DE3605042A1 - Verfahren zur biologischen behandlung kontaminierter bodenkoerper und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur biologischen behandlung kontaminierter bodenkoerper und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen
Behandlung kontaminierter Bodenkörper und eine Vor
richtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, daß als Folge von Produktion und Ablage
rung synthetischer organischer Substanzen es an zahl
reichen Stellen zur Anreicherung solcher Substanzen im
Boden kommt. Hierbei besteht die Gefahr der Grundwasser
verunreinigung. Ferner sind die mit derartigen Substanzen
verseuchten Grundstücke in der Regel als unverwertbar
anzusehen. Zur Beseitigung dieser Bodenverseuchungen
besteht die Möglichkeit einer chemischen oder thermischen
Verbrennung. Die chemische Verbrennung erfordert die
Auslaugung und Aufkonzentrierung der Schadstoffe als
ersten Verfahrensschritt, was in den meisten Fällen nicht
leicht möglich ist. Eine thermische Verbrennung ist wegen
des hohen Gehaltes an nichtbrennbaren Substanzen und
wegen des Umfanges der zu behandelnden Massen in vielen
Fällen technisch und finanziell nicht realisierbar. Von
den meisten auch der synthetischen organischen Substanzen
ist anzunehmen, daß sie von den im Boden lebenden Mikro
organismen biologisch abgebaut werden können. Die Ge
schwindigkeit der Abbauvorgänge ist jedoch für manche
Substanzen sehr langsam. Der Vorteil eines biologischen
Abbaus der kontaminierenden Substanzen im Boden besteht
darin , daß die Gefahr an Ort und Stelle beseitigt wird.
Die Substanzen werden durch Stoffwechselprozesse und
durch iterative Stoffumwandlung über mikrobielle Freß
ketten mineralisiert und so in die natürlichen Ausgangs
materialien umgewandelt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dadurch einen
gezielten biologischen Abbau im Boden befindlicher syn
thetischer organischer Substanzen zu ermöglichen, daß die
hierzu befähigten Mikroorganismen so angereichert und
aktiviert werden, daß die für eine Vermehrung sowie das
Bestehen des Konkurrenz- und Überlebenskampfes erforder
lichen Umweltbedingungen bereitgestellt werden, wobei
auch ein Anreiz zur Verwertung komplizierterer orga
nischer Substanzen geboten wird.
Erfindungsgem. erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch,
daß in den Bodenkörper in einem vorgegebenen Rasterab
stand horizontal oder vertikal ein Nährstoffe für Mikro
organismen enthaltendes Gas so eingebracht wird, daß sich
im Bereich des jeweiligen Gaseintrags in dem Bodenkörper
Mikroorganismen ansiedeln, die synthetische organische
Bodensubstanzen auch komplizierten Aufbaus abbauen.
Vorzugsweise wird das einzubringende Gas im Kreislauf
durch im Bodenkörper rasterartig angeordnete Schlauch
schleifen aus z. B. Silikonkautschuk geleitet. Hierbei
ist zu beachten, daß die gezielte Anreicherung und Ak
tivierung speziell befähigter Mikroorganismen nur ge
lingt, wenn der Bodenkörper als biologischer Reaktor
betrachtet und entsprechend betrieben wird. Nach der
Erfindung wird auf die biologischen Vorgänge im Boden
steuernd und regelnd entsprechend eingewirkt.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen beschrieben. In den Zeichnungen ist eine
Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, an deren Bei
spiel die Erfindung näher erläutert wird. Es zeigt
Fig. 1 die Vorrichtung zur Bodenbehandlung in einer
schematischen Darstellung,
Fig. 2 den Einbau der Schläuche der Vorrichtung in den
Bodenkörper in einer schematischen Ansicht.
