DE29707912U1

DE29707912U1 - Plants for the removal of pollutants from exhaust air, especially for groundwater remediation

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Publication number: DE29707912U1
Application number: DE29707912U
Authority: DE
Original assignee: DUESSELDORFER CONSULT GmbH
Current assignee: DUESSELDORFER CONSULT GmbH
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2007-03-25

Description

Dn.-Ing. Reimar K'öpfQ -"fSÜpl.lpg'KSaus Bergen Wilhelm-Tell-Sfcp. 1 A <4O21 &dgr;· Düeaaidorf ·&Tgr; al· ·&Ogr;&Xgr; 1 t «S3O22O PatentanwälteDn.-Ing. Reimar K'öpfQ -"fSÜpl.lpg'KSaus Bergen Wilhelm-Tell-Sfcp. 1 A <4O21 &dgr;· Düeaaidorf ·&Tgr; al· ·&Ogr;&Xgr; 1 t «S3O22O Patent Attorneys

30. April 1997 42 015 B30 April 1997 42 015 B

Düsseldorfer Consult GmbH Luisenstraße 105, 40215 DüsseldorfDüsseldorfer Consult GmbH Luisenstrasse 105, 40215 Düsseldorf

"Anlagen zum Abbau von Schadstoffen aus Abluft, insbesondere zur Grundwassersanierung" "Plants for the removal of pollutants from exhaust air, in particular for groundwater remediation"

Die Erfindung betrifft Anlagen zum Abbau von Schadstoffen aus Abluft, insbesondere zur Grundwassersanierung, insbesondere zum Entfernen und Entsorgen von im Grundwasser enthaltenen Schadstoffen.The invention relates to systems for the removal of pollutants from exhaust air, in particular for groundwater remediation, in particular for the removal and disposal of pollutants contained in groundwater.

Schadstoffe in Abluft verschiedenartigster Prozesse stellen eine ständig steigende, bedrohliche Umweltbelastung dar. So ist in den vergangenen Jahrzehnten beispielsweise die Verunreinigung des Grundwassers insbesondere auch im Hinblick auf die Trinkwasserversorgung zu einem ständig wachsenden Problem geworden. Durch mannigfachen unsachgemäßen Umgang mit Schadstoffen gelangen diese ins Grundwasser und stellen eine erhebliche Bedrohung dar. Zu diesem unsachgemäßen Umgang gehört beispielsweise der Umgang mit chemischen Lösungs- und Reinigungsmitteln, die an vielen Orten erhebliche Grundwasserverunreinigungen verursacht haben und auch noch verursachen. Es bedarf keiner weiteren Ausführungen, daß insbesondere in dicht besiedelten Gebieten daher eine Sanierung des Grundwassers unbedingt erforder-Pollutants in exhaust air from a wide variety of processes represent a constantly increasing, threatening environmental burden. In recent decades, for example, groundwater contamination has become a constantly growing problem, particularly with regard to drinking water supplies. Due to various improper handling of pollutants, they enter the groundwater and pose a significant threat. This improper handling includes, for example, the use of chemical solvents and cleaning agents, which have caused and continue to cause significant groundwater contamination in many places. It goes without saying that, particularly in densely populated areas, groundwater remediation is therefore absolutely necessary.

lieh ist. Hierzu sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die jedoch sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht erhebliche Nachteile aufweisen.Various methods have already been proposed for this purpose, but they have considerable disadvantages from both a technical and economic point of view.

Zum Gesamtkonzept einer Sanierung mit dem Ziel des Schutzes des Trinkwassers vor Beeinträchtigungen durch Grundwasserverunreinigungen gehören verschiedene sich gegenseitig ergänzende Strategien. So ist einerseits eine akut bedrohte Wassergewinnung zu schützen und andererseits die betreffende Schadstoffquelle zu unterbrechen, was durch Abstellen des Eintrags, eine Bodenluftabsaugung sowie aufwendigen Bodenaushub geschehen kann.The overall concept of remediation with the aim of protecting drinking water from damage caused by groundwater contamination includes various mutually complementary strategies. On the one hand, an acutely threatened water extraction must be protected and, on the other hand, the relevant source of pollution must be interrupted, which can be done by stopping the input, extracting soil air and carrying out complex soil excavation.

Um die Belastung des Grundwassers selbst zu sanieren, können natürliche Abbauvorgänge durch Stoffzugabe unterstützt werden; da natürlicher Abbau bei vielen Schadstoffen jedoch, wenn überhaupt, allenfalls äußerst langfristig möglich ist, muß eine Entnahme und Reinigung des Grundwassers entlang der sogenannten Schadstoff-Fahnenachse vorgesehen werden. Mit "Fahne" wird der Verschmutzungsbereich von der Quelle des Schadstoffeintrags aus bezeichnet, der sich von dieser aus im wesentlichen in Richtung des Grundwasserflusses mit in dieser Richtung abnehmender Konzentration erstreckt. Mit dieser Grundwasserentnahme und -Sanierung befaßt sich die vorliegende Erfindung.In order to remediate the contamination of the groundwater itself, natural degradation processes can be supported by adding substances; however, since natural degradation of many pollutants is only possible in the extremely long term, if at all, the groundwater must be extracted and cleaned along the so-called pollutant plume axis. The term "plume" refers to the area of pollution from the source of the pollutant input, which extends from there essentially in the direction of the groundwater flow with a decreasing concentration in this direction. The present invention deals with this groundwater extraction and remediation.

