezeichnet und in
DE 41 42 085 A 1 als schichtweise gelagertes Haufwerk beschrieben worden. In DE 43 23 610 C 1 wird die Grenze zwischen einer aeroben und einer anaeroben Zone als über den Behandlungszeitraum gleichbleibend beschrieben. Der Schichtaufbau von unten nach oben besteht aus einer Eisenerzschicht, die anaerob geführt wird. Darüber liegt die Substratschicht, in der aerobe Verhältnisse herrschen. Der Schadstoffabbau erfolgt bekanntermaßen durch die Wechselwirkung von oxidativen und reduktiven Prozessen. Diese Art der Anordnung erschwert die maschinelle Trennung des Eisenerzes vom Substrat, wenn der Abreinigungsvorgang beendet ist. Bei erhöhten Schwermetallwerten im Substrat ist auch kein zeitlich beliebiger Austausch des Eisenerzes möglich. Die Konzentration der angelagerten Schwermetalle ist in den beschriebenen technischen Lösungen nicht zu beeinflussen, da das Eisenerz während der Behandlungsdauer unter dem zu reinigenden Substrat liegt. Die Abnehmer für das Eisenerz schreiben Grenzwerte für den Schwermetallgehalt vor, die im Rahmen vorgegebener Toleranzen für den Verhüttungsprozeß nicht überschritten werden dürfen.
Bepflanzte Festbettreaktoren zur Vererdung von kommunalen, in der Regel unbelasteten Klärschlämmen, sind u. a. in Wissing, F.: Wasserreinigung mit Pflanzen S. 42 - 47 (Ulmer, Stuttgart 1995) beschrieben.
DE 41 42 085 A 1 als schichtweise gelagertes Haufwerk beschrieben worden. In DE 43 23 610 C 1 wird die Grenze zwischen einer aeroben und einer anaeroben Zone als über den Behandlungszeitraum gleichbleibend beschrieben. Der Schichtaufbau von unten nach oben besteht aus einer Eisenerzschicht, die anaerob geführt wird. Darüber liegt die Substratschicht, in der aerobe Verhältnisse herrschen. Der Schadstoffabbau erfolgt bekanntermaßen durch die Wechselwirkung von oxidativen und reduktiven Prozessen. Diese Art der Anordnung erschwert die maschinelle Trennung des Eisenerzes vom Substrat, wenn der Abreinigungsvorgang beendet ist. Bei erhöhten Schwermetallwerten im Substrat ist auch kein zeitlich beliebiger Austausch des Eisenerzes möglich. Die Konzentration der angelagerten Schwermetalle ist in den beschriebenen technischen Lösungen nicht zu beeinflussen, da das Eisenerz während der Behandlungsdauer unter dem zu reinigenden Substrat liegt. Die Abnehmer für das Eisenerz schreiben Grenzwerte für den Schwermetallgehalt vor, die im Rahmen vorgegebener Toleranzen für den Verhüttungsprozeß nicht überschritten werden dürfen.
Bepflanzte Festbettreaktoren zur Vererdung von kommunalen, in der Regel unbelasteten Klärschlämmen, sind u. a. in Wissing, F.: Wasserreinigung mit Pflanzen S. 42 - 47 (Ulmer, Stuttgart 1995) beschrieben.
Nach dem Kreislaufwirtschaftsgesetz werden künftig solche Medien, wie
relativ schwach belastete Böden, Substrate, Klärschlämme und Gewässersedimente
mit einem Gehalt an organischer Substanz über 5 %, die in dieser Form nicht mehr deponiert werden dürfen, in weit stärkerem Maße anfallen.
Der Entsorgungspfad der Verbrennung wird aus wirtschaftlichen und Kapazitätsgründen
weiterhin vorwiegend den stärker belasteten Chargen vorbehalten bleiben.
Wege zu einer umweltgerechten Zwischenlagerung und gleichzeitiger Behandlung mit dem Ziel der überwiegenden Wiederverwertung der gereinigten
Substrate bzw. Komponenten gewinnen künftig an volkswirtschaftlicher Bedeutung.
Ziel der Erfindung ist, mit Hilfe bepflanzter Festbettreaktoren praktikable,
standortunabhängige, problemlos rückbaubare und umweltgerechte, naturangepaßte Verfahren und Anlagen zur Zwischenlagerung, Behandlung,
und beschleunigten Abreinigung und Wiederrückführung in Stoffkreisläufe von
mit Schwermetallen und / oder mit organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten zu schaffen.
Die Zugabe organischer Säuren aus Reststoffen der Lebensmittelindustrie
erhöht dabei die Mobilität der Schwermetalle.
