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WO1995000264A1 - Verfahren zur behandlung von kontaminierten böden, vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur behandlung von kontaminierten böden, vorrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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Publication number
WO1995000264A1
WO1995000264A1 PCT/EP1994/001622 EP9401622W WO9500264A1 WO 1995000264 A1 WO1995000264 A1 WO 1995000264A1 EP 9401622 W EP9401622 W EP 9401622W WO 9500264 A1 WO9500264 A1 WO 9500264A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
lens
contamination
contaminated
soil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1994/001622
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Berndt Kühn
Peter König
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO1995000264A1 publication Critical patent/WO1995000264A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02—Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/327—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae characterised by animals and plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C02F3/345—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the treatment of contaminated soils.
  • the subject matter of the invention is a decontamination process in which it is essential that the contamination layer stored in an earth, which is also referred to as a contamination lens, is detoxified without the layer reaching the earth's surface by excavation, suction or by thermal treatment must be made accessible from the earth's surface.
  • the contaminating lens was diluted by infiltration of fresh water, so that the To get pollutants to mix with the pure water.
  • This mixed water was then removed through appropriate extraction wells - lowered into the contamination lenses - and fed to a cleaning facility. It was known to use various cleaning methods in order to free the mixed water removed from the pollutants. Gravel filters, active carbon filters and the like were used.
  • the method according to the prior art is therefore a so-called wet classification method, in which the soil layers and clay minerals are irreversibly destroyed and / or important decontaminating soil microorganisms are killed. So far it has not been possible to take advantage of the detoxifying effect of microorganisms in order to detoxify contaminated soils, in particular heavy metals.
  • the invention therefore has the object of providing a method and an apparatus operating according to the process to further develop such da / 9 is ensured while maintaining an undisturbed soil structure a substantially ver ⁇ Patched detoxification efficiency, especially when heavy metals.
  • the invention is characterized by a method according to the subject matter of claim 1.
  • a device operating according to the method is also claimed to be essential to the invention.
  • An essential feature of the present invention since / 9 now stored in the ground above a contami- approximately lenses Anstau information or sprinkling area is built is built on a planting or extended. It is also essential, since / 9 to downstream of a groundwater flow one or more extraction wells built from which the groundwater is extracted and conveyed to the surface. It is also essential, since / 9 is subjected to this required mixing water purification and as / 3, the removed water from the purification stage is jammed in a polishing pond.
  • the process according to the invention thus consists of the following process steps: 1. Establish a damming or sprinkling area above one or more contamination lenses.
  • the plants cause a change in the pH value in the soil, namely a shift to the acidic range, so that the harmful substances (including volatile substances) are mobilized and brought to the final washout . It is also provided that the plants absorb some of the harmful substances.
  • This concept represents an ecologically harmless remediation program, whereby neither soil layers are destroyed nor an uncontrollable intervention on microorganisms takes place.
  • the renovation is carried out without chemical or thermal intervention, which means that after this measure, the soil is not dead, but is highly macrobiologically and microbiologically activated by the ventilation close to the surface.
  • the above-mentioned measure of flooding must be supplemented by planting with woody plants and perennials specially designed for the absorption of pollutants. These give off hydrogen ions and organic acids through their roots, which makes the heavy metals present as soluble chelate complexes or ions available to plants.
  • the heavy metals which are now available to plants are deposited in the vacuoles (cavities), in the case of perennials mainly in the stem area. These can now be disposed of as contaminated goods after harvesting.
  • an accumulation surface is produced which is delimited by a wall running all around.
  • This wall preferably has a height of approximately 60 cm in order to achieve a water level on the accumulation surface of approximately 15 cm.
  • another embodiment of the invention provides for sprinkling a certain area which corresponds in size to the damming area. That way too ensures that fresh water infiltrates from above through the top, contaminated or also uncontaminated layers of earth into the contamination lenses underneath.
  • trenches are built in the area of the storage areas, which are distributed troughs which run through the storage area in the form of semi-open channels in order to concentrate the water of the storage area in these trenches, so as not to grow the roots of those planted there
  • Root growth are driven into the ground, the ventilation pipes being driven to different depths in the unpolluted ground, with none of the ventilation pipes opening directly into the contamination lens.
  • soil-flexible separating injections are introduced into the soil, which must reach so deep that they reach into the aquifer and the groundwater accumulate at least partially.
  • one or more extraction wells are then built upstream of the soil-flexible separation injection, via which the polluted groundwater is conveyed to the surface.
  • stowage methods can be used for the aquifer, e.g. driving sheet pile walls, sealing aprons and diaphragm walls, which can be mechanically driven into the ground from the surface of the earth to the groundwater area.
  • the mixed water withdrawn from the extraction well is then subjected to special filter processes, it being essential in these filter processes that filters are used with which heavy metals can also be absorbed.
  • the water removed from the filter device is then passed into a finishing pond, where the water is stored.
  • the pure water can be taken from this fining pond for further use or it can also be returned to the accumulation area in the circuit in order to ensure that the cleaning chain is run through many times.
  • the contaminated area is modeled into a ramming area and delimited with a wall to the surrounding area.
  • Special plant groups are selected for the chemical test results obtained by drilling out and are planted in the landscape to be decontaminated.
  • a pond area of only 6% of the total area to be contaminated is sufficient for the amount of water required for the accumulation and flushing process.
  • the water is pumped out of the pond and accumulated on the surface.
