DE19634035A1 - Verfahren zur Dekontaminierung von Oberflächen und Erdreich von chemischen und bakteriologischen Kontaminierungen mittels elektromagnetischer Wellen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontaminierung von Oberflächen und Erdreich von chemischen und bakteriologischen Kontaminierungen mittels elektromagnetischer Wellen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei unsachgemäßer Behandlung, nach Unfällen oder Kriegseinwirkungen besteht das Problem, daß das betroffene Gelände bzw. die betroffene Oberfläche häufig mit den verschiedensten Stoffen wie Bakterien, Pilzkulturen, Schwämmen, Chemikalien, Schwermetallen, Kohlenwasserstoffen, Kampfstoffen und/oder Kampfmitteln kontaminiert sein kann. Zur Beseitigung dieser Kontaminierungen ist es bekannt, den betreffenden Boden abzutragen und nach Umlagerung zu dekontaminieren. Diese Vorgehensweise erfordert aufwendige Maßnahmen. Kampfmittel, wie Minen lassen sich nur zur Beseitigung orten, wenn sie Metallteile aufweisen. Minenarten, die keine Metallteile aufweisen, entziehen sich der Ortung, so daß sie manuell gesucht und entfernt werden müssen, was für die hiermit befaßten Personen gefährlich ist.

Nach der WO 92/22365 ist es bekannt, kontaminierte feste oder schüttfähige Stoffe in einer Desorptionskammer mit elektromagnetischen Wellen zu bestrahlen. Dieses Verfahren ist verfahrenstechnisch aufwendig und eignet sich nur für begrenzte Mengen kontaminierter fester oder schüttfähiger Stoffe an ortsfesten Einsatzorten. In der deutschen Patentanmeldung Nr. 195 45 563.0 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von kontaminierten Stoffen in dampfförmiger, gasförmiger, pulverförmiger, granulatartiger, schlammförmiger und fester Konsistenz beschrieben, nach dem der Stoff in einer Aufbereitungskammer mit elektromagnetischer Strahlung zur Verkokung beaufschlagt wird, wobei der Eintrag der Strahlungsenergie in die Aufbereitungskammer manuell oder automatisch von einem Prozeßrechner optimiert wird und die molekülspezifischen Eigenfrequenzen der Substanzen in dem Stoff durch die elektromagnetischen Wellen erzeugt werden und der verkokte Stoff durch eine Ausgangsschleuse aus der Aufbereitungskammer ausgebracht wird. Auch bei diesem Verfahren besteht der Nachteil, daß zu dessen Durchführung eine Aufbereitungskammer erforderlich ist, so daß die Menge aufzubereitender kontaminierter Stoffe bei den einzelnen Behandlungsschritten beschränkt ist. Außerdem ist die Vorhaltung einer Aufbereitungskammer für den mobilen Einsatz bei der Dekontaminierung umständlich bzw. zum Teil nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß mit einer mobilen Vorrichtung eine flächige Dekontaminierung von Oberflächen bzw. Böden verschiedener Struktur auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren aufgezeigt werden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6.

Nach der Erfindung erfolgt die Beseitigung der Kontaminationen mittels geeigneter Resonanz- oder Schockwellen. Die Auswahl der Wellenform der Resonanzfrequenz, die Impulslänge und Intensität richtet sich nach dem zu dekontaminierenden Medium und der Dekontaminierungsart, die hinsichtlich chemischer, bakteriologischer und metallischer Stoffe wie auch von Kampfmitteln erforderlich ist. Diese Art der Dekontaminierung ist sowohl für metallisch, organisch oder wassereingebundene Wasserkontaminierungen oder deren beliebige Mischung wie z. B. in Schlammform geeignet. Sie kann auch z. B. zur Beseitigung von Pilzen und Schwämmen sowie Chemikalien auf oder in Hauswänden, Hölzern wie Holzbalken, Tüchern, Leinwänden von Ölgemälden, Lebensmitteln und anderen Stoffen eingesetzt werden. Die jeweilige Ausbildung der Vorrichtungen zur Durchführung der Dekontamination richtet sich nach den zu behandelnden Stoffen und kann daher apparativ angepaßt werden. Die abgezogenen Kontaminationen können, falls erforderlich, über Filter durch Aufkonzentration stark reduziert kund unschädlich gemacht werden. Durch die erzielte Volumen-, Gewichts- und Keimreduzierung wird der apparative Aufwand im Vergleich zu bekannten Verfahren erheblich vermindert. Bei der Räumung von z. B. Minenfeldern mit Minenarten, die keine Metallteile aufweisen und sich damit der Ortung entziehen, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet. Durch die berührungslose Einkopplung der elektromagnetischen Wellen wird der Sprengstoff bis zur thermischen Reaktionstemperatur erwärmt und zur Explosion gebracht. Die jeweilige Energieform hinsichtlich Frequenz, Leistung, Impulsform und Dauer ist abhängig von dem zu beseitigenden Sprengstoff, dem Medium wie Erdreich und Wasser, in dem sich der Sprengstoff befindet und der örtlichen Einlagerungstiefe. Bei der Beseitigung von Kampfmitteln können nach der Erfindung die bisher vorliegenden Bergungs- und Beseitigungsrisiken sowie zeitaufwendige Suchprozeduren auf ein Minimum reduziert werden. Nach der Erfindung werden die zu kontaminierenden Flächen zunächst detektiert, wobei die Art und Tiefe der Kontamination festgestellt wird. Im nachfolgenden Schritt wird die geeignete Wellenform, Wellenleistung, Wellenfrequenz und Impulsdauer der elektrischen Wellen durch eine Rechnersimulation oder durch Feldversuche bestimmt. Dann wird das zu beseitigende Gut den elektromagnetischen Wellen ausgesetzt und gezielt entfernt. Die Zeitdauer der Einwirkung auf das zu beseitigende Gut ist abhängig von der physikalisch/chemischen Eigenschaft und der erforderlichen Durchdringungstiefe des/der zu beseitigenden Stoffe/s und dem Stoffträger wie Wasser, Luft oder Erdreich.

