DE19707096C1 - Verfahren zur thermisch-unterstützten in-situ Reinigung von Böden in der ungesättigten Zone ohne Verfrachtung flüssigen Schadstoffes in tiefer gelegene Bodenbereiche - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Böden nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Zur Sanierung von kontaminierten Böden ist bekannt, Bodenbereiche auszuheben und entweder zu deponieren oder zu reinigen, beispielsweise durch Bodenwäsche oder Ver­ brennung. Diese unter dem Oberbegriff Onsite- oder Offsite-Verfahren zusammengefaßten Sanierungsverfahren sind aufwendig und teuer und oftmals nicht durchführbar, wenn Bauwerke den kontaminierten Bereich abdecken. Daher ist bereits bekannt, Bodensanierun­ gen in-situ durchzuführen. Dazu werden Injektions- und Extraktionsrohre in den Boden eingebracht. Stand der Technik ist, daß die Verunreinigungen dem Boden entzogen werden, indem durch die Injektionsrohre entweder nichtkondensierbares Gas in Form von Kaltluft oder Heißluft oder kondensierbarer Dampf in Form von Wasserdampf in den Boden geleitet wird. Durch Extraktionsrohre können die Kontaminanten mitsamt dem injizierten Stoffstrom durch Anlegen eines Unterdruckes extrahiert werden.

Die Injektion von kaltem, nichtkondensierbarem Gas ist als das Verfahren der Bodenluftabsaugung bekannt. Es hat den Vorteil, daß Schadstoffe nur in die Gasphase verfrachtet werden. Es findet keinerlei Schadstoffmobilisierung in flüssiger Form und damit auch keine Verfrachtung in tiefer gelegene Bodenschichten oder in das Grundwasser statt. Die Kaltluftströmung im Untergrund wird dabei i.d.R. nur durch Unterdruck an den Ex­ traktionsstellen erzeugt. Parallel dazu wird häufig auch eine biologische Reinigung betrieben, wobei gezielt Bakterien und Nährstoffe in den Boden eingebracht werden können.

Die Bodenluftabsaugung hat den Nachteil, daß nur die leichtflüchtigen Verunreinigun­ gen in sehr geringen Massenraten in die Gasphase übergehen und daher dem Boden nur sehr langsam entzogen werden können [Pederson, T.A., J.T. Curtis, Soil vapor extraction technology, Noyes Data Corporation, New Jersey, 1991]. Unterstützt man die Verdunstung der Kontaminanten, indem Heißluft eingeblasen wird, ist die Reinigung aufgrund der durch den Temperaturanstieg erhöhten Dampfdrücke der Schadstoffe wesentlich verbessert [Kalua­ rachchi, J.J., M.K.M. Islam, 1995, Thermal venting to recover less-volatile hydrocarbons from the unsaturated zone, J. Contam. Hydrol. 17 (293-311), Elsevier Sc. Publ., Am­ sterdam]. Nachteilig wirkt sich jedoch aus, daß zur Aufheizung des gesamten Bodenmaterials und zur Verdampfung der Verunreinigungen viel Energie benötigt wird, und aufgrund der relativ geringen Wärmekapazität von Heißluft sehr große Massenströme injiziert werden müssen, so daß die erforderliche Energiemenge je nach Bodenart in den meisten Anwen­ dungsfällen nur sehr langsam eingebracht werden kann.