  • the pollutants are mobilized by the infiltration of the water and discharged into the groundwater.
  • an interruption in the form of an injection wall introduced in the STRIKE or hydromilling process is effected in the direction of flow of the groundwater, while flexibility of the ground movement is still guaranteed.
  • the contaminated water from wells is pumped into a filter trench for natural filtration and passed directly to a so-called beauty pond.
  • the aforementioned filter trench forms the core of the renovation concept. It consists of several layers of gravel and adsorbent as well as dense vegetation the top layer of gravel with plants capable of absorbing pollutants, e.g. phragmites and typha.
  • the directly adjacent Schönungsteich is lined with a thin layer of gravel and sand.
  • the cleaned water from the Schönungsteich becomes cyclical for. further accumulation processes reused, which avoids hydraulic gradients due to water retention. Evaporated water is formed on the one hand by precipitation and on the other hand from the inflowing water
  • the soil compacted by the accumulation and flushing process is loosened with several superficial aeration levels. This restores the superficial, natural permeability.
  • the air introduced thereby promotes root growth and the willingness of the plants to absorb pollutants as well as increased activity of the soil bacteria.
  • the boreholes and gauges previously drilled for soil investigations are to be used as analytical groundwater measurement parts. Another measuring point is the tapping point in the Schönungsteich towards the accumulation area. Thus, water investigations of the upper current and lower current of the suspected area are available.
  • the contaminated filter material saturated by the washout process must be disposed of in a special waste landfill or reprocessed using the ON-SITE process.
  • Contaminated plant material is disposed of as previously described.
  • This concept presented offers a safe, practicable solution to the problem of a livelihood that has been contaminated for decades.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of a device according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a section in the direction of line II-II in FIG. 1,
  • Figure 3 a . enlarged section through the filter trench
  • Figure 4 a section through the Schönungsteich.
  • an accumulation surface 1 is generated on the surface of the earth, which is defined by a surrounding wall 2.
  • the wall has a height of about 60 cm.
  • trenches 24 are erected, which are low, half-open trenches which, according to FIG. 1, extend in a parallel arrangement and at a mutual distance from one another.
  • the groundwater flow 3 can run parallel to the longitudinal axis of the trenches 24 or at any other angle.
  • a planting 35 which preferably consists of the previously mentioned plants, is now directed onto the accumulation area 1, trees, bushes, grass and perennials also being used.
  • a series of ventilation pipes 25 are driven into the unpolluted soil in order to ensure that the root growth of the To ensure water-based planting 35.
  • a flexible ground injection in the form of a sealing skirt 4 is preferably driven into the ground, the lower edge of the sealing skirt 4 being below the lowest groundwater level.
  • the water of the accumulation surface 1 now seeps down in the direction of arrow 37 and penetrates into the contamination lenses 33, 34, where, according to the measures explained above, optimal washing out of pollutants occurs, so that this comes out of the contamination lens 33 , 34 downward flowing mixed water 36 is enriched with pollutants.
  • This mixed water 36 is conveyed upwards by the extraction well 37.
  • the pumping takes place via several pipelines 29, 30, which finally introduce the water into a filter trench 9.
  • the discharge into a drain pipe 17 laid at the bottom of the filter trench 9 takes place.
  • the mixed water emerges radially outward from the slots of the drain pipe 17 and enters a first filter gravel layer 16, where a rough cleaning takes place. It then passes into a filter sand layer 18 and then into an adsorbent layer 19, which is designed accordingly depending on the amount of pollutants.
  • the adsorbent layer is suitable for taking up corresponding heavy metals. If volatile hydrocarbons are to be absorbed, then the adsorbent layer is designed as an activated carbon layer, for example.
  • the filter trench is also planted with appropriate swamp and aquatic plants 21 in order to use the important detoxifying effect of the swamp and aquatic plants according to the root space method.
  • the swamp and aquatic plants 21 planted on the filter trench thus serve to further purify the water in the filter trench.
  • the water rising upwards in the filter trench then flows in the direction of the arrow 22 via an overflow threshold 14 into an adjoining treatment pond 8.
  • the overflow threshold 14 instead of the overflow threshold 14, there may be a spatial separation of the filter trench 9 and the treatment pond 8.
  • the pure water reaching the surface of the filter trench is introduced into the pond 8 with pumps and via pipes.
  • the pure water 12 is dammed up in the beauty pond.
  • a threshold 11 can be arranged in the fining pond, which defines a pump sump 10, from which the pure water is removed again with the aid of a pump 7, in order to be reintroduced into the accumulation surface 1 in the arrow directions 23 via a pipeline 6.
  • the water from the finishing pond 8 is still to have a certain undesirable degree of pollution, then it is provided that this water is fed back into the drainage pipe 17 of the filter trench 9 via a branch 32 in order to be cleaned again. run through.
  • the filter trench 9 and the finishing pond 8 have a waterproof lining 15 which e.g. can consist of a PE film.
  • a root protection layer 20 is arranged above the adsorber layer 19 in order to prevent the roots of the swamp and water plants 21 from penetrating into the adsorbent layer 19.
  • one or more control pipes 26 can be introduced, the ends of which extend into the groundwater flow in order to measure the groundwater level and to determine the direction of flow of the groundwater flow 3.
  • 26 water samples can be taken via the control tube, and the emerging mixed water 36 can be analyzed.