Die dazu bisher bekannten und praktizierten Verfahren bestehen sämtlich im wesentlichen darin, daß die Schadstoffe aus dem Grundwasser entfernt werden, beispiels-The methods known and practiced to date essentially all consist of removing the pollutants from the groundwater, for example

weise in die Gasphase überführt werden und danach beispielsweise an Aktivkohle adsorbiert werden. In der Abluft verbleibende Reste gelangen nachteiligerweise in die Atmosphäre, was selbstverständlich unerwünscht ist. Der weitere Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, daß das nach der Desorption der Aktivkohle gewonnene Lösungsmittel-Wasser-Gemisch sowie die nicht weiter verwertbare Aktivkohle problematische Abfälle darstellen und aufwendig entsorgt werden müssen. Es findet somit eine Verlagerung der Schadstoffe von einem Medium in ein anderes statt mit den Folgeproblemen, insbesondere denen der Deponierung, die nicht nur Umweltnachteile, sondern auch wirtschaftliche mit sich bringt.be converted into the gas phase and then adsorbed on activated carbon, for example. Residues remaining in the exhaust air are released into the atmosphere, which is of course undesirable. The further disadvantage of the known processes is that the solvent-water mixture obtained after desorption of the activated carbon and the activated carbon that cannot be further recycled represent problematic waste and must be disposed of at great expense. This means that the pollutants are shifted from one medium to another, with the resulting problems, particularly those of landfilling, which not only has environmental disadvantages, but also economic ones.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Abbau von Schadstoffen aus Abluft, insbesondere zur Grundwassersanierung so durchzuführen, daß die vorerwähnten Nachteile vermieden und zudem eine wirtschaftlich vertretbare, d.h. insbesondere zu einem marktgerechten Preis umweltfreundliche Durchführbarkeit möglich ist. Ausgehend von dem Grundgedanken, die Schadstoffe nicht umzulagern, sondern in unschädliche Stoffe umzuwandeln, also zu vernichten, besteht die erfindungsgemäße Lösung des Problems in den Maßnahmen nach dem Hauptanspruch. Bevorzugte Anlagenversionen werden in den Unteransprüchen angegeben.The present invention is based on the problem of carrying out the removal of pollutants from exhaust air, in particular for groundwater remediation, in such a way that the aforementioned disadvantages are avoided and that it is also economically viable, i.e. environmentally friendly, at a market-based price. Based on the basic idea of not relocating the pollutants but converting them into harmless substances, i.e. destroying them, the solution to the problem according to the invention consists in the measures according to the main claim. Preferred system versions are specified in the subclaims.

Zwar wird in der vorliegenden Anmeldung wiederholt die Grundwassersanierung angesprochen, jedoch stellt die erfindungsgemäße Lösung eine Lehre generell zum Abbau von Schadstoffen aus Abluft dar, und zwar unter anderem fürAlthough the present application repeatedly addresses groundwater remediation, the solution according to the invention represents a teaching generally for the removal of pollutants from exhaust air, namely for

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CKW-haltige Abluft aus Anlagen zur Grundwasser- und Bodensanierung, wie z.B. Stripanlagen und Bodenluft absaugungen,Exhaust air containing CHCs from groundwater and soil remediation systems, such as stripping systems and soil air extraction systems,

Abluft aus Anlagen zur Entfettung von Metalloberflächen oder Komponenten zur Herstellung elektronischer Bauelemente, sowie
Abluft aus chemischen Reinigungen, wobei
als Schadstoffarten kurzkettige chlorierte Olefine und Alkane, wie z.B. Perchlorethen, Trichlorethen, Dichlorethene, Vinylchlorid, Chloroform, Tetrachlormethan sowie daraus bestehende Gemische in Frage kommen bei einerExhaust air from systems for degreasing metal surfaces or components for the production of electronic components, as well as
Exhaust air from dry cleaners, where
short-chain chlorinated olefins and alkanes, such as perchloroethene, trichloroethene, dichloroethene, vinyl chloride, chloroform, carbon tetrachloride and mixtures thereof, are considered as pollutants in the case of

