| 1. | Verfahren zur flüssigkeitsgestützten Herstellung eines permeablen Reaktorraumes (12) im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei a) der Reaktorraum (12) mit Reaktormaterial (11) gefüllt wird und sich b) die Stützflüssigkeit (8) nach einer gewissen Zeit auflöst oder mikrobiell abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß c) die Stützflüssigkeit (8) aus der Lösung eines kationischen oder anionischen Poly mers in Wasser gebildet wird und d) das Reaktormaterial (11) zusammen mit der Stützflüssigkeit (8) oder e) nachträglich in die bereits eingebrachte Stützflüssigkeit (8) eingebracht wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit (8) keine Fließgrenze aufweist. |
| 3. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz flüssigkeit (8) keinen Filterkuchen bildet. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz flüssigkeit durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen (14) abbaubar ist.. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Stütz flüssigkeit (8) durch die Tätigkeit spezieller, auf die Stützflüssigkeit (8) abgestimmter Mikroorganismen (14a) abbaubar ist. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen (14a) der Stützflüssigkeit (8) während oder nach Erstellen des Reak torraumes (12) zugegeben werden. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz flüssigkeit (8) durch Zugabe mittels wenigstens einer chemischen Substanz (15) abbau bar ist. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die che mische Substanz (15) oder die chemischen Substanzen (15) der Stützflüssigkeit (8) wäh rend oder nach Erstellen des Reaktorraumes (12) zugegeben werden. |
| 9. | Verfahren zur Herstellung eines permeablen Reaktorraumes (12) im Boden zur Rei nigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei a) der Reaktorraum (12) mit Reaktormaterial (11) gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß b) das Reaktormaterial (11) zusammen mit einer Trägerflüssigkeit (19) mit einem In jektionsverfahren in den Boden eingebracht wird. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trägerflüssigkeit (19) nach einer gewissen Zeit auflöst oder mikrobiell abgebaut wird und daß die Träger fliissigkeit (19) aus der Lösung eines kationischen oder anionischen Polymers in Wasser gebildet wird. |
| 11. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) keine Fließgrenze besitzt. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) keinen Filterkuchen bildet. |
| 13. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroor ganismen (14) abgebaut wird. |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) durch die Tätigkeit spezieller, auf die Trägerflüssigkeit (19) abge stimmter Mikroorganismen (14a) abgebaut wird. |
| 15. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen (14a) der Trägerflüssigkeit (19) während oder nach der Aufbe reitung der Trägerflüssigkeit (19) zugegeben werden. |
| 16. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit (19) durch Zugabe mittels wenigstens einer chemischer Substanz (15) abbaubar ist. |
| 17. | Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10 undl6, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Substanz (15) oder die chemischen Substanzen (15) der Trägerflüssigkeit (19) während oder nach der Aufbereitung der Trägerflüssigkeit (19) zugegeben werden. |
| 18. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der permeable Reaktorraum (12) im Boden als permeable Reaktionswand über die gesamte Breite und Tiefe der Grundwasserkontamination ausgebildet wird. |
| 19. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis17, dadurch gekennzeichnet, daß der permeable Reaktorraum (12) im Boden als Teil eines passiven Grundwassersanierungs systems bestehend aus undurchlässigen Sperrwänden und durchlässigen Öffnungen in den Sperrwänden ausgebildet wird. |
Die Erfindung befaßt sich mit der passiven unterirdischen Reinigung von fließendem Grundwasser in situ, welches durch technische oder Umwelteinflüsse mit organischen oder anorganischen Schadstoffen verunreinigt worden ist. Passive Sanierungsverfahren, die die natürlich gegebenen Grundwasserströmungsverhältnisse ausnutzen, zeichnen sich im Gegensatz zu den sogenannten aktiven Sanierungsverfahren dadurch aus, daß die im Grundwasser vorhandenen Schadstoffe durch geeignete Maßnahmen in situ, also an Ort und Stelle im Aquifer selbst abgebaut werden. Diese Verfahrensweise bedingt geringere Unterhaltungskosten als bei aktiven Sanierungsverfahren, da diese unter Um- ständen je nach angetroffenem Schadstoffspektrum über lange Zeiträume betrieben wer- den müssen.