  • the mixed water is removed from the extraction well 27 with the aid of submersible pumps 28.
  • the biologically effective detoxification power of plants is thus exploited for the first time to remove pollutants from the soil.
  • other filter devices can also be used, such as, for example, above-ground filter containers in which corresponding filter devices are arranged.
  • the pure water can be removed from the filter trench 9 immediately.
  • the Schönungsteich 8 serves only as a water reservoir to ensure that the accumulation surface is flooded with accumulation water 5 only at regular intervals; the flooding cycles depend on the type and condition of the soil and on the type of planting 35.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Entgiftung kontaminierter Böden, bei der die Kontaminierungslinse (33, 34) ausgewaschen wird, wobei auf die Geländeoberfläche oberhalb der im Erdbereich liegenden Kontaminierungslinse eine Berieselung mit Wasser erfolgt, und das durch die Kontaminierungslinse hindurchgedrungene Wasser aus einem Entnahmebrunnen (27) im Grundwasserstrom als Mischwasser entnommen wird, und das Mischwasser einer Filterung und Reinigung unterzogen wird und das gereinigte Wasser in einem Schönungsteich (8) aufgestaut wird, wobei dieser Prozess fortgeführt wird, bis die Kontaminierungslinse entgiftet ist. Die Mobilmachung der Schadstoffe und weitere Entgiftung erfolgt immer in Verbindung mit den dafür spezifizierten Pflanzen.

Description

Verfahren zur Behandlung von kontaminierten Böden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von kontaminierten Böden.
Gegenstand der Erfindung ist hierbei ein Dekontaminierungs- verfahren, bei dem wesentlich ist, da/3 die in einem Erdboden lagernde Kontaminierungsschicht, die auch als Kontaminierungslinse bezeichnet wird, entgiftet wird, ohne daß die Schicht an die Erdoberfläche durch Ausgraben, Aussaugen oder durch thermische Behandlung von der Erdoberfläche her zugänglich gemacht werden muss.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen die gesamte Kontami¬ nierungslinse ausgegraben wird und dann in bestimmter Weise behandelt wird, um die Schadstoffe aus dem ver- seuchten Erdreich zu entfernen.
Es sind darüberhinaus auch sogenannte IN-SITU-Verfahren bekannt geworden, bei denen es nicht notwendig ist, das kontaminierte Erdreich, welches auch in beträcht- liehen Tiefen unterhalb eines sauberen Erdbodens liegen kann, auszugraben, um so eine Reinigung zugäng¬ lich zu machen.
Bei derartigen IN-SITU-Verfahren ist es bekannt, an der nicht-verseuchten Erdoberfläche einen Wasser- ström zu erzeugen, der über nicht-verseuchte Erd¬ schichten nach unten sickert und in die Kontaminierungs¬ linse (verseuchter Erdbereich) hineinsickert.
Auf diese Weise wurde die Kontaminierungslinse durch Einsickern von Frischwasser verdünnt, um so die Schadstoffe dazu zu bringen, sich mit dem Reinwasser zu vermischen. Es wurde dann dieses Mischwasser durch entsprechende - in die Kontaminierungslinsen abgesenkte - Entnahmebrunnen entnommen und einer Reinigung zugeführt. Hierbei war es bekannt, ver¬ schiedene Reinigungsverfahren anzuwenden, um das entnommene Mischwasser von den Schadstoffen zu be¬ freien. Es wurden Kiesfilter verwendet, Aktiv-Kohle¬ filter und dergleichen mehr.
Nachteil des bekannten IN-SITU-Verfahrens ist aller¬ dings, daß die Schadstoffe kaum oder nicht mobilisiert wurden, um sich mit dem Reinwasser zu vermischen. Dies gilt vor allem für Schwermetalle.
Im übrigen bestand der weitere Nachteil bei dem bekannten IN-SITU-Verfahren, da/9 das Mischwasser aus der Kontaminie¬ rungslinse ungesteuert nach unten in Richtung auf das Grundwasser abfloss, sich mit dem relativ sauberen Grundwasser vermischte und das Grundwasser vergiftete.
Als weiterer Nachteil ist zu erwähnen, άaß das Bodengefüge in nicht unerheblichem Umfang zerstört wird durch das Einbringen derartiger Injektionsspülungen, wobei sowohl der unbelastete Erdboden als auch der mit Giftstoffen belastete Erdboden in seinem Bodengefüge beeinträchtigt wird. Insbesondere, wenn Heisswasser injiziert wird, kommt es zu den erwähnten Bodenzerstörungen.
Es handelt sich also bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik um ein sogenanntes Nassklassierverfahren, bei dem es zu einer irreversiblen Zerstörung der Boden¬ schichten und Tonminerale und/oder zur Abtötung von wichtigen dekontaminierenden Bodenmikroorganismen kommt. Man hat es bisher also nicht vermocht, sich die ent¬ giftende Wirkung von Mikroorganismen zunutze zu machen, um eine Entgiftung verseuchter Böden, insbesondere von Schwermetallen, zu erreichen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung so weiterzubilden, da/9 bei Beibehaltung einer ungestörten Bodenstruktur ein wesentlich ver¬ besserter Entgiftungswirkungsgrad, insbesondere bei Schwermetallen, gewährleistet ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch ein Verfahren nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung ist ebenfalls als erfindungswesentlich beansprucht.
Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, da/9 nun oberhalb von im Erdboden lagernden Kontaminie- rungslinsen eine Anstaufläche oder Berieselungsfläche errichtet wird, auf der eine Bepflanzung errichtet oder erweitert wird. Ferner ist wesentlich, da/9 man stromabwärts eines Grundwasserstromes ein oder mehrere Entnahmebrunnen errichtet, aus denen das Grundwasser entnommen wird und zur Oberfläche gefördert wird. Ferner ist wesentlich, da/9 dieses geforderte Misch- wasser einer Reinigung unterzogen wird und da/3 das aus der Reinigungsstufe entnommene Wasser in einem Schönungsteich gestaut wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht also aus folgenden Verfahrensschritten: 1.Errichten einer Anstau- oder Berieselungsfläche oberhalb einer oder mehrerer Kontaminierungslinsen.
2.Berieseln der Geländeoberfläche, die belastet oder unbelastet sein kann, oberhalb der Kontaminierungslinsen, so da/9 das Wasser in die Kontaminierungslinse eindringt,
3. Versickerung des Mischwassers in den Grundwasserleiter,
4. Entnahme des Mischwassers aus dem Grundwasserleiter über ein oder mehrere Entnahmebrunnen,
5. Reinigung des Mischwassers durch ein oder mehrere Reinigungsvorrichtungen und Reinigungsstufen,
6. Aufstauen des gereinigten Wassers in einem Schönungs¬ teich und ggf. Zurückführung des Reinwassers auf die Anstau- oder Berieselungsfläche.
Versuche der Anmelder haben gezeigt, da/9 die Art und Anordnung der Bepflanzung auf der Anstaufläche wesentlich für den Wirkungsgrad der Dekontaminierung in der Kontami¬ nierungslinse ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, da/9 bestimmte Pflanzen, die im Bereich der Anstaufläche angepflanzt werden oder die bereits schon vorhanden sind, Eigenschaften haben, die dazu führen, da/9 insbesondere die Schwermetallablagerungen in den verseuchten Boden¬ schichten erleichtert in das eingeleitete Frischwasser übergehen, um so ein besser angereichertes Mischwasser zu bilden. Andererseits hat sich auch gezeigt, da/3 bestimmte Pflanzenarten geeignet sind, Schadstoffe über den Wurzelkörper in den Holzkörperbereich aufzunehmen, um die Schadstoffe zu binden. Bei Bleiablagerungen hat sich herausgestellt, da/9 das Pflanzen, z.B. kanadischer Holunder, geeignet ist, derartige Schwermetalle über den Wurzelbereich in den Holzkörper aufzunehmen. Im übrigen hat sich herausgestellt, da/3 z. B. japanischer Knöterich bestens geeignet ist, Kadmiumablagerungen über den Wurzelbereich in den Holzbereich einzulagern.
Es wird bei der vorliegenden Erfindung also bevorzugt, flachwurzelnde und tiefwurzelnde Pflanzen auf der Anstaufläche zu pflanzen, wobei nicht unbedingt der Wurzelbereich bis in die Kontaminierungslinse reichen mu/9; es wird aber bevorzugt, wenn auch tiefwurzelnde Pflanzen mit ihren Wurzelbereichen in die Kontaminie- rungslinsen hineinragen.
Im übrigen hat sich herausgestellt, daß die Pflanzen eine Veränderung des pH-Wertes im Boden bewirken, nämlich eine Verschiebung in den sauren Bereich er¬ reichen, so da/3 die Schadsubstanzen (auch leicht¬ flüchtige Stoffe) mobilisiert und der endgültigen Auswaschung zugeführt werden. Ebenso ist vorgesehen, da3 die Pflanzen einen Teil der Schadsubstanzen absor¬ bieren.
Dieses Konzept stellt ein ökologisch unbedenkliches Sanierungsprogramm dar, wobei weder Bodenschichten zerstört werden, noch ein nicht kontrollierbarer Eingriff auf Mikroorganismen stattfindet.
Die Sanierung erfolgt ohne chemischen oder thermischen Eingriff, das heisst, nach dieser Maßnahme ist der Boden nicht tot, sondern durch die oberflächennahe Belüftung macro- und microbiotisch hoch aktiviert.
Bei angrenzenden Bebauungen führt diese Art der Sanie- rung aus gründungstechnischer Sicht nicht zu Schäden an den Konstruktionen. Die Standsicherheit von Gebäuden wird nicht beeinträchtigt; dadurch entfällt eine Beweis¬ sicherung an den vorhandenen Bauten, weil keine Bauschäden auftreten.
Die vorgenannte Maßnahme der Ausschwemmung muß ergänzt werden durch die Bepflanzung mit speziell für die Schad¬ stoffaufnähme vorgesehenen Gehölzen und Stauden. Diese geben durch ihre Wurzeln Wasserstoffionen und organische Säuren ab, wodurch besonders die als lösliche Chelatkomplexe oder Ionen vorliegenden Schwermetalle pflanzenverfügbar gemacht werden. Es erfolgt eine Ab¬ lagerung der nun pflanzenverfügbaren Schwermetalle in den Vakuolen (Hohlräume) , bei Stauden vorwiegend im Stengelbereich. Diese können als nun kontaminiertes Gut nach der Aberntung entsorgt werden.