Durch ein modulares Wechselsystem wird das Eisenerz je nach Schwermetallaufnahme
ausgetauscht.
Alle Baugruppen des modularen Festbettreaktorsystems sind miteinander
durch einen Wasserkreislauf verbunden. Hier ist eine Prozeßwasserreinigung auf der Grundlage beliebig aneinanderzureihender mobiler Pflanzenklärmodule
in Containern möglich. Das Wasser, das weitgehend im Kreislauf geführt werden kann, wird über Vorratsbehälter wieder zur Bewässerung des
Festbettreaktors genutzt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Festbettreaktoren
und andere Anlagenteile zur beschleunigten Reinigung von belasteten Böden
und Substraten auf der Basis erweiterungsfähiger mobiler Baugruppen modular ausgelegt werden. Je nach Schadstoffgehalt im Medium oder im
Wasserkreislauf sind bestimmte Baugruppen jederzeit zahlenmäßig zu
ergänzen.
Die Adsorption von Schwermetallen erfolgt durch lastabhängige Prozeßführung
in externen mit Eisenerz gefüllten Filtermodulen. Bei Erreichen des Sättigungszustandes des Eisenerzes mit Schwermetallen und anderer
Grenzwerte ist ein sofortiger direkter Austausch durchführbar, um die Verhüttungsfähigkeit des Erzes zu gewährleisten. Dadurch wird in
Abhängigkeit von der Schwermetalladsorption der Bedarf an Eisenerz für die Behandlung der Medien auf die tatsächlich benötigte Menge beschränkt.
Mit einer Zugabe von Elektrolyten, vorzugsweise in Form von Mineraldüngern,
wird dabei die Mobilität der Schwermetallionen erhöht und zielgerichtet
beeinflußt.
Die Wasserführung im Festbettreaktor und den Filtermodulen wird so gestaltet,
daß sie weitgehend ein Kreislaufsystem unter Einbeziehung einer
Pflanzenkläranlage aus beliebig aneinanderzureihenden mobilen Pflanzenklärmodulen in Containern bildet.
Durch die Steuerung des Wasserpegels im Festbettreaktor mit vom Behandlungsbeginn an relativ hohem Stand zu einem tendenziell
abnehmenden Niveau wird das Wurzelwachstum der auf die Oberfläche gepflanzten Sumpfpflanzen in einer ausgewogenen Mischung aus flach- und
tiefwurzelnden Arten zielgerichtet zum Aufschluß durch Wurzeln bis zur Drainschicht geführt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Figur 1: Querschnitt des modularen Festbettreaktors
Figur 2: Verfahrensschema modularer Festbettreaktor
Figur 3: Seitenansicht Eisenerz-Container
Figur 1: Querschnitt des modularen Festbettreaktors
Figur 2: Verfahrensschema modularer Festbettreaktor
Figur 3: Seitenansicht Eisenerz-Container
Ein modularer Festbettreaktor wird in der Draufsicht vorzugsweise in Form
eines langgestreckten Rechtecks ebenerdig mit Massenausgleich angelegt und der Aushub dient zur Formung der begrenzenden Dämme 1. Zum Schutz
des Grundwassers wird eine Folienauskleidung 2 vorgenommen, die oberflächlich durch ein Bauvlies 5 geschützt wird. Darauf liegt eine tragfähige
befahrbare Drainschicht 7 mit Drainrohren 10 aus inerten Materialien. Darüber wird ein Trennvlies 6 gebreitet, um darauf das belastete Substrat 4
einzufüllen. Die langgestreckte Bauform erlaubt ein nach der jeweiligen Chargengröße
stufenlos zu gestaltendes Aufnahmevolumen. Die Befüllung durch direktes Befahren mit Transportfahrzeugen erfolgt bereits, wenn drei Seiten
fertiggestellt sind. Der letzte Damm auf einer Schmalseite wird erst nach Abschluß der Befüllung geschlossen.
Die Oberfläche des modularen Festbettreaktors wird nach Einebnung und des
in Abhängigkeit von der Jahreszeit zu bevorzugenden Pflanzenartensortiments mit einer Sofortbegrünung gegen Wind- und
Wassererosion geschützt. Danach erfolgt eine gezielte Bepflanzung mit bei der Abwasserbehandlung (Pflanzenkläranlage 12) bereits bewährten
Sumpfpflanzen 3 in der Funktion als Repositionspflanzen.
Die Pflanzen nutzen den Festbettreaktor als Standort und durchwurzeln ihn
intensiv. In der Draufsicht ist der Pumpensumpf 8 zu sehen, der mit
installierter Pumpe 9 der Regelung des Wasserstandes und damit einem gezielten Wurzelwachstum dient. Regner 17 oder Tropfschläuche auf dem
Festbettreaktor dienen der Anwachsberegnung für die Pflanzen, der Feuchthaltung in Trockenzeiten, sowie der Prozeßführung für die
Substratreifung, wenn die natürlichen Niederschläge nicht ausreichen.