Die Vorrichtung 1 besteht aus einer Schlauchanordnung 17,
die aus rasterartig in den Bodenkörper 2 eingebrachten
Schläuchen 3 gebildet ist. Die Schläuche 3 sind zu
Schlauchschleifen 11 geformt und über einen Vorlauf 18
und einen Rücklauf 16 zu einem Kreislauf zusammenge
schlossen. Im Vorlauf 18 ist ein Wärmetauscher 6 und die
Gaspumpe 5 angeordnet. Der Wärmetauscher 6 dient zur
Temperierung des in den Bodenkörper 2 einzubringenden
Gases während mittels der Gaspumpe neben der Umlauf
förderung ggf. auch eine gezielte Druckerhöhung erfolgen
kann. Der im Rücklauf 16 angeordnete Absorber dient zur
Ausfilterung von unerwünschten Substanzen, die von dem
aus dem Bodenkörper 2 zurückströmenden Gas aufgenommen
worden sind. Um das in den Bodenkörper 2 einzubringende
Gas hinsichtlich seiner Zusammensetzung den Bedürfnissen
der im Bodenkörper 2 befindlichen Mikroorganismen an
zupassen ist der Gaspumpe 5 eine Dosiereinrichtung 4
vorgeschaltet. Diese Dosiereinrichtung 4 weist eine Reihe
von Dosierpumpen 19 auf, mit denen z. B. Sauerstoff,
Stickstoff, Wasserstoff, Methan, Ammoniak od. dgl. dem in
den Bodenkörper 2 einzubringenden Gasgemisch beigemischt
werden kann. Vorzugsweise ist die Dosiereinrichtung 4
programmgesteuert, wobei aufgrund von Analysen des im
Rücklauf 16 strömenden Gases bzw. von Bodenproben eine
gezielte Anpassung an die Erfordernisse im Bodenköper 2
erfolgt. Durch den Gaseintrag erfolgt an der Außenwand
der nicht porösen gasdurchlässigen Schläuche 3 die Aus
bildung eines Biofilms 20, der in Fig. 1 schematisch
angedeutet ist.
Zweckmäßig ist es, im Bereich der Schlauchanordnung 17
Brunnen 21 vorzusehen, mittels derer der Bodenkörper 2
berieselt werden kann. Dieser wird hierdurch feucht
gehalten, was die Lebensbedingungen für die Mikroorganis
men fördert. Durch Variation der applizierten Wassermenge
werden die Transportvorgänge im Bodenkörper und damit der
Transport zu den aktiven Zentren der Mikroorganismen in
der Umgebung der Schläuche 3 beeinflußt. Das versickernde
Wasser kann in Brunnen gefaßt und im Kreislauf geführt
werden. Hierdurch ist es möglich, eine Ausbreitung der im
Bodenkörper 2 befindlichen Schadstoffe unter Kontrolle zu
halten. Gleichzeitig kann im Bereich des geschädigten
Bodenkörpers eine Grundwasserabsenkung erfolgen, so daß
ein Fortspülen von synthetischen organischen Substanzen
durch Grundwasser verhindert wird.
Zur Ausbildung der Schlauchanordnung 17 werden in den
Bodenkörper 2 in einem vorgegebenen Rasterabstand Rohre
18 eingetrieben, die kopfseitig eine Spitze 9 aufweisen
(Fig. 2). Der Rasterabstand ist abhängig von den lokal
gegebenen Verhältnissen des Bodenkörpers 2 und berück
sichtigt die Transportraten im Boden. Die Rohrmäntel 22
der Rohre 8 sind beim Eintreiben in den Bodenkörper auf
den Spitzen 9 abgestützt. Wenn die vorgesehene Schlauch
tiefe erreicht ist, wird über eine Öse 12 an der Spitze 9
ein Schlauch 3 aus Kunststoff wie Silikonkautschuk in das
Rohr 8 eingeführt. Der Schlauch 3 bildet hierbei eine
Schlaufe und reicht bis zum Tiefpunkt des eingetriebenen
Rohres 8. Um den auf- und absteigenden Schlauch 3 kann
ein Stützgewebe 15 gelegt werden. Das Rohr 8 wird dann
aus dem Bodenkörper 2 herausgezogen, wobei der Schlauch 3
mit dem Stützgewebe 15 im Bodenkörper 2 verbleibt. Die
freien Endabschnitte des Schlauches 3 werden an oberir
disch oder unterirdisch verlegte horizontal verlaufende
Zulaufleitungen 13 und Ablaufleitungen 14 angeschlossen,
die als Ver- bzw. Entsorgungsleitungen dienen. Diese
Leitungen verbinden die in einem Rasten in den Boden
körper 2 eingebrachten Schlauchschlaufen 11 untereinander
sowie mit dem Vorlauf 18 und dem Rücklauf 16 und damit
mit der Gaspumpe 5 sowie der Dosiereinrichtung 4. Mittels
der Dosierpumpen 19 für die verschiedenen Gaskomponenten
und der Gaspumpe 5 wird das durch die Schlauchanordnung
17 geführte Gas im Kreislauf geführt. Störende Fremdgase
wie auch Kohlendioxyd können durch eine Reinigung des im
Rücklauf 16 strömenden Gases in dem Absorber 7 in der
Konzentration gemindert werden.