Bei Gehölzen erfolgt eine dauerhafte Einlagerung der Schadstoffe vorwiegend im Holzkörper, so daß ein Ver- bleiben der Gehölze am Standort als problemlos anzu¬ sehen ist. Sie können somit z. B. in die Entstehung neuer Landschaftsschutz- und Naherholungsgebiete ein¬ gebunden werden. Auch eine spätere Nutzung der Hölzer für den Baubereich ist unbedenklich.
Es wird bei der Erfindung bevorzugt, wenn eine Anstau¬ fläche erzeugt wird, die durch einen ringsumlaufenden Wall begrenzt ist. Dieser Wall hat bevorzugt eine Höhe von etwa 60 cm, um einen Wasserspiegel auf der Anstauflä- ehe von etwa 15 cm zu erreichen.
Statt der Errichtung einer Anstaufläche sieht eine andere Ausführungsform der Erfindung vor, eine gewisse Fläche, die in ihrer Größenausdehnung der Anstaufläche entspricht, zu berieseln. Auch auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß Frischwasser von oben her über die obe¬ ren, kontaminierten oder auch nicht-kontaminierten Erdschichten in die darunter lagernden Kontaminierungslin¬ sen einsickert.
In der folgenden Beschreibung wird aus Vereinfachungs¬ gründen von .einer Anstaufläche ausgegangen.
Um eine optimale Bepflanzung einer Anstaufläche zu erreichen, wird es bevorzugt, wenn im Bereich der Anstauflächen sogenannte Rigolen errichtet werden, welches verteilte Mulden sind, die in Form von halboffenen Kanälen die Anstaufläche durchziehen, um möglichst das Wasser der Anstaufläche in diesen Rigolen zu konzentrieren, um nicht das Wurzelwachstum der dort angepflanzten
Pflanzen durch den zyklischen Wasserstau zu beeinträchti¬ gen.
Es wird ferner bevorzugt, wenn im Bereich der Anstau- fläche mehrere Belüftungsrohre zur Aktivierung des
Wurzelwachstums in den Erdboden getrieben werden, wobei die Belüftungsrohre unterschiedliche Tiefen in den unbelasteten Erdboden eingetrieben werden, wobei keines der Belüftungsrohre direkt in die Kontaminierungslinse münden sollte.
Um einen unkontrollierten Abfluss des mit Schadstoffen verschmutzten Grundwasserleiters zu vermeiden, wird es ferner bevorzugt, den Grundwasserleiter stromabwärts des Grundwasserstromes unterhalb der Anstaufläche kontrolliert zu entnehmen. Um einen Abfluß zu vermeiden, ist es in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, daß bodenflexible Trenninjektionen in das Erdreich eingebracht werden, die so tief reichen müssen, daß sie in den Grundwasserleiter hineinreichen und das Grundwasser mindestens teilweise aufstauen.
Hierbei wird dann stromaufwärts der bodenflexiblen Trenninjektion ein oder mehrere Entnahmebrunnen angelegt, über welche das verschmutzte Grundwasser zur Oberfläche gefördert wird.
Statt einer bodenflexiblen Trenninjektion können auch andere Stauverfahren für den Grundwasserleiter ver- wendet werden, wie z.B. das Eintreiben von Spundwänden, Dichtungsschürzen und Schlitzwänden, die mechanisch von der Erdoberfläche her bis in den Grundwasserbereieh in den Erdboden eingetrieben werden können.
Das aus dem Entnahmebrunnen entnommene Mischwasser wird dann speziellen Filterverfahren unterworfen, wobei bei diesen Filterverfahren wesentlich ist, daß Filter verwendet werden, mit denen auch Schwermetalle absorbiert werden können.
Das aus der Filtervorrichtung entnommene Wasser wird dann in einen Schönungsteich geleitet, wo das Wasser lagert. Aus diesem Schönungsteich kann das Reinwasser zur Weiterverwendung entnommen werden oder es kann auch im Kreislauf wieder auf die Anstaufläche zurück¬ geführt werden, um so ein Vielfaches Durchlaufen der Reinigungskette zu gewährleisten.
Insgesamt kann die erfindungsge ässe Technologie wie folgt beschrieben werden:
Das kontaminierte Gelände wird zu einer Anstaufläche rigolenartig modelliert und mit einem Wall zu dem um¬ liegenden Gelände hin abgegrenzt. Für die durch Bohraufschlüsse gewonnenen chemischen Untersuchungsergebnisse werden spezielle Pflanzen¬ gruppen ausgesucht und landschaftsgerecht auf dem zu dekontaminierenden Gelände gepflanzt.
Für die für das Anstau- und Ausschwemmverfahren benö¬ tigte Wassermenge reicht eine anzulegende Teichfläche in der Größe von nur 6% der gesamten zu kontaminierten Fläche völlig aus.
Aus dem Teich wird das Wasser auf die Fläche gepumpt und angestaut. Durch die Versickerung des Wassers werden die Schadstoffe mobilisiert und in das Grundwasser einge¬ leitet. Um ein unkontrolliertes Ausbreiten der Schadstoffe zu verhindern, wird in der Fließrichtung des Grundwassers eine Unterbrechung in Form einer im STRIKE oder Hydro- fräsverfahren eingebrachte Injektionswand bewirkt, wobei dennoch eine Bodenbewegungsflexibilität gewähr¬ leistet bleibt. Unmittelbar vor der Injektionswand wird das kontaminierte Wasser aus Brunnen zur natürlichen Filtrierung in einen Filtergraben gepumpt und in direkter Anbindung an einen sogenannten Schönungsteich geleitet.