Konzentration der Schadstoffe in der Abluft von 1 ppm - 1000 ppm.Concentration of pollutants in the exhaust air from 1 ppm - 1000 ppm.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht speziell für die Grundwassersanierung somit darin, eine Anlage zu schaffen, mit der in einer Art Vorverfahren die Schadstoffe möglichst frühzeitig aus der wäßrigen Phase in die gasförmige Phase überführt werden, also eine andere Trägermatrix (Abluft) geschaffen wird, und in dieser Phase dann geeignet entfernt, und zwar in unschädliche Bestandteile umgewandelt werden können, was durch Bestrahlen erreicht wird. Auf diese Weise wird das sehr komplexe und lebenswichtige Medium Wasser keiner Bestrahlung ausgesetzt mit möglicherweise schädlichen, strahlungsbedingten Umwandlungseinflüssen, ganz davon abgesehen, daß eine Vernichtung bzw. Umwandlung der Schadstoffe in der wäßrigen Phase sowohl wirtschaftlich als auch technisch uneffektiv ist.The core idea of the invention, especially for groundwater remediation, is to create a system with which, in a kind of preliminary process, the pollutants are transferred from the aqueous phase to the gaseous phase as early as possible, i.e. a different carrier matrix (exhaust air) is created, and in this phase they can then be suitably removed and converted into harmless components, which is achieved by irradiation. In this way, the very complex and vital medium of water is not exposed to irradiation with potentially harmful, radiation-related conversion effects, quite apart from the fact that the destruction or conversion of the pollutants in the aqueous phase is both economically and technically ineffective.

Zwar ist auch schon eine katalytische Verbrennung der Schadstoffe vorgeschlagen worden, jedoch ist diese zu langsam und daher für eine kontinuierliche Grundwassersanierung ungeeignet, und wäre im vorliegenden Fall kaum wirksam, da die Schadstoffkonzentration im vorliegenden Behandlungsbereich zu niedrig ist. Darüber hinaus ist die Gefahr der Entstehung von Dioxin gegeben.Catalytic combustion of the pollutants has also been proposed, but this is too slow and therefore unsuitable for continuous groundwater remediation, and would hardly be effective in this case because the pollutant concentration in the treatment area is too low. In addition, there is a risk of dioxin formation.

Die Erfindung erfüllt auch die Forderung nach einer möglichst effektiven Ursachen- bzw. Quellenbekämpfung, indem sie sich für eine Vor-Ort-Behandlung des Grundwassers eignet, das in noch zu erläuternder Weise vorzugsweise an verschiedenen Stellen der jeweiligen Verunreinigungsfahnen entnommen und dann, wie bereits erwähnt, einer möglichst frühzeitigen Überführung der Schadstoffe in die gasförmige Phase unterzogen wird.The invention also meets the requirement for the most effective possible control of causes or sources, as it is suitable for on-site treatment of groundwater, which is preferably taken from various points of the respective contamination plumes in a manner to be explained below and then, as already mentioned, is subjected to the earliest possible transfer of the pollutants into the gaseous phase.

Für die Bestrahlung eignen sich foto- und/oder strahlenchemische (z.B. Elektronenbeschleuniger gegebenenfalls für aromatische Schadstoffe) Zersetzungsmethoden. Für die photochemische Zersetzung haben sich spezielle UV-Linien-Strahler, sogenannte UV-Excimerstrahler als optimal erwiesen, in denen die Umwandlung der Schadstoffe zu auswaschbaren Substanzen erfolgt.Photo- and/or radiation-chemical decomposition methods (e.g. electron accelerators, if necessary for aromatic pollutants) are suitable for irradiation. Special UV line lamps, so-called UV excimer lamps, have proven to be optimal for photochemical decomposition, in which the pollutants are converted into washable substances.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Zersetzung der Schadstoffe in der Gasphase, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß das dem Boden entnommene Grundwasser, wobei eine Mehrpunktentnahme vorgezogen wird, durch einen vorzugsweise mehrstufigen Stripper geführt wird, der bei Raumtemperatur betrieben werden kann. Die Förderung des verunreinigten Grundwassers durch den Stripper ge-As already mentioned, the decomposition of the pollutants takes place in the gas phase, which is achieved according to the invention by passing the groundwater extracted from the ground, whereby multi-point extraction is preferred, through a preferably multi-stage stripper that can be operated at room temperature. The extraction of the contaminated groundwater through the stripper

schient vorteilhaft mit einem Luft/Wasserverhältnis von 20:1 bis 10:1. Durch die der Wasserentnahme direkt nachgeschaltete Stripperstufe wird eine frühzeitige Umwandlung der Schadstoffe aus der flüssigen in die gasförmige Phase erreicht.seems advantageous with an air/water ratio of 20:1 to 10:1. The stripping stage directly downstream of the water extraction ensures early conversion of the pollutants from the liquid to the gaseous phase.

Die beladene Luft gelangt dann in die durch mindestens einen UV-Excimerstrahler gebildete Bestrahlungsstufe und wird danach gewaschen, vorzugsweise in einem Laugenwäscher, um insbesondere die durch die fotochemisch behandelte Stripperabluft gebildeten Reaktionsprodukte zu neutralisieren und zu hydrolisieren bzw. nicht flüchtige Spurenstoffe in der Waschlösung anzureichern. Die gereinigte, nunmehr unbeladene Stripperabluft wird wieder dem Stripper zugeführt, also im Kreislauf geführt, womit der bei bekannten Verfahren bestehende Nachteil des Austrags von Schadstoffen in die Atmosphäre verhindert und gleichzeitig sichergestellt wird, daß es zu keinen gravierenden Störungen des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts im Wasser kommt, und somit die Gefahr von Kalkausfällungen (-ablagerungen) vermieden wird.The contaminated air then enters the irradiation stage formed by at least one UV excimer lamp and is then washed, preferably in a caustic washer, in order to neutralize and hydrolyze the reaction products formed by the photochemically treated stripper exhaust air and to enrich the washing solution with non-volatile trace substances. The cleaned, now uncontaminated stripper exhaust air is fed back to the stripper, i.e. circulated, which prevents the disadvantage of pollutants being released into the atmosphere in known processes and at the same time ensures that there are no serious disturbances to the lime-carbonic acid balance in the water, thus avoiding the risk of lime precipitation (deposits).

