DE3824009C2 - Verfahren zum Entfernen wenig wasserlöslicher Schadflüssigkeiten aus schweren Böden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen wenig wasserlösli­ cher Schadflüssigkeiten, insbesondere Mineralöl aus damit verunrei­ nigten, größere Mengen bindiger Bestandteile enthaltenden, schweren Böden. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durch­ führen dieses Verfahrens.

Im Zuge der immer wichtiger werdenden Altlastensanierung sind ver­ schiedene Verfahren entwickelt worden, um Böden zu sanieren.

Bei thermischen Verfahren wird der Boden ausgehoben und dann einer Hochtemperaturbehandlung unterzogen, die eine Verbrennung der Schad­ flüssigkeit oder zumindest eine thermische Zersetzung in harmlose Komponenten zur folge hat. Dieses Verfahren bedarf einer außerordent­ lich hohen Energiezufuhr und ist daher sehr teuer.

Beim sogenannten In-situ-Verfahren werden dem Boden Trägerflüssigkei­ ten, z. B. Wasser oder wäßrige Lösungen geeigneter Substanzen, zuge­ führt. Die Trägerflüssigkeit wird versprüht, durchsickert den Boden, gelangt mit dem Grundwasser in eine Brunnenanlage und wird abgepumpt. Voraussetzung für die Durchführbarkeit dieses Verfahrens ist, daß der Boden leicht und durchlässig ist, nur geringe Mengen bindiger Be­ standteile enthält und nur eine geringe Feuchtigkeit hat. Bei schwe­ ren, bindigen Böden und schwer löslichen Verunreinigungen versagt dieses Verfahren.

Bei biologischen Verfahren werden dem kontaminierten Boden natürlich vorkommende oder durch Genmanipulation erzeugte Mikroorganismen-Stäm­ me zugesetzt. Selbst wenn der Boden gut durchlüftet ist, kann es sehr lange dauern bis die Schadstoffkonzentration auf unschädliche Werte gesunken ist. Während dies im freien Gelände noch tolerierbar sein mag, kann das Verfahren nicht sinnvoll angewendet werden, wenn z. B. Betriebsstätten frei von Altlasten an einen neuen Eigentümer überge­ ben werden sollen. Ein Aushub des kontaminierten Bodens sowie eine Verfüllung mit sauberem Boden wird dann unter Umständen unumgänglich sein.

Dieser an sich einfache Vorgang erhält seine Schwierigkeiten dadurch, daß das Ablagern ölverseuchter oder ähnlich belasteter Böden auf Deponien nicht immer möglich ist, da viele Deponien überfüllt sind und die Anlage neuer Deponien, z. B. wegen der Grundwassergefährdung, sehr erschwert ist. Ein unbehandeltes Ablagern kann auch deshalb nicht sinnvoll sein, weil man damit im Prinzip neue Altlasten schafft.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß insbesondere wenig wasserlösliche und wenig flüchtige Bestandteile enthaltende Schadflüssigkeiten oder Schadstoffgemische auch aus dichten, schweren Böden in vergleichsweise kurzer Zeit bis auf kleine Reste kosten­ günstig entfernt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Gattung, welches die Merkmale des kennzeich­ nenden Teiles des Patentanspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Ausge­ staltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der auf Patentanspruch 1 rückbezogenen abhängigen Verfahrensansprüche.

Außerdem erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Patentanspruches 10 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der auf Patentanspruch 9 rückbezogenen abhängigen Vorrichtungsansprüche.

Die Erfindung kommt mit geringem Energieverbrauch aus, ist kostengün­ stig auszuführen und eignet sich auch für Großanlagen.

Für die Restentsorgung der Schadflüssigkeiten und Schadstoffgemische lassen sich mit erfindungsgemäßen Verfahren andere Verfahren, bei­ spielsweise biologische Verfahren, kombinieren, so daß bei Bedarf auch ein Breitbandverfahren zur Verfügung steht.