Bei der Injektion von kondensierbarem Wassersattdampf (die sogenannte Dampfinjek­ tion [WO 91/02849]) sind die injizierten Energiemengen aufgrund des sehr großen spezifi­ schen Energiegehaltes in Form der Verdampfungsenthalpie wesentlich größer als bei Heiß­ luft. Eine Sanierung dauert daher mit Dampf erheblich kürzer. Außerdem stabilisiert der Kondensationsprozeß des Dampfes beim Erhitzen des Bodens und Verdampfen des Schad­ stoffes die Wärmeausbreitungsfront. Es entsteht so eine um die Injektionsrohre zylinderför­ mig ausgebildete, bei kontinuierlicher Dampfinjektion sich immer weiter ausbreitende, stabile Wärme- und Kondensationsfront. Nachteilig wirkt sich jedoch aus, daß beim Freiset­ zen der Verdampfungsenthalpie der Wasserdampf zu flüssigem Wasser kondensiert und damit Flüssigkeit in erhöhter Sättigung (Porenwassergehalt) an der stabilen, je nach Dampf­ rate sehr schmal ausgebildeten Kondensationsfront entsteht. Diese Sättigung überschreitet je nach vorliegender primärer Bodenfeuchte schnell die Restsättigung, also den Wassergehalt, den das poröse Medium Boden durch kapillare Kräfte zurückhalten kann. Das Überschreiten der Restsättigung bedeutet, daß die Flüssigkeit mobil wird und unter Schwerkrafteinfluß nach unten absinkt. Beim Durchströmen verunreinigter Bodenzonen trägt der Dampf nicht nur Wasser sondern auch Kontaminanten. Damit werden die Schadstoffe nicht nur wie bei der Gasströmung in den dampfförmigen Zustand gebracht, sondern kondensieren an der Wärme­ front wieder aus. Bei Überschreiten der Schadstoffrestsättigung werden die so wieder verflüssigten Kontaminanten an der Wärmefront mobilisiert und durch Schwerkrafteinfluß in tiefere Schichten des Bodens verfrachtet. Die absolute Masse der in der schmalen Wärme­ front auskondensierenden Schadstoffe nimmt mit zunehmender Ausbreitung der Wärmefront zu, da der ständig nachströmende reine Wasserdampf den Schadstoff aufnimmt und an die Wärmefront transportiert, wo dieser kondensiert und sich akkumuliert. Das bedeutet, daß sich die Gefahr einer Überschreitung der Restsättigung und damit einer Mobilisierung der flüssigen Phase proportional zur Ausbreitung der Wärmefront erhöht. Bei relativ hoher vorliegender Sättigung des Kontaminanten im Boden sinkt der mobile Schadstoff schon nach einer kleinen Wärmefrontausbreitung um die Injektionsstellen herum ab.

Im Falle eines Schadstoffes, dessen spezifisches Gewicht geringer ist als das des Wassers, wird der Schadstoff beim Erreichen des Grundwasserspiegels auf dem Wasser aufschwimmen. Aus dem Kapillarsaum des Grundwassers ist der pure Schadstoff nur schwierig wieder zu entfernen, da die hier bestehende, geringere effektive Permeabilität der Gasphase eine ausreichende Wärmezufuhr und damit Aufheizung dieser Zone behindert. Ist das spezifische Gewicht des Schadstoffes größer als das des Wassers, kann der Kontaminant unterhalb des Grundwasserspiegels bis auf den Aquitard (Grundwasserstauer) herabsinken, wo er für eine weitere in-situ Sanierung weitgehend unzugänglich ist. Diese unerwünschte Mobilisierung von flüssigen Schadstoffen direkt an der Wärmefront schließt das Dampfinjek­ tionsverfahren für eine breite Palette von Anwendungsfällen aus, bzw. birgt ein hohes Risiko. Insbesondere bei den in der Praxis häufigen CKW-Schäden (chlorierte Kohlenwasser­ stoffe) besteht hier ein besonderes Risiko.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermisches Verfahren zur in-situ-Reinigung von mit flüchtigen bis schwerer flüchtigen (sowohl wasserlöslichen als auch -unlöslichen) Substanzen verunreinigten Böden anzugeben, welches bei hoher Energiezufuhr in den Boden eine schnelle, hochwirksame Dekontamina­ tion erreicht, ohne daß Schadstoffe in flüssiger Form im Boden mobilisiert und in tiefergele­ gene Bodenschichten oder ins Grundwasser verfrachtet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspru­ ches 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der Vermeidung der uner­ wünschten Mobilisierung der flüssigen Schadstoffe und ihrem Absinken unter Schwerkraft­ einfluß in tiefer gelegene Bodenschichten. Dazu wird in Anlagenteilen vor der Injektion Wasserdampf und Luft in einem Mischer zu einem gesättigten bzw. schwach ungesättigten Wasserdampf/Luftgemisch vereinigt. Schwach ungesättigt bedeutet, daß die relative Luft­ feuchte z. B. durch nachgeschaltete Zwischenüberhitzung durchaus unter 100% sinken kann, aber noch soviel Wasserdampf enthalten ist, daß dieser im Vergleich zur Luft der Haupt­ energieträger bleibt. Ein stark ungesättigtes Gemisch würde bedeuten, daß praktisch reine Heißluft mit geringem Wasseranteil injiziert wird, die relative Luftfeuchte also weit un­ terhalb von 100% liegt, und das Gemisch damit zu wenig Wasserdampf enthält, um über die Abgabe seiner Verdampfungsenthalpie relevante Energiemengen in den Boden zu tragen.