Anhand der beiliegenden Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführung einer Anlage zur GrundwasserSanierung dargestellt ist, wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a preferred embodiment of a system for groundwater remediation:

Die Anlage besteht vorzugsweise aus einer Entnahmestation 1, einer Phasenumwandlungs-Station 2, einer Abluftbehandlungs-Station 3, einer Wasserendbehandlungs-Station 4 sowie einer Laugenaufbereitungs-Station 5.The system preferably consists of a removal station 1, a phase conversion station 2, an exhaust air treatment station 3, a final water treatment station 4 and a caustic solution preparation station 5.

Zur Entnahmestation 1 gehören im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Brunnen Bl₇ B2 und B3, die vorzugsweise in der Schadstoffahne entlang bzw. in Richtung deren Achse verteilt angeordnet sind, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel Bl im Schadens&zgr;entrum, B2 ca. 20 bis 30 m stromabwärts und B3 ca. 200 bis 400 m stromabwärts vom Schadenszentrum. Die aus den einzelnen Brunnen mittels Pumpen abgezogenen bzw. geförderten Grundwassermengen stehen im umgekehrten Verhältnis zur Schadstoffkonzentration, und zwar werden in einem Ausführungsbeispiel aus dem Brunnen Bl 5 m³/h mit einer Schadstoff-(LCKW-[leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe] ) Konzentration von 5 mg/1 abgepumpt bzw. gefördert, während dem Brunnen B2 15 m-Vh Grundwasser mit einer LCKW-Konzentration von ungefähr 0,45 mg/1 und dem Brunnen B3 30 m-Vh Grundwasser mit einer LCKW-Konzentration von ungefähr 0,5 mg/1 entnommen werden. Die einzelnen Fördermengen werden über Leitungen 11, 12 bzw. 13 einer gemeinsamen Leitung 14 zugeführt und in die Phasenumwandlungs-Station 2 gefördert, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem vorzugsweise mit Kunststoff-Füllkörpern beladenen, mehrstufigen, vorzugsweise dreistufigen Stripper 15 besteht, der bei Raumtemperatur arbeitet. Die Füllkörper bewirken einen hohen Kontaktaustausch zwischen den im Gegenstrom geführten Wasser- und Luftströmen, indem sie für eine große Berührungsoberfläche zwischen Wasser und Luft sorgen.In the illustrated embodiment, the sampling station 1 includes three wells Bl ₇ B2 and B3, which are preferably arranged distributed in the contaminant plume along or in the direction of its axis, namely in the illustrated embodiment Bl in the damage center, B2 approx. 20 to 30 m downstream and B3 approx. 200 to 400 m downstream from the damage center. The quantities of groundwater withdrawn or pumped from the individual wells by pumps are inversely proportional to the pollutant concentration. In one embodiment, 5 ^m3 /h with a pollutant (volatile chlorinated hydrocarbons) concentration of 5 mg/l are pumped out or pumped from well B1, while 15 m3 /h of groundwater with a volatile chlorinated hydrocarbon concentration of approximately 0.45 mg/l are withdrawn from well B2 and 30 m3 /h of groundwater with a volatile chlorinated hydrocarbon concentration of approximately 0.5 mg/l are withdrawn from well B3. The individual pumped quantities are fed to a common line 14 via lines 11, 12 and 13, respectively, and pumped into the phase conversion station 2, which in the embodiment shown consists of a multi-stage, preferably three-stage stripper 15, which preferably has a plastic filler and operates at room temperature. The packing elements ensure a high level of contact exchange between the countercurrent water and air flows by providing a large contact surface between water and air.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird das schadstoffbeladene Grundwasser von oben über Düsen 16 auf das Stripperbett aufgegeben und durchläuft die einzelnen Füllkörperstufen von oben nach unten im Gegenstrom zuAs can be seen from the drawing, the polluted groundwater is fed from above via nozzles 16 onto the stripper bed and passes through the individual packing stages from top to bottom in countercurrent to