Chemische Kontaminationen werden verdampft, elektrophysikalisch gespalten und falls erforderlich, im weiteren Schritt nachdestilliert oder in geeigneten Brennkammern verbrannt, bzw. über geeignete Filter abgesaugt. Biologische Kontaminationen werden auf die erforderliche Sterilisationstemperatur erhitzt und verkokt. Kampfmittelkontaminationen werden dadurch entfernt, indem die Stoffe durch theoretische Analyse oder Versuche zuvor bestimmt wurden. Danach werden die geeigneten elektromagnetischen Energien erzeugt und die zu räumenden Kampfmittel hiermit beaufschlagt und bis zur Spontanzersetzung ionisiert. Art und Intensität der Dekontaminierung werden hierbei durch die Kampfmittelart sowie das Medium der Einlagerung wie Erde, Wasser, Luft oder Dampf bestimmt.

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsform von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Beseitigung chemischer und bakteriologischer Bodenkontaminierungen,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Beseitigung von Bodenkontaminationen durch Kampfmittel,

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Beseitigung von Bodenkontaminationen durch chemische und bakteriologische Stoffe sowie durch Kampfmittel,

Fig. 4 eine Ausbildung einer Vorrichtung nach Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4 in einer schematischen Draufsicht.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 in einem schematischen Blockschaltbild, die für eine Dekontaminierung chemischer und bakteriologischer Kontaminierungen geeignet ist. Die Vorrichtung 10 weist ein Elektroaggregat 6 auf, das mit einem Sender 1 verbunden ist. Der Sender 1 weist eine Antenne 2 auf, die mit einer Strahlungsenergieverteilungskammer 3 verbunden ist. Die Strahlungsenergieverteilungskammer 3 wird im Einsatz zur Dekontaminierung auf die zu dekontaminierenden Flächen gerichtet. Die Strahlungsenergieverteilungskammer 3 ist mittels einer Verbindungsleitung 13 mit einem Gebläse 4 verbunden, an dessen Strömungsausgang ein Filter 5 angeordnet ist. Mittels des Gebläses 4 können dekontaminierte gasförmige Stoffe aus der Strahlungsenergieverteilungskammer 3 abgesaugt werden.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Vorrichtung 11, die für die Beseitigung von Kontaminierungen von Erdreich o. dgl. mit Kampfmitteln 17 bestimmt ist. Die Vorrichtung 11 weist ebenfalls ein Elektroaggregat 6 auf, das mit einem Sender 1 mit Antenne 2 verbunden ist, wobei die Antenne 2 mit einer Strahlungsenergieverteilungskammer 3 in Verbindung steht. Zwischen der Strahlungsenergieverteilungskammer 3 und dem Sender 1 ist ein Schutzschild 9 angeordnet, um Beeinträchtigungen der Vorrichtung 11 bzw. von Bedienungspersonen bei einer Explosion dekontaminierter Kampfmittel 17 zu verhindern.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 12, die eine Kombination aus der Vorrichtung 10 und der Vorrichtung 11 darstellt. Die Vorrichtung 12 ist entweder alternativ oder simultan zur Dekontaminierung von Kampfmitteln sowie chemischen und bakteriologischen Kontaminierungen im Erdreich geeignet.