An der dem Bodenkörper 2 zugekehrten Oberfläche und in
der Umgebung der Schläuche 3 sollen sich die Mikroor
ganismen ansiedeln. Die hierzu benötigten Bau-und Be
triebsstoffe werden über den Gasstrom innerhalb der
Schläuche 3 und durch die Diffusion der Gasmoleküle durch
das Schlauchmaterial bereitgestellt. Die Gaszusammen
setzung wird so gewählt, daß die Ansprüche der Mikro
organismen an das Nährstoffangebot zumindest zeitweise
befriedigt werden. Es soll die Möglichkeit zur einfachen
und schnellen Proteinsynthese gegeben werden. Durch
periodisches Wechseln der Gaszusammensetzung kann ein
Anreiz zur Verarbeitung der aus den Boden herangetragenen
organischen Substanzen geschaffen werden. Durch perio
disches Wechseln zwischen aeroben und anaeroben Be
dingungen, Vermehrungsbedingungen und Mangel an leicht
verwertbaren Substanzen wird eine Kontrolle über die
Lebensgemeinschaft in der Umgebung der Schläuche 3 aus
geübt und ein Anreiz zum Abbau komplizierter synthe
tischer organischer Substanzen geschaffen. Gleichzeitig
erfolgt die Anreicherung und Aktivierung von Mikroor
ganismen und damit eine Erhöhung des biologischen Rei
nigungsvermögens im Boden.
Nach dem Einbau der Schläuche 3 in den Bodenkörper 2 und
vor dem Ziehen der Rohre 8 können in die Freiräume
zwischen den Schläuchen 3 und den Rohren 8 Bakteriensus
pensionen eingebracht werden. Bei der Auswahl der be
treffenden Bakterienkulturen muß auf die spezielle Ab
baueigenschaft geachtet werden, auf die Vermehrungsfähig
keit unter den durch den Nährstofftransport über die
Schläuche 3 gegebenen Bedingungen sowie auf Konkurrenz
eigenschaften anderen Bodenbakterien gegenüber. Wenn
bewährte Schläuche eingesetzt werden, kann das Gasgemisch
mit erhöhtem Druck durch die Schläuche 3 geleitet werden.
Durch eine Temperaturerhöhung mittels des Wärmetauschers
6 wird die Flüchtigkeit vor allem der organischen Gas
komponenten begünstigt und eine Verminderung der Ab
hängigkeit der biologischen Reaktionen von der Boden
temperatur erreicht. Es lassen sich somit mittels der
Vorrichtung 1 hohe Reaktionsgeschwindigkeiten ganzjährig
einstellen.
Mittels der Vorrichtung 1 kann das beschriebene Verfahren
angewendet werden um verseuchte Bodenkörper in situ zu
behandeln. Die gasdurchlässigen Schläuche 3 werden in
diesem Fall vertikal in den Bodenkörper 2 eingebracht. Es
ist aber auch möglich, das beschriebene Verfahren zur
Behandlung ausgekofferter Böden anzuwenden. Hierzu wird
der ausgebaggerte Boden schichtweise aufgetragen. Die
gasdurchlässigen Schläuche 3 werden in z. B. Furchen
horizontal verlegt, so daß ein Sandwich-Aufbau erfolgt.
Auch in diesem Fall erfolgt durch das durch die Schlauch
anordnung 17 strömende Gasgemisch eine Beeinflussung der
im Erdreich befindlichen Mikroorganismen, die zum Abbau
synthetischer organischer Substanzen führt. Ein weiterer
Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es auch ge
eignet ist, den Prozeß der Kompostierung zu optimieren.
Hierzu werden Schläuche 3 als Schlauchschleifen matten
förmig in das zu kompostierende Gut eingelegt wobei
mittels eines Stützgewebes 15 verhindert wird, daß die
Schläuche 3 beim Ein- und Ausbauen beschädigt werden. Zur
Optimierung des Kompostierungsprozesses werden die
Schläuche 3 vorzugsweise mit reinem Sauerstoff durch
strömt da dieser die Reaktionen der im zu kompostierenden
Gut befindlichen Mikroorganismen besonders beeinflußt.