Bei Versuchen mit ölhaltigen Böden hat sich gezeigt, daß sich unter bestimmten Voraussetzungen, nämlich einer bestimmten Feinkörnigkeit und einer bestimmten Feuchtigkeit der Böden sowie einer bestimmten Drehgeschwindigkeit einer Trommel, in der Trommel, ausgehend von einzelnen Körnern, zunächst Kügelchen und dann später Kugeln bilden. Erstaunlicherweise sind diese Kugeln auf ihrer äußeren Kugeloberflä­ che mit einem starken Film der Schadflüssigkeit versehen, während die Schadkonzentration im Innern der Kugeln bis auf 0,1 Gewichtsprozente absinkt. Der Flüssigkeitsfilm braucht dann nur noch in ein Vlies oder einen sonstigen saugfähigen Stoff überführt zu werden. Es gelingt so, selbst stark verunreinigte schwere Böden schnell und kostengünstig so zu reinigen, daß sie anschließend sofort wieder verwendet werden kön­ nen. Dies ist besonders dann möglich, wenn die Böden mit Bodenverbes­ serern, Dünger, Spurenelementen oder Mikroorganismen versetzt werden.

Das Aufsaugen von Öl durch ein laufendes saugfähiges Band und das permanente Entfernen des Öls aus dem Band ist im Prinzip schon be­ kannt. In der EP-A-0 031 610 ist ein Fahrzeug zum Reinigen ölver­ schmutzter Küsten beschrieben. Da dieses Fahrzeug nur an der Ober­ fläche befindliches Öl aufnehmen kann, ist das erfindungsgemäße Verfahren hierdurch nicht nahegelegt.

Ein weiteres bekanntes Bodenreinigungsverfahren (DE-GM 74 33 006) be­ dient sich einer Schürfmaschine mit Trennmöglichkeit für saubere von stark verschmutzten Stellen. Die stark verschmutzten Stellen werden einem Waschvorgang mit Wasser oder einer Reinigungsflüssigkeit zuge­ führt. Dieses Verfahren ist in erster Linie auf Badestrände und damit Sand anwendbar. Es handelt sich um einen reinen Waschvorgang, der bei schweren Böden und/oder bestimmten Schadflüssigkeiten in dieser Form nicht durchführbar ist.

Die Korngröße des rieselfähigen Gemenges beträgt maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 1 mm.

Zum Entfernen schwer flüchtiger, lipophiler und insbesondere biolo­ gisch nicht oder nur langsam abbaubarer Stoffe werden zweckmäßig als Extraktionsflüssigkeiten wenig wasserlösliche, jedoch biologisch gut abbaubare Stoffe wie Fette, Öle, Fettalkohole oder geradlinige Kohlenwasserstoffe verwendet.

Die zum Entfernen der Schadflüssigkeiten gebildeten Kugeln des zu be­ handelnden Bodenmaterials werden nach dem Entfernen der Schadflüssig­ keiten von der Oberfläche der Kugeln wieder zerkleinert, damit das aufbereitete Bodenmaterial für eine erneute Verwendung zur Verfügung steht.

Damit im Bodenmaterial verbleibende Reste von Schadflüssigkeiten im Bodenmaterial abgebaut werden können, werden dem Bodenmaterial zweck­ mäßig Mikroorganismen zugegeben, wobei die Zugabe vor dem Eintritt des zerkleinerten Gemenges in die zur Kugelbildung vorgesehene Trom­ mel oder auch erst nach dem Zerkleinern der von der Schadflüssigkeit befreiten Kugeln in das schon aufbereitete Bodenmaterial erfolgen kann. Die Mikroorganismen werden vorzugsweise im trockenen Zustand - zugegeben.

Zum Entfernen leicht flüchtiger Bestandteile kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das rieselfähige Gemenge mit Luft durchströmt werden. Enthält das Gemenge jedoch explosive Bestandteile, sollte es mit Schutzgas, vorzugsweise Stickstoff als Trägergas, durchströmt werden.