Je nach der eingestellten Zusammensetzung des injizierten gesättigten bzw. schwach ungesät­ tigten Luft/Wasserdampfgemischs stellt sich eine definierte Temperatur ein, bzw. läßt sich über die Zwischenüberhitzung gezielt einstellen. Bei der Injektion dieses Gemisches bildet sich ebenso wie beim Sattdampf eine stabile Wärmefront im Boden aus. Das Temperaturni­ veau ist aber im Vergleich zur bekannten Dampfinjektion entsprechend dem Luftanteil geringer, bzw. kann gezielt auf einem geringeren Temperaturniveau eingestellt werden. Dies hat zur Folge, daß die Dampfdrücke der Kontaminanten wesentlich geringer sind. Es verdampft somit zunächst weniger Schadstoff in die Gasphase und es kann auch entsprechend weniger Masse an der Wärmefront wieder auskondensieren, womit weniger Schadstoffkon­ densat mobil wird.

Aus mindestens einem Extraktionsrohr wird die Gasphase abgesaugt. Damit ist die Gemisch-Injektion von einer Extraktion der Gasphase überlagert, und es wird ständig ver­ unreinigtes Gas abtransportiert. Dies geschieht auf einem geringen Schadstoffmassen-Niveau, da die extrahierte, nichtkondensierbare Bodenluft bis zum Durchbruch der Wärmefront am Extraktionsrohr nur Umgebungstemperatur hat, und daher die Massenraten der Schadstoffe in der Gasphase entsprechend der niedrigen Dampfdrücke gering sind. Diese extrahierte Schadstoffmasse verringert aber die sich an der Wärmefront ansammelnde flüssige Schad­ stoffphase und damit das Mobilisationsrisiko. Bei der bisher bekannten Dampfinjektion kann Schadstoff während der Injektion zwar parallel als Gasphase extrahiert werden, in die auf Siedetemperatur erhitzten Bereiche kann aus thermodynamischen Gründen jedoch keine Luft eintreten, und daher kann sie nicht durch die schadstoffreiche Temperaturfront durchströmen und sich mit Schadstoff voll anreichern. Gleichzeitig bedeutet reine Dampfinjektion, daß die Schadstoffe ihre bei dem entsprechenden Umgebungsdruck maximal möglichen Dampfdrücke erreichen. Es wird Schadstoff in thermodynamisch maximal möglichen Massenraten in die Gasphase verdampft und kondensiert in entsprechend hohen Massenraten an der Wärmefront. Durch die hohen Temperatur- und damit verbundenen Dampfdruckgradienten entsteht in der schmalen Kondensationsfront sehr viel Kondensat, welches durch den hohen Anreicherungs­ grad mobilisiert wird. Reine Dampfinjektion bedeutet somit immer Schadstoffverdampfung auf maximalem Massenniveau, womit große kondensierende Massen entstehen, die außer bei sehr schwach verunreinigten Böden praktisch immer zum Absinken des Schadstoffs führen.