Bei der passiven Sanierung durch eine permeable Reaktionswand wird ein durchlässi- ger, mit aktivem Reaktormaterial gefüllter Reaktorraum senkrecht zur Grundwasser- fließrichtung über die gesamte Breite und Tiefe der Grundwasserkontamination herge- stellt. In diesem Reaktorraum erfolgen die spezifischen Abbaureaktionen. Aus der DE 44 31 331 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von mit Schadstoff kontaminiertem Grundwasser bekannt, bei dem eine wasserdurchlässige Filterwand im Boden errrichtet wird. Diese Filterwand besteht aus neben-oder übereinandergestapel- ten, das Filtermaterial enthaltenden Kassetten zwischen zwei geschlitzen Spundwänden.
Zur Herstellung des Reaktorraumes im Boden muß eine offene Baugrube hergestellt werden.
Dieses Verfahren besitzt nun mehrere Nachteile. Zum einen ist die Erstellung des Re- aktorraumes im Boden innerhalb einer geschlossenen Baugrube langwierig und deshalb mit hohen Kosten für die Bauausführung und die Wasserhaltung verbunden. Außerdem
muß die seitliche Begrenzung einer solchen offenen Baugrube aus statischen Gründen mit einer Abstützung versehen werden, um ein Einstürzen zu verhindern. Nach Einfül- len des Reaktormaterials oder Einbringen von Behältern, die mit Reaktormaterial gefüllt sind, muß der Arbeitsraum wieder mit durchlässigem, unkontaminiertem Bodenmaterial gefüllt werden.
In der EP 0 639 157 B l wird eine weitere Möglichkeit beschrieben, einen Behälter zur Aufnahme des Reaktormaterials in den Boden zu bringen. Dabei wird ein Graben aus- gehoben, der mit löslichem Schlamm gefüllt ist. Der Behälter wird in den löslichen Schlamm abgesenkt und sinkt auf den Boden des Grabens. Das Reaktormaterial wird in den Behälter gefüllt und sinkt ebenfalls nach unten. Nach einer gewissen Zeit ver- schwindet der Schlamm, indem er sich auflöst oder durch mikrobielle Prozesse abge- baut wird und somit den Behälter mit dem Reaktormaterial im Boden zurückläßt.
Der oben genannte Stand der Technik für die Herstellung eines Reaktorraums im Boden besitzt ebenfalls verschiedene Nachteile. Zum einen stellt es einen erhöhten bautechni- schen Aufwand dar, das Reaktormaterial in ein Behältnis einzufüllen, welches zuvor in den Boden gebracht werden muß. Zum anderen wird ein löslicher Schlamm verwendet, das heißt, ein aus Flüssigkeit und feinen Feststoffteilchen bestehendes System. Diese Feststoffteilchen können zwar auflösbar oder durch mikrobielle Prozesse abbaubar sein, allerdings besteht die Gefahr, daß es zu einer Verklebung oder Verklumpung im Poren- raum des umgebenden Bodens kommt, bevor der Schlamm abgebaut werden kann. Da- durch wird der freie Durchfluß des kontaminierten Wassers durch den Reaktorraum behindert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere die flüssigkeitsgestützte Herstellung eines per- meablen Reaktorraumes im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ erlaubt, wobei zum einen die Vorteile von flüssigkeitsgestützen Herstellverfahren genutzt werden, ohne eine feststoffhaltige Suspension zu verwenden, und außerdem ein
einfaches Einbringen von Reaktormaterial in den Reaktorraum ermöglicht wird, ohne daß ein Behältnis in den Reaktorraum eingebracht werden muß.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die kennzeich- nenden Merkmale des Patentanspruchs l. Danach wird die Stützflüssigkeit aus der Lö- sung eines kationischen oder anionischen Polymers in Wasser gebildet und das Reak- tormaterial wird zusammen mit der Stützflüssigkeit oder nachträglich in die bereits ein- gebrachte Stützflüssigkeit eingebracht.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß sich die Vorteile von flüssigkeitsgestützten Herstellverfahren zur Schaffung eines Reaktorraumes im Boden nutzen lassen, wenn man eine Polymerstützflüssigkeit verwendet und das Reaktormaterial zusammen mit dieser oder nachträglich in die bereits eingebrachte Stützflüssigkeit einbringt.