Nur ein schneller Durchfluß des Anstauwassers dekontami¬ niert den Boden in kurzen Zeiträumen, was bei sandigen Böden kein Problem darstellt. Die notwendige Erhöhung der Durchfließgeschwindigkeit bei bindigen Böden erfolgt durch den entstehenden Unterdruck beim Absaugen des Grundwasserhorizonts, so daß das Wasser von oben nach unten abgezogen wird.
Der vorgenannte Filtergraben bildet das Kernstück des Sanierungskonzeptes. Er besteht aus mehreren Kies- und Adsorberschichten sowie einer dichten Bepflanzung der obersten Kiesschicht mit schadstoffaufnahmefähigen Pflanzen z.B.Phragmites- und Typha-Arten. Der direkt angrenzende Schönungsteich ist ausgekleidet mit einer dünnen Schicht aus Kies und Sand.
Das gesäuberte Wasser aus dem Schönungsteich wird zyklisch für. weitere Anstauprozesse wiederverwendet, wodurch aufgrund der Wasserhaltung hydraulische Gefälle vermieden werden. Verdunstetes Wasser wird zum einen durch Niederschläge, zum anderen aus dem zulaufenden
Grundwasser ausgeglichen. Die bei starken Niederschlägen oder bei Schneeschmelze entstehenden überschüssigen Wassermassen, werden aus dem Schönungsteich in einen mit Schilf bewachsenen Versickerungsgraben geleitet.
Der durch das Anstau- und Ausschwemmverfahren verdichtete Boden wird mit mehreren oberflächigen Belüftungspegeln gelockert. Hiermit wird die oberflächige, natürliche Durchlässigkeit wiederhergestellt. Die dabei eingebrachte Luft fördert das Wurzelwachstum und die Schadstoffaufnahme- bereitschaft der Pflanzen sowie eine verstärkte Aktivität der Bodenbakterien.
Es werden so auch die elektrochemischen Verhältnisse wieder hergestellt.
Die vorab für Bodenuntersuchungen eingebrachten Bohrungen und Pegel sind als analytische Grundwassermessteilen weiter zu nutzen. Eine weitere Meßstelle ist die Entnahmestelle im Schönungsteich zur Anstaufläche hin. Somit liegen Wasseruntersuchungen von Oberström und Unterstrom der Verdachtsfläche vor.
Entspricht der indikative Wert im Schönungsteich nicht dem Referenzwert, wird automatisch eine direkte Einleitung des im Schönungsteich befindlichen Wassers im Filtergraben vorgenommen, um eine neuerliche Akkumulierung auszuschließen.
Das durch das Auswaschverfahren gesättigte, kontaminierte Filtergut ist auf einer Sondermülldeponie zu entsorgen oder im ON-SITE-Vefahren wieder aufzubereiten.
Kontaminiertes Pflanzenmaterial wird - wie vorab schon beschrieben - entsorgt.
Dieses vorgestellte Konzept bietet eine auf Dauer gesehene sichere praktikable Lösung des vorliegenden Problems einer jahrzehntelang verseuchten Lebensgrundlage.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offen¬ barten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen: Figur 1: schematisiert in Draufsicht eine Vorrichtung nach der Erfindung,
Figur 2: schematisiert einen Schnitt in Richtung der Linie II-II in Figur 1,
Figur 3: ein.vergrößerter Schnitt durch den Filter¬ graben,
Figur 4: ein Schnitt durch den Schönungsteich.
Zur Dekontaminierung von mehreren in einem unbelasteten Erdboden lagernden Kontaminierungslinsen 33,34 wird gemäss den Figuren 1 und 2 auf der Erdoberfläche eine Anstaufläche 1 erzeugt, die durch einen umlaufenden Wall 2 definiert ist. Der Wall hat eine Höhe von etwa 60 cm.
Im Bereich dieser Anstaufläche 1 werden Rigolen 24 errichtet, welches niedrige, halboffene Gräben sind, die sich gemäss Figur 1 in paralleler Anordnung und in gegenseitigem Abstand zueinander erstrecken.
Der Grundwasserstrom 3 kann hierbei parallel zur Längsachse der Rigolen 24 verlaufen oder auch in einem anderen beliebigen Winkel hierzu.
Auf der Anstaufläche l wird nun eine Bepflanzung 35 gerichtet, die bevorzugt aus den vorher erwähnten Pflanzen besteht, wobei auch Bäume, Büsche, Gras und Stauden verwendet werden.
Im Bereich der Anstaufläche 1 werden eine Reihe von Lüftungsrohren 25 in das unbelastete Erdreich einge- trieben, um ein ungestörtes Wurzelwachstum der im Wasser stehenden Bepflanzung 35 zu gewährleisten.
Stromabwärts des Grundwasserstromes 3 wird bevorzugt eine bodenflexible Trenninjektion in Form einer Dich- tungsschürze 4 in den Erdboden eingetrieben, wobei die Unterkante der Dichtungsschürze 4 unterhalb des niedrigsten Grundwasserpegels liegen soll.
Es kommt hierbei zu einer Aufstauung des Grundwassers und stromaufwärts der Dichtungsschürze 4 werden nun eine Reihe von Entnahmebrunnen 27 errichtet, die in den Grundwasserstrom 3 reichen müssen.