Bei bekannter vorliegender aktueller Schadstoffsättigung im Boden und der Restsätti­ gung, die der Boden aufnehmen kann, läßt sich berechnen, wieviel Schadstoff noch an der Kondensationsfront akkumuliert werden darf, bevor Verunreinigungen durch Mobilisierung in flüssiger Form in tiefere Bodenschichten verfrachtet werden. Es muß folglich sicherge­ stellt sein, daß auf der Länge zwischen Injektionsrohren und Extraktionsrohren maximal soviel Schadstoff auskondensiert und damit akkumuliert wird, wie der Boden gemäß seiner Restsättigung kapillar zurückhalten kann. Die Injektionstemperatur und damit das Wasser­ dampf-Luft-Verhältnis wird gezielt so eingestellt, daß die Anreicherung abzüglich der ständig vom überlagerten Extraktionsstrom abgeführten Schadstoffmenge auf der vorgegebenen Länge die Rückhaltekapazität in Form der Restsättigung nicht überschreitet. Diese kon­ trollierte Injektionsmischung erzeugt dementsprechend kleinere Temperatur- und damit wesentlich kleinere Dampfdruckgradienten, und der verdampfende und wieder auskon­ densierende Schadstoff ist damit bezüglich der im Boden anfallenden Kondensatmassen voll­ ständig kontrollierbar.

Je nach Schadstoffgehalt im Boden, dessen Rückhaltekapazität und den Dampfdruck­ eigenschaften der Schadstoffe kann nun die Temperatur und damit das Wasserdampf-Luft- Verhältnis mit zunehmender Wärmefrontausbreitung kontinuierlich oder stufenweise ver­ größert werden. Durch diese, auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wärmefront und die Schadstoffeigenschaften abgestimmte, gezielt gesteuerte Steigerung der Temperatur läßt sich eine unerwünschte Schadstoffmobilisierung in flüssiger Form an der Front gänzlich ver­ meiden. Der gewünschte Effekt wird erreicht, indem die Breite der Temperaturfront gezielt steuerbar auseinandergezogen wird. Durch die stufenweise oder auch kontinuierliche Anhe­ bung der Injektionstemperatur kann eine breite Wärmeübergangszone geschaffen werden, in der aus dem erhitzten Bereich gasförmig transportierter Schadstoff kondensiert. Damit steht ein deutlich größeres Bodenvolumen zur Akkumulation des Schadstoffkondensats zur Verfügung, bis die volle Rückhaltekapazität des Bodens erreicht ist. Eine Mobilisierung der kondensierten Schadstoffphase kann dadurch gezielt umgangen werden.

Die intermittierende Verfahrensweise ermöglicht, daß die verfahrenstechnische Anlagen zur Dampferzeugung und zur Drucklufterzeugung nicht in einem Mischer zu­ sammengeführt werden müssen. Man erspart sich diesen Anlagenteil. Sattdampf wird in kurzen Impulsen injiziert. Nach der Aufheizung von wenigen Zenti- bis Dezimetern Boden wird die Dampfzufuhr jeweils abgeschaltet und nach dem Anschalten des Saugbetriebes aus mindestens einem Extraktionsrohr findet nun ein Transport dieser blockartigen, DIRAC-ähn­ lichen Energieimpulse durch den Boden statt. Durch Wärmeleitungseffekte wird der Impuls dabei räumlich auseinandergezogen, woraus sich eine Verringerung seiner Amplitude (hier die Temperatur) ergibt. Je nach Luftanteil im Porenraum ergibt sich nun in einem gewissen Abstand von der Injektionsstelle eine bestimmte, unter dem Siedepunkt liegende Temperatur. In die jetzt zur Atmosphäre wahlweise öffenbaren Injektionsrohre oder über die umliegenden Bodenbereiche strömt kalte Umgebungsluft nach. Drucklufterzeugung ist nicht mehr notwendig und der Mischungsprozeß von Wasserdampf und Luft wird nunmehr in den Boden verlagert, ohne daß im Schadstoffbereich zu hohe Temperaturen im Bereich des Siedepunkts herrschen, und damit eine zu große Verdampfung des Schadstoffs stattfindet.

In Patentanspruch 2 wird angegeben, daß die Sanierung abgeschlossen wird, indem nach Durchführung des gekoppelten Injektions- und Extraktionsverfahrens die Injektion beendet wird, und der Boden durch den weiteren Betrieb der Extraktion von noch darin befindlichen Restkontaminationen gereinigt und abgekühlt wird. Durch die kontinuierliche oder stufenweise Erhöhung des Dampfanteils bei der Injektion besteht der Injektionsstrom gegen Ende der Sanierung aus nahezu reinem Wasserdampf. Die Temperatur- und Dampf­ druckgradienten haben das Maximum erreicht. Die Injektion wird beendet, und die Ex­ traktion der Gasphase trägt die schwererflüchtigen Kontaminanten aus und kühlt gleichzeitig den Boden, da keine Energie mehr eingeleitet wird. Die Injektion und Extraktion wird solange aufrechterhalten, bis ein signifikanter Anteil der Kontamination aus dem Boden entfernt worden ist.