einem nachfolgend im einzelnen noch zu erläuternden Luftstrom, und zwar vorzugsweise im Verhältnis von 20:1 bis 10:1. Während dieses Durchlaufs werden die in der wäßrigen Phase befindlichen Schadstoffe, CKWs (Chlorkohlenwasserstoffe), wie PER (Tetrachlorethen) und TRI (Trichlorethen) in die Gasphase überführt. Der Umwandlungswirkungsgrad des Strippers liegt bezogen auf PER bei etwa 98 %, d.h. es lassen sich 98 % der CKW in die Stripperabluft übertragen. Im Luftstrom von 500 mP/h ergibt sich eine CKW-Konzentration von 100 mg CKW pro m^ Luft. Bei einer Startkonzentration der LCKW von 1 g/m^ beträgt die CKW-Konzentration in der Gasphase ca. 50 m.g/m.3. Die Restkonzentration im Wasser liegt zunächst bei 20 ]iq/l für PER, bei max. 5 ug/1 für TRI und bei < 10 ]iq/l für CIS (Abbauprodukt) . Die vorgenannten Werte sind Vorzugsbeispiele, und zwar bei einem Wasserdurchsatz von 50 m³/h und einem Luftdurchsatz von 1000 m³/h.an air flow to be explained in more detail below, preferably in a ratio of 20:1 to 10:1. During this run, the pollutants in the aqueous phase, CHCs (chlorinated hydrocarbons), such as PER (tetrachloroethylene) and TRI (trichloroethylene), are transferred to the gas phase. The conversion efficiency of the stripper is around 98% in relation to PER, ie 98% of the CHCs can be transferred to the stripper exhaust air. In an air flow of 500 mP/h, a CHC concentration of 100 mg CHC per m^ of air results. With an initial concentration of the CHCs of 1 g/m^, the CHC concentration in the gas phase is around 50 mg/m.3. The residual concentration in the water is initially 20 ]iq/l for PER, max. 5 ug/l for TRI and < 10 ]iq/l for CIS (degradation product). The above values are preferred examples, namely for a water flow rate of 50 m ³ /h and an air flow rate of 1000 m ³ /h.

Das die Füllkörperkolonne bzw. -stufen durchlaufene Wasser mit den erwähnten Restkonzentrationen sammelt sich im Sumpf 17 des Strippers 15 und wird zur Entfernung der erwähnten Restkonzentrationen der Wasserendbehandlungs-Station 4 zugeführt.The water passing through the packed column or stages with the mentioned residual concentrations collects in the sump 17 of the stripper 15 and is fed to the final water treatment station 4 to remove the mentioned residual concentrations.

Zur Entfernung der erwähnten Restkonzentrationen im Wasser wird dieses mittels einer Pumpe 18 aus dem Sumpf 17 durch eine Leitung 19 der Wasserendbehandlungs-Station 4 zugeführt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem mit Aktivkohle 21 beladenen Filter ("Polizeifilter") 22 besteht, das es von oben nach unten durchläuft. Das Polizeifilter 22 hat eine überschlägige Laufzeit von 15.000 bis 20.000 Bettvolumina, was beiTo remove the mentioned residual concentrations in the water, the water is fed by means of a pump 18 from the sump 17 through a line 19 to the final water treatment station 4, which in the illustrated embodiment consists of a filter loaded with activated carbon 21 ("police filter") 22, through which it runs from top to bottom. The police filter 22 has an approximate running time of 15,000 to 20,000 bed volumes, which at

einem Aktivkohlevolumen 21 von 15 m^ (Filterdurchmesser 2,5 in, Schichthöhe 3 m) für eine Behandlung von 300.000 m3 Wasser ausgelegt ist, so daß beim angegebenen Wasserdurchsatz von 50 m-Vh ein Aktivkohlewechsel erst nach 6 bis 8 Monaten erforderlich wird. Um ein kontinuierliches Verfahren zu gewährleisten, sollte die Entnahmepumpe 18 aus dem Sumpf 17 des Strippers 15 so bemessen sein, daß die Ableitung des gereinigten Wassers abgedeckt ist, d.h. die abgeleitete Wassermenge der durch die Brunnen Bl, B2 und B3 geförderten entspricht.an activated carbon volume 21 of 15 m^ (filter diameter 2.5 in, layer height 3 m) is designed for a treatment of 300,000 m3 of water, so that at the specified water throughput of 50 m-Vh an activated carbon change is only required after 6 to 8 months. In order to ensure a continuous process, the extraction pump 18 from the sump 17 of the stripper 15 should be dimensioned so that the discharge of the purified water is covered, i.e. the discharged water quantity corresponds to that pumped by the wells Bl, B2 and B3.

Neben dem Entfernen der Restkonzentration aus dem Wasser erfüllt das Polizeifilter 22 in vorteilhafter Weise auch die Aufgabe, jegliche Konzentrationsschwankungen abzufangen und insbesondere ein Durchschlagen der Konzentrationen zu vermeiden. In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, daß im Laufe der Sanierung natürlich ein Rückgang der Zulaufkonzentrationen an Schadstoffen eintreten wird, der das Polizeifilter im Laufe der Sanierung entlastet, und zwar mit positivem Einfluß auf den Aktivkohlewechsel, d.h. einer Verlängerung seiner Standzeit.In addition to removing the residual concentration from the water, the police filter 22 also advantageously fulfills the task of absorbing any concentration fluctuations and, in particular, preventing concentrations from breaking through. In this context, it should also be mentioned that during the course of the renovation, a reduction in the inflow concentrations of pollutants will naturally occur, which relieves the police filter during the renovation, with a positive effect on the activated carbon change, i.e. an extension of its service life.