Claims (25)
1. Verfahren zur biologischen Behandlung kontaminierter
Bodenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Bodenkörper in einem vorgegebenen Rasterabstand
horizontal oder vertikal ein Nährstoffe für Mikro
organismen enthaltendes Gas so eingebracht wird, daß
sich im Bereich des jeweiligen Gaseintrags in dem
Bodenkörper Mikroorganismen ansiedeln, die synthe
tische organische Substanzen auch komplizier
teren Aufbaus abbauen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß vor oder mit dem Gaseintrag eine Bakterien
suspension in den Bodenkörper eingebracht wird, deren
Bakterienkulturen eine an die synthetischen orga
nischen Substanzen des Bodenkörpers angepaßte spe
zielle Abbaueigenschaft aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß durch periodische Änderung der Gas
zusammensetzung der in dem Bodenkörper befindliche
Biofilm wechselweise sich ändernden Umweltbedingungen
ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Biofilm wechselweise anaeroben oder aeroben
Umweltbedingungen ausgesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gas durch horizontal oder vertikal
im Bodenkörper eingebrachte Schläuche aus nicht
porösem gasdurchlässigen Werkstoff geleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schlauch aus einem Kunststoff wie Silikon-
Kautschuk od. dgl. verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspurch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schlauch mit Bewehrung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gas durch schlaufenförmig verlegte
Schläuche im Kreislauf geführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß an der Außenfläche des Schlauches ein Bio
film zur Entwicklung gebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Bakteriensuspensionen außerhalb des
Schlauches in den Bodenkörper eingebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gas mit erhöhtem Druck und/oder
erhöhter Temperatur in den Bodenkörper eingebracht
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bodenkörper durch Berieselung mit
Wasser feucht gehalten wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die applizierte Wassermenge zur Beeinflussung der
Transportvorgänge im Boden variiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Einbau der Schläuche in den Boden
körper in von lokal gegebenen Verhältnissen ab
hängigem Rasterabstand Rohre eingetrieben werden,
dann ein Schlauch schlaufenförmig in jedes Rohr
eingebracht wird, dann die Rohre aus dem Bodenkörper
herausgezogen werden und dann die Endabschnitte der
Schlauchschlaufen mit Ver- und Entsorgungsleitungen
verbunden werden, die mit Dosierpumpen für die ver
schiedenen Gaskomponenten verbunden sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Freiräumen zwischen den Schläuchen und den
Rohren jeweils eine Bakteriensuspension eingebracht
wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß um die Schläuche in den Rohren jeweils
ein Stützgewebe gelegt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, 15 und 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schläuche horizontal verlegt
und mit ausgebaggertem Boden schichtweise belegt
werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schläuche in zu kompostierenden Boden einge
legt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Proteinsynthese von aus dem Boden
an den Biofilm herangetragenen organischen Substanzen
als Grundnähr- und Betriebsstoffe in periodischem
Wechsel Gaskomponenten wie Sauerstoff, Stickstoff,
Wasserstoff, Ammoniak, leicht flüchtige und gut
abbaubare organische Substanzen wie Methan od. dgl.
durch die Schläuche geführt werden.
20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 bis 19, gekennzeichnet durch rasterförmig
in den Bodenkörper (2) eingebrachte Schläuche (3) aus
Kunststoff wie Silikon-Kautschuk od. dgl. die von
einem Gas oder Gasgemisch mit Nährstoffen für Mikro
organismen durchströmt und endabschnittseitig mit
einer ggf. programmierbaren Dosiereinrichtung (4)
verbunden sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Rücklauf (16) der Schlauchanordnung (17)
ein Absorber (7) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Vorlauf (18) der Schlauchanordnung
(17) eine Gaspumpe (5) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Vorlauf (18) ein Wärmetauscher (6)
angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 23 , dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gaspumpe (5) saugseitig mit der
Dosiereinrichtung (4) verbunden ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dosiereinrichtung (4) Dosierpumpen (19) für
in den Bodenkörper einzubringende Gaskomponenten
aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863605042 DE3605042A1 (de) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Verfahren zur biologischen behandlung kontaminierter bodenkoerper und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863605042 DE3605042A1 (de) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Verfahren zur biologischen behandlung kontaminierter bodenkoerper und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Publications (1)
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---|---|
DE3605042A1 true DE3605042A1 (de) | 1987-08-20 |
Family
ID=6294317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863605042 Withdrawn DE3605042A1 (de) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Verfahren zur biologischen behandlung kontaminierter bodenkoerper und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
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