Falls sich nach einmaliger Anwendung des Verfahrens noch ein signifikanter Schad­ stoffgehalt im Boden befindet, wird der Injektions- und Extraktionsbetrieb wiederholt angewendet, bis die Kontamination im gewünschten Maß beseitigt ist.

Durch die nach Patentanspruch 2 erfolgte Abkühlung ist gewährleistet, daß sich im Boden die durch hohe Temperatur eventuell zerstörte biologische Aktivität erneut entwickeln kann. Durch Nachschaltung einer konventionellen biologischen in-situ Bodensanierung können Restkontaminationen entfernt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Variante der verfahrenstechnischen Anlage zur in-situ Bodensanie­ rung mittels eines Wasserdampf-/Luftgemischs.

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Sattdampfinjektion einschließlich des dazugehörigen Tempe­ raturverlaufs mit den andersgearteten physikalischen Prozessen und Effekten im Hinblick auf eine Dekontaminierung.

Fig. 3 zeigt die Injektions- und Extraktionsanordnung für die in-situ Sanierung mit einem Luft/Wasserdampf-Gemisch und den dazugehörigen Temperaturverlauf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 4 zeigt beispielhaft einige Injektions- und Extraktionssysteme.

In Fig. 1 ist ein Bodenabschnitt 10 im Schnitt dargestellt, der mit einem Kontamina­ tionsbereich 11 versetzt ist, und über eine Oberflächenabdeckung 17 (z. B. Folie oder Beton) abgedichtet ist. Oberirdisch befindet sich die verfahrenstechnische Anlage. Der zu injizieren­ de Gasstrom 20 wird dabei in einem Mischer 21 erzeugt. Dazu wird Dampf aus dem Dampf­ erzeuger 22 und Luft aus einem Drucklufterzeuger 23 (z. B. Verdichter) dem Mischer zugeführt. Der Mischer kann beispielsweise ein einfaches Rohr sein, in dem die Gasströme vereinigt werden. Über einen Kondensatablaß 24 kann entstehendes Kondensat dem Gas­ strom vor der Injektion entzogen werden. Über Injektionsvorrichtungen 25 (z. B. konventio­ nelle verfilterte Injektionsrohre) wird das Luft/Wasserdampf-Gemisch dem Bodenabschnitt 10 zugeführt. Es entsteht aufgrund der Kondensation unter Wärmeabgabe eine stabile Wärmefront 12, die sich um die Injektionsvorrichtung 25 ausbreitet. Im Bereich hinter der Front 13 liegen höhere Temperaturen gemäß dem Mischungsverhältnis von Luft und Wasser­ dampf vor, im Bereich vor der Front 14 herrschen Umgebungstemperaturen. Injiziert wird in die ungesättigte Bodenzone. Unterhalb des Grundwasserspiegels 15 befindet sich die mit Grundwasser gesättigte Zone 16. Mit einer Tauchpumpe 31 wird durch die Extraktionsvor­ richtung 30, z. B. einem konventionellen, über seine gesamte Länge im Boden voll ver­ filterten Brunnen, das Grundwasser 16 abgepumpt. Die Vorrichtung 30 kann ebenfalls für die Extraktion des gasförmigen Wasserdampf-/Luft-/Schadstoffgemischs 41 verwendet werden. Im Grundwasser enthaltene pure Schadstoffphase wird in einem Schwerkraftabschei­ der 32 abgeschieden. Der wasserunlösliche Schadstoff 34 wird in Tanks 33 gesammelt, das mit gelösten Kontaminanten verunreinigte Grundwasser 35 strömt einer herkömmlichen Wasserreinigungsstufe 50 (z. B. Aktivkohlefilter) zu und fließt danach als gereinigtes Wasser 51 ab. Das über die Extraktionsvorrichtung 30 mittels Verdichter 40 abgesaugte Luft/-Wasser­ dampf/Schadstoff-Gemisch 41 wird in einem Kondensator 42 gekühlt. Die auskon­ densierte flüssige Phase wird über ein barometrisches Fallrohr 43 einem weiteren Schwer­ kraftabscheider 44 zugeführt. Der wasserunlösliche Schadstoff 45 wird in Tanks 47 gesam­ melt, das mit gelösten Kontaminanten verunreinigte Wasser 46 strömt der Wasserreinigungs­ stufe 50 zu. Der mit dem Verdichter 40 nichtkondensierbare Teil des Luft/Wasserdampf/-Schad­ stoff-Gemisch 41 wird über einen Tröpfchenabscheider 48 einer Luftreinigungsstufe 49 (z. B. Aktivkohlefilter oder katalytische Nachverbrennung) zugeführt. Die gereinigte Abluft verläßt den Prozeß.