Über eine Leitung 23 wird das gereinigte Wasser unten aus dem Polizeifilter 22 abgezogen und zu einem nicht dargestellten Vorfluter gefördert und dem Grundwasserkreislauf wieder zugeführt, beispielsweise durch Einleiten in einen Kanal, einen Fluß, Bach od. dgl..The purified water is drawn off from the bottom of the police filter 22 via a pipe 23 and conveyed to a receiving water body (not shown) and returned to the groundwater cycle, for example by discharging it into a canal, a river, a stream or the like.

Bei einem Wasserdurchsatz von 50 m-Vh beträgt der Luftdurchsatz zum Beispiel vorzugsweise zwischen 500 und 1.000 mVh. Die im Stripper 15 im Gegenstrom zum an dessen Kopf aufgegebenen, schadstoffbeladenen GrundwasserFor a water flow of 50 m-Vh, the air flow is, for example, preferably between 500 and 1,000 mVh. The polluted groundwater fed into the stripper 15 in countercurrent to the head of the stripper

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24 geführte Luft 25 wird mit den in die gasförmige Phase übergehenden Schadstoffen beladen, dem Kopf des Strippers 15 entnommen und über eine Leitung 26 der Abluftbehandlungs-Station 3 zugeführt. Die Abluftbehandlungs-Station besteht im Ausführungsbeispiel aus mindestens einem UV-Excimerstrahler 27, 28 (Excimer = excited dimers; bei Anordnung mehrerer dieser Strahler sind diese in Reihe geschaltet) und einem dem bzw. den Strahlerin) 27, 28 nachgeschalteten Laugenwäscher 29.24 guided air 25 is loaded with the pollutants that pass into the gaseous phase, taken from the head of the stripper 15 and fed to the exhaust air treatment station 3 via a line 26. In the exemplary embodiment, the exhaust air treatment station consists of at least one UV excimer lamp 27, 28 (excimer = excited dimers; if several of these lamps are arranged, they are connected in series) and a caustic washer 29 connected downstream of the lamp(s) 27, 28.

Die wasserdampfgesättigte Stripperabluft wird über die Leitung 26 dem ersten UV-Excimerstrahler 27 - beispielsweise ein 222-nm-Excimerstrahler - zugeleitet und von diesem über eine Leitung 31 dem zweiten UV-Excimerstrahler 28 zugeführt, den es ebenfalls durchläuft. Theoretisch ist nur ein Excimer strahler (im vorliegenden Fall 27) erforderlich, um die photochemische Zersetzung der Schadstoffe während des Durchlaufs der Luft zu gewährleisten. Der zweite Strahler 28 läuft lediglich in der Startphase mit, bis die erste Stufe die gewünschte Leistung erbringt, und dient anschließend als Stand-by-Reserve bei Ausfall des ersten Strahlers 27.The water vapor-saturated stripper exhaust air is fed via line 26 to the first UV excimer emitter 27 - for example a 222 nm excimer emitter - and from there via line 31 to the second UV excimer emitter 28, which it also passes through. Theoretically, only one excimer emitter (in this case 27) is required to ensure the photochemical decomposition of the pollutants as the air passes through. The second emitter 28 only runs during the start-up phase until the first stage delivers the desired output, and then serves as a standby reserve in the event of the first emitter 27 failing.

Nach der UV-Strecke wird die fotochemisch behandelte Stripperabluft über eine Leitung 32 dem Laugenwäscher 2 9 zugeführt und durch diesen von unten nach oben im Gegenstrom zur Kali- oder Natronlauge geführt, um insbesondere gebildete Reaktionsprodukte (z.B. HCl) zu neutralisieren und zu hydrolisieren bzw. nicht flüchtige Spurenstoffe in der Waschlösung anzureichern. Die so gereinigte Stripperabluft wird dem Wäscher 29 am Kopf entnommen und über eine Leitung 33 dem Stripper 15 untenAfter the UV section, the photochemically treated stripper exhaust air is fed to the lye washer 29 via a line 32 and is guided through it from bottom to top in countercurrent to the potassium or sodium hydroxide solution in order to neutralize and hydrolyze reaction products (e.g. HCl) formed and to enrich non-volatile trace substances in the washing solution. The stripper exhaust air cleaned in this way is taken from the washer 29 at the top and fed to the stripper 15 at the bottom via a line 33.

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oberhalb des Sumpfes 17 wieder zugeführt, um dann erneut im Gegenstrom zum frisch aufgegebenen, schadstoffbeladenen Grundwasser 24 durch den Stripper geführt zu werden.above the sump 17, in order to be led through the stripper again in countercurrent to the freshly added, polluted groundwater 24.

Die Luft wird somit in einem geschlossenen Kreislauf geführt, so daß der Austrag von Schadstoffen verhindert und gleichzeitig sichergestellt wird, daß es zu keinen Störungen des Kalk-Kohlesäure-Gleichgewichts, das sich nach der sogenannten Tillmans-Kurve einstellt, im Wasser kommt.The air is thus guided in a closed circuit, preventing the release of pollutants and at the same time ensuring that there are no disturbances to the lime-carbonic acid equilibrium in the water, which is established according to the so-called Tillmans curve.