Das Wasser der Anstaufläche 1 sickert nun in Pfeil- richtung 37 nach unten und dringt in die Kontaminie- rungslinsen 33,34 ein, wo es gemäss den obenstehend erläuterten Maßnahmen zu einer optimalen Auswaschung von Schadstoffen kommt, so daß das aus der Kontaminie¬ rungslinse 33,34 nach unten abfließende Mischwasser 36 mit Schadstoffen angereichert ist. Dieses Misch¬ wasser 36 wird von den Entnahmebrunnen 37 nach oben gefördert. Die Förderung erfolgt über mehrere Rohr¬ leitungen 29,30, welches das Wasser schließlich in einen Filtergraben 9 einleiten. Hier erfolgt die Ein- leitung in ein am Boden des Filtergrabens 9 verlegtes Drainagerohr 17. Das Mischwasser tritt aus den Schlitzen des Drainagerohres 17 radial nach aussen und tritt in eine erste Filterkiesschicht 16 ein, wo eine Grobreinigung stattfindet. Danach gelangt es in eine Filtersandschicht 18 und danach in eine Ad- sorberschicht 19, die je nach Schadstoffanfall entsprechend ausgebildet ist.
Handelt es sich beispielsweise um die Entfernung von Schwermetallen, dann ist die Adsorberschicht geeignet, entsprechende Schwermetalle aufzunehmen. Sollen leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe aufgenommen werden, dann ist beispielsweise die Adsorberschicht als Aktivkohleschicht ausgebildet.
Nach dem Durchtritt durch die Adsorberschicht 19 gelangt das Wasser in eine weitere Filtersandschicht 18 und danach in eine weitere Filterkiesschicht 16. Die Strömungsrichtung des aus dem Drainagerohr 17 austretenden Mischwassers ist also in Pfeilrichtung 38 nach oben gerichtet.
Wichtig ist, daß auch der Filtergraben mit entsprechenden Sumpf- und Wasserpflanzen 21 bepflanzt ist, um auch hier die wichtige entgiftende Wirkung der Sumpf- und Wasserpflanzen nach dem Wurzelraumverfahren zu nutzen.
Die auf dem Filtergraben angepflanzten Sumpf- und Wasserpflanzen 21 dienen also der weiteren Reinigung des Wassers im Filtergraben. Das in dem Filtergraben nach oben steigende Wasser fließt dann in Pfeilrichtung 22 über eine Überlaufschwelle 14 in einen daneben angeschlossenen Schönungsteich 8. Hierbei kann anstatt der Überlaufschwelle 14 noch eine räumliche Trennung von Filtergraben 9 und Schönungsteich 8 vorliegen. In diesem Fall wird das an die Oberfläche des Filter¬ grabens gelangende Reinwasser mit Pumpen und über Rohr¬ leitungen in den Schönungsteich 8 eingeleitet. Im Schönungsteich wird das Reinwasser 12 aufgestaut.
Es kann im Schönungsteich eine Schwelle 11 angeordnet werden, welche einen Pumpensumpf 10 definiert, aus dem das Reinwasser mit Hilfe einer Pumpe 7 wieder entnommen wird, um über eine Rohrleitung 6 wieder in die Anstaufläche 1 in den Pfeilrichtungen 23 ein- geleitet zu werden. Soll das Wasser aus dem Schönungsteich 8 aber noch einen gewissen unerwünschten Verschmutzungsgrad auf¬ weisen, dann ist es vorgesehen, daß über einen Abzweig 32 dieses Wasser wieder in das Drainagerohr 17 des Filtergrabens 9 eingeleitet wird, um eine erneute Reinigung zu. durchlaufen.
Der Filtergraben 9 und der Schönungsteich 8 weisen eine wasserdichte Auskleidung 15 auf, die z.B. aus einer PE-Folie bestehen kann.
Oberhalb der Adsorber-Schicht 19 ist eine Wurzelschutz¬ schicht 20 angeordnet, um zu vermeiden, daß die Wurzeln der Sumpf- und Wasserpflanzen 21 in die Adsorberschicht 19 eindringen.
Im Bereich der Anstaufläche 1 können ein oder mehrere Kontrollrohre 26 eingebracht werden, deren Ende in den Grundwasserstrom reichen, um den Grundwasserstand zu messen und die Fließrichtung des Grundwasser¬ stromes 3 zu bestimmen. Außerdem können über das Kontrollrohr 26 Wasserproben entnommen werden, wobei das austretende Mischwasser 36 analysiert werden kann.
Das Mischwasser wird aus dem Entnahmebrunnen 27 mit Hilfe von Tauchpumpen 28 entnommen.
Auf der Anstaufläche 1 lagert also immer reines oder gesäubertes Anstauwasser 5, welches erst durch
Eindringen in die Kontaminierungslinsen 33,34 in das Mischwasser 36 übergeführt wird.
Mit dem erfindungsgemässen Konzept wird also erstmals die biologisch wirksame Entgiftungskraft von Pflanzen zunutze gemacht, Schadstoffe aus dem Boden auszutragen. Statt des beschriebenen Filtergrabens 9 können auch andere Filtervorrichtungen verwendet werden, wie z.B. oberirdisch errichtete Filterbehälter, in denen entsprechende Filtervorrichtungen angeordnet sind.
Statt der Errichtung einer Anstaufläche - die vorstehend beschrieben wurde - ist es auch möglich, die der Anstau¬ fläche entsprechende Fläche fortlaufend zu berieseln, um ebenso ein Eindringen von Wasser in den Pfeilrichtungen 37 auf die Kontaminierungslinsen 33,34 zu ermöglichen.