Fig. 2 zeigt, wie sich im Verlaufe der herkömmlichen reinen Dampfinjektion der Schadstoff (hier beispielhaft für einen Schadstoff, dessen spezifisches Gewicht geringer als das des Wassers ist) in der schmalen Wärmefront 12 akkumuliert und unter Schwerkraft­ einfluß nach unten absinkt. Die konstant hohe Temperatur bei der reinen Dampfinjektion ist so groß, daß die beim vorliegenden Umgebungsdruck maximal möglichen Dampfdrücke der Schadstoffe auftreten werden. Dadurch wird eine sehr große Schadstoffmasse verdampft. Es kann keine parallele Strömung von nichtkondensierbarer Luft als Trägergas für den Schad­ stoff durch diesen Bereich fließen, über die Schadstoff entfernt wird. Beim Auskondensieren in der schmalen Wärmefront ist die Schadstoffmasse zu groß, um im porösen Medium noch durch Kapillarkräfte gehalten werden zu können. Der flüssige Schadstoff wird mobil und sinkt ab.

In Fig. 3 wird erfindungsgemäß ein Luft/Wasserdampf-Gemisch 20 injiziert. Durch die anfangs geringen Temperaturen wird nur wenig Schadstoff verdampft und in der Wärme­ front kondensiert. Durch die gleichzeitige überlagerte Extraktion des Luft/Wasserdampf/-Schad­ stoff-Gemisch 41 über das Extraktionsrohr akkumuliert nur so wenig Schadstoff in der Wärmefront, daß dieser in flüssiger Form nicht mobil wird und nicht absinkt. Durch stufenweise 60 oder kontinuierliche 61 Erhöhung der Temperatur und damit des Dampf­ anteils in dem injizierten Luft/Wasserdampf-Gemisch 20 wird die Wärmefront 12 räumlich auseinandergezogen. Es steht ein deutlich größeres Bodenvolumen für das Schadstoffkon­ densat zur Verfügung. Durch die infolge dieser Erfindung erheblich moderatere Energiezu­ fuhr in den Boden als bei reiner Dampfinjektion gelingt es, bei insgesamt ähnlichem energe­ tischen Wirkungsgrad den Boden ebenfalls sehr schnell zu reinigen, ohne die unerwünschte Mobilisierung des Schadstoffes in Kauf nehmen zu müssen. Dadurch kann dieses thermische in-situ Verfahren mit insgesamt höherer Reinigungsleistung und insgesamt geringerem Energieeinsatz betrieben werden (auf das Grundwasser absinkender Schadstoff ist auch bei der reinen Dampfinjektion i.d.R. schwieriger zu entfernen), und auf eine breitere Palette von Schadstoffen (z. B. CKW-Verunreinigungen mit höheren Schadstoffkonzentrationen im Boden) angewendet werden.