Die Verhinderung des Austrags von Schadstoffen in die Atmosphäre wird zusätzlich dadurch gesichert, daß die Kreislaufförderung der Luft durch ein Sauggebläse 34 bewirkt wird, das dem Laugenwäscher 29 nachgeschaltet in der Leitung 33 eingebaut ist, also die unbeladene Luft in den unteren Teil des Strippers 15 bläst. Dadurch herrscht im Luftkreislauf vom Stripperkopf bis kurz vor den Stripperfuß Unterdruck, so daß selbst bei gegebenenfalls auftretenden Undichtigkeiten im Luftkreislauf keine zu behandelnde bzw. behandelte Luft und damit auch keine Schadstoffe in die Atmosphäre gelangen kann bzw. können.The prevention of pollutants being released into the atmosphere is additionally ensured by the fact that the circulation of the air is effected by a suction fan 34, which is installed downstream of the caustic washer 29 in the line 33, i.e. it blows the uncontaminated air into the lower part of the stripper 15. As a result, there is a negative pressure in the air circuit from the stripper head to just before the stripper foot, so that even if leaks occur in the air circuit, no air to be treated or treated, and thus no pollutants, can get into the atmosphere.

Auch der Laugenwäscher 29 arbeitet mit einem geschlossenen Kreislauf, denn die Kali- und/oder Natronlauge werden bzw. wird über eine Leitung 35 mit Hilfe einer Pumpe 36 aus dem Wäscher sumpf 37 abgezogen und seinem Kopf 38 wieder zugeführt und dort versprüht und gelangen bzw. gelangt im Gegenstrom zur Luft wieder in den Sumpf 37.The lye washer 29 also works with a closed circuit, because the potassium and/or sodium hydroxide solution is drawn off from the washer sump 37 via a line 35 with the help of a pump 36 and fed back to its head 38 and sprayed there and reaches or returns to the sump 37 in countercurrent to the air.

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Der Laugenwäscher 29 kann handelsüblicher Bauart sein. In ihm wird die Waschlösung auf bis zu 50 % an durch die Bestrahlung gebildeten Reaktionsprodukten angereichert und sodann ein Teil des zum Beispiel etwa 400 1 bis zu etwa 1.000 1 betragenden Kreislaufes diskontinuierlich entnommen, z.B. Chargen von 250 1 monatlich, die durch eine entsprechende Menge neuer Lauge für den Wäscherkreislauf ersetzt werden, so daß während eines Betriebsjahres etwa 3.000 1 Lauge zu ergänzen wären.The lye washer 29 can be of a commercially available design. In it, the washing solution is enriched to up to 50% with reaction products formed by the irradiation and then a part of the circuit, for example about 400 l to about 1,000 l, is withdrawn discontinuously, e.g. batches of 250 l per month, which are replaced by a corresponding amount of new lye for the washer circuit, so that during an operating year about 3,000 l of lye would have to be replenished.

Die aus dem Sumpf des Laugenwäschers 29 chargenweise abgezogene salzhaltige Lauge wird vor ihrer Entsorgung der Laugenaufbereitungs-Station 5 zugeführt, die aus einem hydrothermischen Reaktor besteht, der mit einer Heizung 39 und einem Rührwerk 41 versehen ist. Der Reaktor hat ein Volumen von 750 1 und könnte mit Chargen von 250 1 monatlich einmal betrieben werden. In einer mehrstündigen Behandlung bei 9O⁰C bis 100⁰C unter Rühren erfolgt eine vollständige Zersetzung bzw. Mineralisierung der Restkonzentration von chlorierten Essigsäuren etc.. Von dem, wie erwähnt, intermittierend betriebenen hydrothermischen Reaktor 5 wird die derart aufgearbeitete Lauge neutralisiert und als Salzlösung dann ihrer Entsorgung zugeführt.The saline solution drawn off in batches from the sump of the lye washer 29 is fed to the lye preparation station 5 before disposal, which consists of a hydrothermal reactor equipped with a heater 39 and an agitator 41. The reactor has a volume of 750 l and could be operated once a month with batches of 250 l. In a treatment lasting several hours at 90 ⁰ C to 100 ⁰ C with stirring, a complete decomposition or mineralization of the residual concentration of chlorinated acetic acids etc. takes place. The lye processed in this way is neutralized by the hydrothermal reactor 5, which, as mentioned, operates intermittently, and then fed to disposal as a salt solution.

Ca. 90 % der in die Strahler 27 und 28 eingespeisten elektrischen Energie werden in Wärme umgesetzt; die Strahler besitzen einen fest installierten inneren Kühlkreislauf mit deionisiertem Wasser. Zur Wärmeabfuhr wird ein äußerer Kühlkreislauf vorgesehen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem Sumpf des Strippers 15 mit Wasser, z.B. 300 l/h pro BestrahlungseinheitApproximately 90% of the electrical energy fed into the radiators 27 and 28 is converted into heat; the radiators have a permanently installed internal cooling circuit with deionized water. An external cooling circuit is provided for heat dissipation, which in the embodiment shown is supplied from the sump of the stripper 15 with water, e.g. 300 l/h per irradiation unit