Unter Umständen kann ein einziger Durchlauf beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht ausreichen, um im Bodenmaterial befindliche Schad­ flüssigkeiten in ausreichendem Umfang zu entfernen. Dies kann insbe­ sondere dann der Fall sein, wenn das Bodenmaterial Schadflüssigkeits­ gemische enthält. Für diesen Fall wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, mehr als einen Durchlauf durchzuführen, wobei gegebenenfalls verschiedene Extraktionsflüssigkeiten in den einzelnen Durchläufen verwendet werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch in stark vereinfachter Form eine Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Aus einem nicht dargestellten Silo, aus einem Transportfahrzeug oder mittels eines Laders wird kontaminierter Boden 1 einer Materialauf­ gabe 2 zugeführt, von wo aus der Boden 1 zu einem Einfülltrichter 3 eines Zerkleinerers 4 gelangt. Innerhalb des Zerkleinerers 4 gelangt der Boden 1 in einen Vorzerkleinerer 5, der aus Walzen 6 besteht, aber auch als Backenbrecher ausgeführt sein kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß in Abweichung von der Darstellung auch ein Siebvorgang vorgeschaltet sein kann, wobei der Siebunterlauf an dem Zerkleinerer vorbeigeführt wird und nur der Sieboberlauf in den Zerkleinerer gelangt. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß bei sehr feinkörnigem oder gar staubförmigem Material ein Zusatz von körnigem Material wie z. B. Sand notwendig sein kann.

Nach dem Vorzerkleinerer 5 gelangt das Material in ein Mahlwerk, z. B. eine Hammermühle 7. Hier wird bis auf eine Korngröße von maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 1 mm, gemahlen.

Nach dem Mahlen gelangt das nun im allgemeinen rieselfähige Material auf ein Transportband 8. Über eine Sprüheinheit 9 wird es dort oder noch besser in einer rotierenden Trommel 10 mit Wasser und gegebenen­ falls einer Extraktionsflüssigkeit befeuchtet. Die Dosierung erfolgt in Abhängigkeit von der Ausgangsfeuchtigkelt derart, daß sich eine feucht-bindige Konsistenz ergibt.

Die Trommel 10 dreht sich nahezu waagerecht und wird z. B. durch Walzen 11 angetrieben. In der Eingangszone 12 der Trommel 10 findet zunächst eine gute Durchmischung statt. Bei vergleichsweise langsamer Trommelumdrehung bilden sich dann im weiteren, ausgehend von einzel­ nen Kernen, mehr oder weniger kugelförmige Zusammenballungen, die unter ständiger Vergrößerung immer mehr Kugelform annehmen. Dabei sammelt sich immer mehr Schadflüssigkeit auf der äußeren Kugelfläche.

Vom Ende der Trommel 10 werden die Kugeln 13 von einem Förderband 14 übernommen. Gegenläufig zum Förderband 14 läuft ein endloses Vlies 15 um, welches die Kugeln 13 auf dem Förderband 14 unter Erzeugung einer Relativbewegung berührt und Schadflüssigkeit von deren Oberfläche aufnimmt.

Das Vlies 15 läuft zwischen zwei Preßwalzen 16 hindurch, von denen die untere auch perforiert sein kann. Die ausgepreßte Schadflüssig­ keit wird in einer Wanne 17 aufgefangen und in einen nicht darge­ stellten Auffangbehälter weitergeleitet. Das Vlies 15 kommt dann wieder in Kontakt mit Kugeln 13, und der Vorgang wiederholt sich von neuem.

Die von der Schadflüssigkeit befreiten Kugeln 18 gelangen zwischen zwei Walzen 19, welche die Kugeln 18 zerkleinern. Dem zerkleinerten und auf einem Förderband 20 abgelegten Boden kann aus einem Trichter 21, Rüttelsieb oder dergleichen Bodenverbesserer, Düngemittel, Mikro­ organismen oder sonstige Stoffe zugeführt werden, die dazu beitragen, den aufbereiteten Boden sofort wiederverwertbar zu machen.