Anstatt des hier beschriebenen Schönungsteichs 8 kann das Reinwasser aus dem Filtergraben 9 sofort entnommen werden.
Der Schönungsteich 8 dient lediglich als Wasserreservoir, um dafür zu sorgen, daß die Anstaufläche nur in regel- mässigen Abständen mit Anstauwasser 5 geflutet wird; die Flutungszyklen richten sich nach der Art und Boden¬ beschaffenheit des Erdbodens und nach der Art der Pflan¬ zung 35.
Es kommt also zu einer zyklischen Überflutung der Anstau- fläche 1 mit Anstauwasser 5.
Zeichnungs-Legende
1 Anstaufläche 26 Kontrollrohr
2 Wall 27 Entnahmebrunnen
3 Grundwasserstrom 28 Tauchpumpe
4 Dichtungsschürze 29 Rohrleitung
5 Anstauwasser 30 Rohrleitung
6 Rohrleitung
7 Pumpe 32 Abzweig
8 Schönungsteich 33 Kontaminierungs
9 Filtergraben 34 II
10 Pumpensumpf 35 Bepflanzung
11 Schwelle 36 Mischwasser
12 Reinwasser 37 Pfeilrichtung
13 38 Pfeilrichtung
14 Überlaufschwelle
15 Auskleidung
16 Filterkiesschicht
17 Drainagerohr
18 Filtersandschicht
19 Adsorber-Schicht
20 Wurzelschutzschicht
21 Sumpf- und Wasserpflanzen
22 Pfeilrichtung
23 Pfeilrichtung
24 Rigole
25 Belüftungsrohr

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Entgiftung kontaminierter Böden, bei der die Kontaminierungslinse ausgewaschen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf die obere Erdschicht oberhalb der im Erdbereich liegenden Kontaminierungslinse (33,34) eine Berieselung und/oder
Aufstauung mit Wasser erfolgt, daß das durch die Kontami¬ nierungslinse (33,34) hindurchgedrungene Wasser aus einem Entnahmebrunnen (27) im Grundwasserström (3) als Misch¬ wasser (36) entnommen wird, daß das Mischwasser (36) einer Filterung und Reinigung unterzogen wird und daß das gereinigte Wasser in einem Schönungsteich (8) aufge¬ staut wird, wobei dieser Prozeß fortgeführt wird, bis die Kontaminierungslinse (33,34) entgiftet ist.
2. Verfahren zur Entgiftung kontaminierter Böden nach Anspruch l, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anstaufläche (1) mit flachwurzelnden und/oder tiefwurzelnden Pflanzen bepflanzt wird, die in der Lage sind, die Giftstoffe aus dem Boden zu mobilisieren und absorbieren, wobei die tiefwurzelnden Pflanzen vorzugsweise die Kontaminierungslinse (33,34) erreichen.
3. Verfahren zur Entgiftung kontaminierter Böden nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß die Anstaufläche (l) von Rigolen (24) durchzo¬ gen wird.
4. Verfahren zur Entgiftung kontaminierter Böden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anstaufläche (1) zyklisch mit dem Wasser aus dem Schönungsteich (8) berieselt und/oder aufgestaut wird.
5. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden, bei der die Kontaminierungslinse ausgewaschen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß oberhalb der Kontaminierungslinsen (33,34) eine Anstau¬ fläche (1) , die mindestens der Größe der Kontaminierungs- linse (33,34) entspricht, abgegrenzt ist, daß sich unterhalb eines unter der Kontaminierungslinse (33,34) befindlichen Grundwasserstromes (3) mindestens ein Entnahmebrunnen (27) stromabwärts befindet, daß dem Entnahmebrunnen (27) eine Reinigungsanlage nachgeordnet ist, der ein Schönungsteich (8) zugeordnet ist.
6. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Reinigungsanlage aus einem Filtergraben (9) besteht, der aus mehreren Kies- und
Absorberschichten (18) , sowie einer dichten Bepflanzung von Schadstoffaufnahmefähigen Pflanzen, z.B. Phragmites- und Typha-Arten gebildet ist.
7. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Anstaufläche (1) durch einen Wall (2) abgegrenzt ist.
8. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anstaufläche (1) mit einer Bepflanzung (35) Schadstoffsammelnder Pflanzen versehen ist, die vorzugsweise durch Rigolen (24) vonein- ander getrennt sind.
9. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die unbelastete Erd- schicht über der Kontaminierungslinse (33,34) Belüftungs¬ rohre (25) enthält.
10. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß stromabwärts des
GrundwasserStromes (3) hinter dem Entnahmebrunnen (27) bodenflexible Trenninjektionen bis in oder unter den Grundwasserleiter zur Verhinderung der Schadstoffausbrei¬ tung im Grundwasser vorgesehen ist.
11. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß zum Stauen des Grundwassers und zur Verhinderung der Schadstoffausbreitung im Grundwasser Spundwände, Dichtungsschürzen (4) oder Schlitzwände im Grundwasserstrom (3) vorhanden sind.
12. Vorrichtung zur Entgiftung kontaminierter Böden nach einem der Ansprüche 5 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verhältnis zwi¬ schen der Größe der Anstaufläche (1) und der Fläche des Schönungsteiches (8) etwa 100:6 beträgt.
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