Nach der Erfindung ist es möglich, eine Stützflüssigkeit zu verwenden, die keine Fließ- grenze besitzt und keinen Filterkuchen bildet. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Teil der Stützflüssigkeit, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials in den angrenzenden Porenraum verdrängt wird, durch die Tätig- keit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen abgebaut wird. Vorzugsweise kann der Abbau der Stützflüssigkeit im Boden durch die Tätigkeit spezieller, auf die Stützflüssigkeit abgestimmter Mikroorganismen erfolgen. Vorteilhafterweise werden die Mikroorganismen der Stützflüssigkeit während oder nach Erstellen des Reaktorrau- mes zugegeben. Es ist weiterhin möglich, die Mikroorganismen demjenigen Teil der Stützflüssigkeit zuzugeben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Ober- fläche des Reaktorraums austritt und in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesam- melt wird. Der mikrobielle Abbau kann je nach den angetroffenen örtlichen Verhältnis- sen im aeroben oder im anaeroben Milieu vonstatten gehen.
Es besteht außerdem die Möglichkeit, den Abbau der Stützflüssigkeit dadurch zu errei- chen, daß man der Stützflüssigkeit eine oder mehrere chemische Substanzen während oder nach Erstellen des Reaktorraumes beifügt. Vorzugsweise wird man die chemische Substanz oder die chemischen Substanzen demjenigen Teil der Stützflüssigkeit zuge-
ben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Oberfläche des Reaktor- raums austritt und in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesammelt wird.
Besonders hervorgehoben sei die Möglichkeit, den Reaktorraum mithilfe verschiedener Verfahren aus dem Spezialtiefbau zu erstellen. So kann der Reaktorraum mittels des Schlitzwandverfahrens erstellt werden, wobei entweder eine Schlitzwandfräse, ein Schlitzwandgreifer oder ein Tieflöffel oder eine Kombination dieser Werkzeuge ver- wendet wird. Es ist ebenso möglich, den permeable Reaktorraum als überschnittene Bohrpfahlwand auszuführen, wobei zur Erstellung ein Drehbohrgerät verwendet wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines permeablen Reaktorraums im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ, wobei der Reaktorraum mit Re- aktormaterial gefüllt wird, besteht darin, daß das Reaktormaterial zusammen mit einer Trägerflüssigkeit mit einem Injektionsverfahren in den Boden eingebracht wird. Dabei löst sich die Trägerflüssigkeit nach einer gewissen Zeit auf oder wird mikrobiell abge- baut und wird aus der Lösung eines kationischen oder anoinischen Polymers in Wasser gebildet.
Nach der Erfindung ist es möglich, eine Trägerflüssigkeit zu verwenden, die keine Fließgrenze besitzt und keinen Filterkuchen bildet. Eine weitere vorteilhafte Ausgestal- tung der Erfindung besteht darin, daß der Teil der Trägerflüssigkeit, der nach dem Ein- bringen des Reaktormaterials in den angrenzenden Porenraum verdrängt wird, durch die Tätigkeit ubiquitär im Boden vorkommender Mikroorganismen abgebaut wird. Vor- zugsweise kann der Abbau der Trägerflüssigkeit im Boden durch die Tätigkeit speziel- ler, auf die Trägerflüssigkeit abgestimmter Mikroorganismen erfolgen. Vorteilhafter- weise werden die Mikroorganismen der Trägerflüssigkeit während oder nach Erstellen des Reaktorraumes zugegeben. Es ist weiterhin möglich, die Mikroorganismen demje- nigen Teil der Trägerflüssigkeit zuzugeben, der nach dem Einbringen des Reaktormate- rials an der Oberfläche des Reaktorraums austritt und in einem gesonderten Reaktions- behältnis gesammelt wird. Der mikrobielle Abbau kann je nach den angetroffenen örtli- chen Verhältnissen im aeroben oder im anaeroben Milieu vonstatten gehen.