Für Fälle, in denen wegen bestimmter Schadstoffgemische ein Durchlauf nicht ausreichend ist, kann dem Boden eine andere Extraktionsflüssig­ keit zugesetzt werden. Solche Extraktionsflüssigkeiten sollten nicht wasserlöslich und ansonsten biologisch leicht abbaubar sein, da in jedem Fall kleine Reste zurückbleiben. Es bieten sich Fette, Fettal­ kohole und geradlinige Kohlenwasserstoffe an.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die einzelnen Stationen können gerätetechnisch in unterschiedlicher Weise gestaltet sein, ohne das Verfahren prinzipiell zu verändern. Die Anlage kann stationär aufgebaut sein. Es ist aber auch denkbar, eine mobile Anlage zu bauen, die sehr schnell vor Ort eingesetzt werden könnte.

Claims (12)

1. Verfahren zum Entfernen wenig wasserlöslicher Schadflüssigkei­ ten, insbesondere Mineralöl, aus damit verunreinigten, größere Mengen bindiger Bestandteile enthaltenden, schweren Böden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenmaterial zu einem rieselfähigen Gemenge mit einer maximalen Korngröße von 3 mm aufbereitet wird, aus diesem Gemen­ ge durch Zugabe von Wasser eine feucht-bindige Masse gebildet wird, diese feucht-bindige Masse durch Umwälzen zu Kugeln mit einem vorbestimmten Durchmesserbereich geformt wird und die an der Oberfläche der Kugeln angesammelte Schadflüssigkeit sodann durch Kontakt mit einem hydrophoben saugfähigen Material ent­ fernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge mit einer maximalen Korngröße von 1 mm hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wasser nicht-wäßrige Extraktionsflüssigkeiten zugegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsflüssigkeit wenig wasserlösliche Fette, Öle, Fett­ alkohole oder geradlinige Kohlenwasserstoffe verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kugeln nach Entfernen der Schadflüssigkeit wieder zerkleinert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Abbau von Resten der Schadflüssigkeit dienende Mikroorganismen dem Gemenge vor der Kugelbildung, vorzugsweise im trockenen Zustand, oder nach dem Zerkleinern der Kugeln zugesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das rieselfähige Gemenge zum Entfernen leichtflüchtiger Bestandteil mit Luft oder, im Falle explosiver Bestandteile, mit einem Inertgas, vorzugsweise Stickstoff als Trägergas, durchströmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß bei Schadflüssigkeitsgemischen mehr als ein Durchlauf mit gegebenenfalls verschiedenen Extraktionsflüssigkeiten durch­ geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bodenmaterial durch Sieben oder Mahlen und/oder durch Zugabe von Sand oder Kalk aufbereitet wird.

10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 9 mit einer Einrichtung (2) zum Aufgeben des ver­ unreinigten Bodenmaterials (1), einer Einrichtung (4, 5, 6, 7) zum Zerkleinern des Bodenmaterials zu dem rieselfähigen Gemenge, einer im wesentlichen waagerecht angeordneten drehbaren Trommel (10) zur Aufnahme des rieselfähigen Gemenges, einer Sprüheinheit (9) zum Zuführen von Wasser und gegebenenfalls Extraktionsflüs­ sigkeit zu dem Gemenge kurz vor dem Eintritt des Gemenges in die Trommel (10) oder innerhalb der Trommel und mit einer Ein­ richtung (15 bis 17) zum Entfernen der Schadflüssigkeit, die sich an der Oberfläche der in der Trommel (10) geformten Kugeln (13) ansammelt, welche ein endloses Band (15) aus einem hydro­ phoben saugfähigen Material aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Förderrichtung der Kugeln hinter der Einrichtung zum Entfernen der Schadflüssigkeit (15 bis 17) eine Einrichtung (19) zum Zerkleinern der Kugeln (18) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Förderrichtung der Kugeln (13) hinter der Einrichtung zum Entfernen der Schadflüssigkeit (15 bis 17) eine Einrichtung (21) zum Zuführen von Bodenverbesserern, Düngemitteln oder Mikro­ organismen zum Bodenmaterial vorgesehen ist.