Fig. 4 zeigt eine bewegliche Vorrichtung 12 auf einem fahrbaren Vorrichtungsträger 8 in einer schematischen Seitenansicht. Sie besteht aus einem Fahrzeug, das durch ein Fahrgestell 16 und einem in Fahrtrichtung vorragenden Ausleger 14 mit einem Fahrwerk 15 gebildet ist. Der Ausleger 14 ist in Bezug auf das Fahrgestell 16 schwenkbar ausgebildet. Auf dem Fahrgestell 16 ist das Elektroaggregat 6 sowie das Gebläse 4 mit Filter 5 angeordnet. Auf dem Ausleger 14 ist ein Senderträger 7 vorgesehen, auf dem Sender 1 angeordnet sind. Die Sender 1 sind mittels jeweils einer Antenne mit einer Strahlungsenergieverteilungskammer 3 verbunden, mittels derer chemischer und/oder bakteriologische Kontaminierungen beseitigt werden. Am äußeren Endabschnitt des Auslegers 14 ist ein Schutzschild 9 vorgesehen. Auf der dem Fahrgestell 16 zugewandten Seite des Schutzschilds 9 ist ein weiterer Senderträger 7 angeordnet, der zur Aufnahme von Sendern 1 dient. Die Sender 1 sind mittels jeweils einer Antenne 2 mit kegelförmig ausgebildeten Strahlungsenergieverteilungskammern 3 verbunden, die in Fahrtrichtung vor dem Schutzschild 9 angeordnet sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Vorrichtung 12 so ausgebildet, daß vor dem Fahrgestell 16 ein dekontaminierter Streifen Erdreich erzeugt wird, der breiter ist, als das Fahrgestell 16. Hierdurch wird eine Havarie der Vorrichtung 12 durch nicht zur Explosion gebrachte Kampfmittel verhindert.

Claims (14)

1. Verfahren zur Dekontaminierung von Oberflächen und Erdreich von chemischen und bakteriologischen Kontaminierungen mittels elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt die zu kontaminierenden Flächen zur Feststellung von Art und Tiefe der Kontamination detektiert werden, daß dann die geeignete Wellenform, Wellenleistung, Wellenfrequenz und Impulsdauer der elektrischen Welle durch Rechnersimulation oder Feldversuche bestimmt werden, daß dann das zu dekontaminierende Gut den ermittelten, geeigneten elektromagnetischen Strahlen ausgesetzt und gezielt entfernt wird, wobei die Zeitdauer der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlen auf das zu beseitigende kontaminierende Gut in Abhängigkeit von der physikalisch/chemischen Eigenschaft und der erforderlichen Durchdringungstiefe des bzw. der zu beseitigenden Stoffe und dem jeweiligen Stoffträger, wie Wasser, Luft, Erdreich o. dgl. bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß chemische Kontaminationen verdampft und elektrophysikalisch gespalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbehandelten chemischen Kontaminationen in einem weiteren Schritt nachdestilliert in Brennkammern verbrannt oder über Filter abgesaugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß biologische Kontaminationen auf die erforderliche Sterilisationstemperatur erhitzt und verkokt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung von Kontaminationen durch Kampfmittel nach deren Bestimmung durch theoretische Analyse oder Versuche die zur Beseitigung des jeweiligen Kampfmittels geeigneten elektromagnetischen Wellen erzeugt und mit diesen die Kampfmittel beaufschlagt und bis zur Spontanzersetzung ionisiert werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Elektroaggregat (6), dessen Leistungsausgang mit mindestens einem Sender (1) mit einer Antenne (2) verbunden ist, die mit einer Strahlungsenergieverteilungskammer (3) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlungsenergieverteilungskammer (3) und dem Sender (1) ein Schutzschild (9) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroaggregat (6) mit zwei Sendern (1) mit jeweils einer Antenne (2) verbunden ist, die mit jeweils einer Strahlungsenergieverteilungskammer (3) verbunden ist, von denen zwischen der einen Strahlungsenergieverteilungskammer (3) und dem zugehörigen Sender (1) mit Antenne (2) das Schutzschild (9) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Strahlungsenergieverteilungskammer (3) mittels einer Verbindungsleitung (13) mit einem Gebläse (4) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Strömungsausgang des Gebläses (4) ein Filter (5) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroaggregat (6) und ggf. das Gebläse (4) mit Filter (5) auf einem fahrbaren Vorrichtungsträger (8) angeordnet sind, der einen in Fahrtrichtung vorragenden Ausleger (14) aufweist, an dem Sender (1) mit Antennen (2) Strahlungsenergieverteilungskammern (3) und das Schutzschild (9) abgehängt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (14) auf einem Fahrwerk (15) angestützt und in Bezug auf das Fahrgestell (16) horizontal schwenkbar ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sender (1) auf dem Ausleger (14) oder Schutzschild (9) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausleger (14) und Schutzschild (9) jeweils ein Senderträger (7) zur Halterung von Sendern (1) mit Antennen (2) ausgebildet ist.