Die systematische Absenkung des Wasserstandes kann über ein Teleskoprohr 15 im Pumpensumpf am Ende des Drainrohres 10 eingestellt werden.
Die systematische Absenkung des Wasserstandes kann über ein Teleskoprohr 15 im Pumpensumpf am Ende des Drainrohres 10 eingestellt werden.
Das aus dem Pumpensumpf 8 geförderte Prozeßwasser gelangt zur Umlagerung gelöster Schwermetalle in extern aufgestellte, mit Eisenerz
gefüllte, speziell mit einer Einströmvorrichtung versehene Schüttgutcontainer (Filtermodul) 11. Nach Erreichen der Aufnahmekapazität des Eisenerzes für
Schwermetalle kann der Container gegen weitere aufnahmefähige Container ausgetauscht werden.
Das Prozeßwasser wird in einer Pflanzenkläranlage 12 und / oder einer Filteranlage
13 nachbehandelt, in einem Wasserspeicher 14 gesammelt und kann je nach Bedarf wieder zur Bewässerung eingesetzt werden.
Um in Frostperioden einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, ist im
Drainsystem oder an der Grenze zum Substrat eine geschlossene Zirkulationsleitung 16 für erwärmte Medien, wie Luft oder Wasser eingebaut.
Claims (6)
1. Modularer Festbettreaktor zur beschleunigten Reinigung von mit Schwermetallen
und / oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten dadurch
gekennzeichnet, daß im Prozeßwasserkreislauf ein externes Filtermodul, gefüllt mit Eisenerz (11) vorzugsweise als modifizierter Schüttgutcontainer dem
Festbettreaktor beigestellt wird.
2. Modularer Festbettreaktor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in
Abhängigkeit von der Schadstofffracht weitere externe Filtermodule (13) zur Prozeßwasseraufbereitung vor- bzw. nachgeschaltet sind.
3. Modularer Festbettreaktor nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,
daß das Prozeßwasser aus der Zusatzbewässerung und von natürlichen Niederschlagen in einem Wasserspeichermodul (14) und im Drainsystem (7;10),
bestehend aus einer befahrbaren Drainschicht (7) gesammelt wird, über Pumpen (9) im Pumpensumpf (8) in die Filtermodule (11 und 13) gefördert wird, und eine
Pflanzenkläranlage (12) durchläuft.
4. Modularer Festbettreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,
daß in der Befüllungs- und Entleerungsphase, in der eine Stirnseite zeitweilig offen
ist, ein Austreten von Sickerwasser dadurch verhindert wird, daß in diesem
Bereich die Wasserschutzfolie (2) bis auf Höhe der tragfähigen Drainschicht (7) hochgezogen wird.
5. Modularer Festbettreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,
daß Beschleuniger zur Schadstofflösung oder Verstoffwechselung über Einspeiseeinrichtungen in das Bewässerungssystems appliziert werden.
6. Modularer Festbettreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,
daß zur Frostfreihaltung im Drainrohr (10) und / oder über der Drainschicht (7) eine oder mehrere Zirkulationsleitung(en) (16) für erwärmte Medien eingebaut
sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29623422U DE29623422U1 (de) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Modularer Festbettreaktor zur Reinigung von mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29623422U DE29623422U1 (de) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Modularer Festbettreaktor zur Reinigung von mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten |
| DE1996143364 DE19643364A1 (de) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Modularer Festbettreaktor zur Abreinigung von Böden und Substraten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29623422U1 true DE29623422U1 (de) | 1998-05-28 |
Family
ID=26030541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29623422U Expired - Lifetime DE29623422U1 (de) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Modularer Festbettreaktor zur Reinigung von mit Schwermetallen und/oder organischen Schadstoffen belasteten Böden und Substraten |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29623422U1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19838692A1 (de) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Kvt Klaevertec Gmbh Klaerverfa | Pflanzenbeetkläranlage und Klärverfahren dafür |
| CN111250537A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-09 | 北京石油化工学院 | 一种有机污染场地生物修复*** |
-
1996
- 1996-10-09 DE DE29623422U patent/DE29623422U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19838692A1 (de) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Kvt Klaevertec Gmbh Klaerverfa | Pflanzenbeetkläranlage und Klärverfahren dafür |
| CN111250537A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-09 | 北京石油化工学院 | 一种有机污染场地生物修复*** |
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Legal Events
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Effective date: 20000523 |
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20030501 |