In Fig. 4 sind beispielhaft einige Injektions- und Extraktionssysteme in der Draufsicht dargestellt. Je nach Geometrie des Kontaminationsbereiches 11 kann eine Wechsel-Anord­ nung 70, eine Pseudo-zweidimensionale-Anordnung 80 oder eine Ring-Anordnung 90 gewählt werden. Die Injektionsvorrichtungen sind dabei alle an die Erzeugung des injizierten Luft/Wasserdampf-Gemisch 20 (Fig. 1 und 3) z. B. über Schläuche angeschlossen. Ebenso ist die Extraktion des Luft/Wasserdampf/Schadstoff-Gemisch 41 über Rohre oder Schläuche an die oben beschriebene verfahrenstechnische Anlage angeschlossen. Bei der Wechsel-Anord­ nung 70 lassen sich größere Felder durch regelmäßige Abwechslung von Injektions- und Ex­ traktionsstellen 25 und 30 abdecken. Teilbereiche eines umfangreichen Kontaminations­ bereiches 11 können abschnittsweise erfindungsgemäß behandelt werden. Bei der Pseudo­ zweidimensionalen-Anordnung 80 werden über eine bestimmte Breite abwechselnd Reihen von Injektions- und Extraktionsstellen 25 und 30 installiert. Die einzelnen sich daraus ergebenden Felder werden quasi zweidimensional durchströmt und damit erfindungsgemäß saniert. Für kleine begrenzte Kontaminationsbereiche kann eine Sanierung in einem Schritt erwogen werden. Eine ringförmige Anordnung von mehreren Injektionsstellen 25 (minde­ stens sechs) um den Kontaminationsbereich 11 treibt dabei den Kontaminanten auf eine zentrale Extraktionsstelle 25 zu. Zwischenformen dieser beispielhaften Grundformationen sind je nach vorliegenden Randbedingungen zu wählen.

Bezugszeichenliste

Bodenbereich:

10

Bodenabschnitt

11

Kontaminationsbereich

12

Wärmefront

13

Bereich hinter der Wärmefront

14

Bereich vor der Wärmefront

15

Grundwasserspiegel

16

Grundwasser

17

Oberflächenabdeckung
Anlagenteil Gasinjektion:

20

injizierter Gasstrom

21

Mischer

22

Dampferzeuger

23

Drucklufterzeuger

24

Kondensatablaß

25

Injektionsvorrichtung
Anlagenteil Flüssigphasenextraktion:

30

Extraktionsvorrichtung

31

Tauchpumpe

32

Schwerkraftabscheider

33

Schadstofftank

34

wasserunlöslicher Schadstoff

35

mit gelösten Kontaminanten verunreinigtes Grundwasser
Anlagenteil Gasphasenextraktion:

40

Verdichter

41

Luft/Wasserdampf/Schadstoff-Gemisch

42

Kondensator

43

barometrisches Fallrohr

44

Schwerkraftabscheider

45

wasserunlöslicher Schadstoff

46

mit gelösten Kontaminanten verunreinigtes Kondensatwasser

47

Schadstofftank

48

Tröpfchenabscheider

49

Luftreinigungsstufe

50

Wasserreinigungsstufe

51

gereinigtes Abwasser
Wärmefront:

60

stufenweise Erhöhung der Temperatur

61

kontinuierliche Erhöhung der Temperatur
Injektions- und Extraktionssysteme:

70

Wechselanordnung

80

Pseudo-zweidimensionale-Anordnung

90

Ringanordnung

Claims (2)

1. Verfahren zum in-situ Reinigen von mit flüchtigen bis schwerer flüchtigen Substanzen verunreinigter Böden, bei dem Wasserdampf oder ein Wasserdampf/Luft-Gemisch über Injektionsvorrichtungen in den Boden geleitet wird und ein Luft/Schadstoftdampf/Wasser­ dampf-Gemisch über Extraktionsvorrichtungen unter Aniegen eines Unterdruckes abgesaugt wird, wobei die räumliche Ausdehnung und das Temperaturprofil der sich im Boden zwischen Injektions- und Extraktionsvorrichtung ausbildenden Wärmefront durch Regelung der Injektionstemperatur über die Wasserdampf/Luft-Zusammensetzung oder durch intermit­ tierendes Einleiten von Wasserdampf derart gesteuert wird, daß auf der Länge zwischen injektions- und Extraktionsvorrichtung maximal soviel Schadstoff auskondensiert, wie der Boden gemäß seiner Restsättigungseigenschaft kapillar zurückhalten kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Boden nach Abschluß des Injektionsbetriebes über eine Extraktionsvorrichtung weiter dekontaminiert und wieder abgekühlt wird.