Es besteht außerdem die Möglichkeit, den Abbau der Trägerflüssigkeit dadurch zu er- reichen, daß man der Trägerflüssigkeit eine oder mehrere chemische Substanzen wäh- rend oder nach Erstellen des Reaktorraumes beifügt. Vorzugsweise wird man die chemi- sche Substanz oder die chemischen Substanzen demjenigen Teil der Trägerflüssigkeit zugeben, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials an der Oberfläche des Reaktor- raums austritt und in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesammelt wird.
Die Trägerflüssigkeit wird vorteilhafterweise mithilfe des Düsenstrahlverfahrens in den Boden eingebracht, wobei verschiedene Verfahrensvarianten möglich sind. So kann z. B. ein Einfach-Düsengestänge mit einer oder mehreren Düsöffnungen, ein Zweifach- Düsengestänge mit 2 Kanälen oder ein Dreifach-Düsengestänge mit drei Kanälen ver- wendet werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann der nach der Erfindung hergestellte Reaktorraum im Boden sowohl als eine permeable Reaktionswand, die sich über die gesamte Länge und Breite der Grundwasserkontamination erstreckt, als auch als Teil eines passiven Sanierungssystems, das aus undurchlässigen Sperrwänden und durchlässigen Öffnungen in den Sperrwänden besteht, ausgebildet werden.
Wie bereits eingangs erwähnt, können zur flüssigkeitsgestützen Herstellung eines per- meablen Reaktorraumes im Boden zur Reinigung kontaminierter Grundwasserströme in situ verschiedene Verfahrensvarianten eingesetzt werden. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszuge- stalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachge- ordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von vier Ausfüh- rungsbeispielen der Erfindung verwiesen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevor- zugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In Fig. 1 wird zunächst die Ausgangssituation dargestellt, bei der die von einem Scha- densherd 6 ausgehende, sich entlang der Grundwasserfließrichtung 5 ausbreitende Grundwasserkontamination 6a mithilfe eines in einen Reaktorraum 12 eingefüllten Re-
aktormaterials 11 in situ abgebaut wird. Der Reaktorraum 12 kann sich von der Gelän- deoberkante 1 bis zu einer wasserundurchlässigen Bodenschicht 13 erstrecken, die den Grundwasserkörper 4 an der Grundwassersohle 3 begrenzt. Der Grundwasserspiegel 9 befindet sich unterhalb der Geländeoberkante 1 in einer wasserdurchlässigen Boden- schicht 2. Der Reaktorraum 12 wird von der Geländeoberkante 1 aus mithilfe eines flüs- sigkeitsgestützen Bauverfahrens unter Verwendung einer Stützflüssigkeit 8 erstellt. Das Reaktormaterial 11 wird mithilfe eines Füllrohrs 10 in den Reaktorraum 12 eingebracht.
In Fig. 2 wird ein möglicher Verfahrensablauf für die flüssigkeitsgestützte Herstellung eines Reaktorraums 12 erläutert. Zunächst werden mithilfe einer Schlitzwandfräse 16 einzelne Primärlamellen 17 erstellt, wobei aber auch andere in der Tiefbautechnik be- kannte Werkzeuge wie z. B. Schlitzwandgreifer oder Tieflöffel verwendet werden kön- nen. Alternativ ist auch die Ausführung als überschnittene Bohrpfahlwand möglich. Zur Stützung wird eine Stützflüssigkeit 8 aus Polymeren verwendet. Sind die Primarlamel- len 17 erstellt, so wird das Reaktormaterial 11 mithilfe eines Füllrohrs 10 in den Reak- torraum 12 eingebracht. Das Reaktormaterial 11 verdrängt die Stützflüssigkeit 8 in den Porenraum des angrenzenden Grundwasserkörpers 4. Dort wird sie durch die ubiquitär im Boden vorkommenden Mikroorganismen 14 abgebaut. Nach Verfüllung der Primär- lamellen 17 werden die Sekundärlamellen 18 hergestellt und ebenfalls mit Reaktormate- rial 11 gefüllt.
Fig. 3 stellt eine weitere Verfahrensmöglichkeit dar. Dabei werden durch das Füllrohr 10 für das Einbringen des Reaktormaterials 11 oder durch ein zusätzliches Füllrohr auf die Stützflüssigkeit 8 abgestimmte Mikroorganismen 14a oder eine oder mehrere che- mische Substanzen 15 zum Abbau der Stützflüssigkeit 8 eingegeben. Die Eingabe er- folgt gleichzeitig zu der Eingabe des Reaktormaterials 11 in den Reaktorraum 12. Alter- nativ zu dieser Vorgehensweise kann derjenige Teil der Stützflüssigkeit 8, der nach dem Einbringen des Reaktormaterials 11 an der Oberfläche des Reaktorraumes 12 austritt, in einem gesonderten Reaktionsbehältnis gesammelt und durch die Zugabe von auf die Stützflüssigkeit 8 abgestimmter Mikroorganismen 14a oder von einer oder mehrerer chemischer Substanzen 15 zum Abbau der Stützflüssigkeit 8 behandelt werden.
Eine weitere Variante zum Herstellen eines permeablen Reaktorraums 12 besteht darin, eine Polymerlösung als Trägerflüssigkeit 19 für das Reaktormaterial 8 zu benutzen. Die Trägerflüssigkeit 19 besitzt dabei die gleichen Eigenschaften hinsichtlich Fließgrenze, Filterkuchenbildung, chemischer und biologischer Abbaubarkeit wie die beschriebene Stützflüssigkeit 8. Die Trägerflüssigkeit 19 wird zusammen mit dem Reaktormaterial 8 in den Boden eingebracht, wobei vorteilhafterweise das Düsenstrahlverfahren verwendet werden kann. In Fig. 4 ist dargestellt, wie die Trägerflüssigkeit 19 zusammen mit dem Reaktormaterial 8 mithilfe eines Düsenstrahlgestänges 20 durch einen Düsenstrahl 21 in den Boden eingebracht wird. Durch die Rotation des Düsenstrahlgestänges 20 entsteht ein Düsenstrahlkörper 22 aus Trägerflüssigkeit 19 und Reaktormaterial 8. Die Träger- flüssigkeit 19 wird im Boden durch mikrobiologische Prozesse oder durch Zugabe einer oder mehrerer chemischer Substanzen 15 abgebaut und hinterläßt das Reaktormaterial 8.
Durch Hintereinandersetzen mehrerer Düsenstrahlkörper 22 können Reaktorräume 12 in beliebiger Anordnung, Anzahl und Größe hergestellt werden. Dabei ist es denkbar, je nach örtlichen Gegebenheiten ein Einfach-Düsengestänge mit einer oder mehreren Düsöffnungen, ein Zweifach-Düsengestänge mit 2 Kanälen oder ein Dreifach- Düsengestänge mit drei Kanälen zu verwenden.
Bezugszeichenliste : Geländeoberkante 2 Wasserdurchlässige Bodenschicht 3 Grundwassersohle 4 Grundwasserkörper 5 Grundwasserfließrichtung 6 Schadensherd 6a Grundwasserkontamination 7 Schlitzwandung 8 Stiitzfliissigkeit 9 Grundwasserspiegel 10 Fiillrohr 11 Reaktormaterial 12 Reaktorraum 13 Wasserundurchlässige Bodenschicht 14 Ubiquitär im Boden vorkommende Mikroorganismen 14 a Auf die Stützflüssigkeit abgestimmte Mikroorganismen 15 Chemische Substanz 16 Schlitzwandfrase 17 Primdrlamelle<BR> 1 8 Sekundärlamelle<BR> 1 9 Trägerflüssigkeit 20 Düsenstrahlgestänge 21 Diisenstrahl 22 Düsenstrahlkörper