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gespeist wird. Dazu wird das Wasser über eine Pumpe 42 dem Sumpf 17 des Strippers 15 entnommen und durch eine Leitung 43 den Strahlern 27 und 28 zugeführt, wobei die Leitung 43 sich für jeden Strahler 27 und 28 in Zuführleitungen 43a bzw. 43b verzweigt. Die Rückführung des erwärmten Kühlwassers erfolgt aus den Strahlern über Abführleitungen 44a und 44b, die in eine Rückführsammelleitung 44 münden, über die das erwärmte Kühlwasser zurück in den Sumpf 17 des Strippers 15 gefördert wird.is fed. For this purpose, the water is taken from the sump 17 of the stripper 15 via a pump 42 and fed to the radiators 27 and 28 via a line 43, whereby the line 43 branches into feed lines 43a and 43b for each radiator 27 and 28. The heated cooling water is returned from the radiators via discharge lines 44a and 44b, which open into a return manifold 44, via which the heated cooling water is fed back into the sump 17 of the stripper 15.

Wie bereits erwähnt, ist von den beiden im beschriebenen Ausführungsbeispiel angegebenen Strahlern 27 und 28 im Normalbetrieb nur einer erforderlich, um die photochemische Zersetzung der Schadstoffe zu gewährleisten. Für den Normalbetrieb ist daher auch nur die Kühlung lediglich eines Strahlers 27 erforderlich, so daß beispielsweise die Zuführ- und Abführleitung 43b und 44b für den Strahler 28 geschlossen bleiben können. Die entsprechenden Ventile sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet.As already mentioned, of the two radiators 27 and 28 specified in the described embodiment, only one is required in normal operation to ensure the photochemical decomposition of the pollutants. For normal operation, therefore, only the cooling of one radiator 27 is required, so that, for example, the supply and discharge lines 43b and 44b for the radiator 28 can remain closed. The corresponding valves are not shown to simplify the illustration.

Zwar sind in der Zeichnung die Strahler in horizontaler Lage dargestellt, jedoch wird eine vertikale Ausrichtung bevorzugt, da dann eine günstigere Halterungskonstruktion gewählt werden kann, die vermeidet, daß ein Teil der Strahlung abgedeckt wird. Die beiden Strahler befinden sich vorzugsweise in ein- und derselben Reaktionskammer. Auf der die beiden Strahler aufnehmenden Reaktionskammer kann auch das erforderliche Elektronikgehäuse untergebracht bzw. an der Rückwand eines nachfolgend noch angesprochenen Containers montiert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich nämlich erwiesen, wenn sämtlicheAlthough the radiators are shown in a horizontal position in the drawing, a vertical alignment is preferred, as a more favorable mounting structure can then be selected, which avoids part of the radiation being covered. The two radiators are preferably located in one and the same reaction chamber. The required electronics housing can also be housed on the reaction chamber that accommodates the two radiators or mounted on the rear wall of a container, which will be discussed later. It has proven to be particularly advantageous if all

Komponenten zur Luftreinigung in dem erwähnten Container untergebracht werden, nämlich eine aus HCl- und UV-resistentem Material bestehende Reaktionskammer für die Strahler 27 und 28, der Laugenwäscher 29 mit Vorratsbehälter und zwei aufgesetzten Füllkörperkolonnen, der hydrothermische Reaktor 5, sowie das Luftgebläse 34.Components for air purification are housed in the container mentioned, namely a reaction chamber made of HCl and UV-resistant material for the emitters 27 and 28, the caustic soda washer 29 with storage tank and two attached packed columns, the hydrothermal reactor 5, and the air blower 34.

Der Container mit allen Einrichtungen zur Luftreinigung und zum Luftkreislauf besitzt die erforderlichen Anschlüsse, d.h. neben einem Stromanschluß auch eine Zu- und eine Ableitung für Luft sowie eine Zu- und eine Ableitung für Kühlwasser und ist somit bestens für einen mobilen Einsatz und modularen Aufbau der Anlage geeignet. The container with all the equipment for air purification and air circulation has the necessary connections, i.e. in addition to a power connection, there is also an inlet and outlet for air as well as an inlet and outlet for cooling water and is therefore ideally suited for mobile use and modular construction of the system.

Wie bereits erwähnt, bietet das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Vorteile gegenüber bisher bekannten. So findet zunächst eine nahezu vollständige Mineralisierung der Schadstoffe in der Sanierungsanlage statt. Lediglich der mit dem Stripper nicht in die Gasphase übertragene Rest von max. 2 % der Schadstoffe wird auf Aktivkohle verlagert. Durch den geschlossenen Luftkreislauf treten darüber hinaus keine Schadstoffe in die Atmosphäre aus. Des weiteren sind keine zusätzlichen Chemikalien zur Stabilisierung des Wassers erforderlich, da durch die Kreislauf führung der Luft sichergestellt ist, daß es zu keinen Störungen des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts im Wasser kommt. Als besonders vorteilhaft ist schließlich anzusehen, daß sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Entsorgung auf ca. 3 m³ Salzlösung pro Jahr aus dem Laugenwäscher beschränkt.As already mentioned, the process according to the invention offers considerable advantages over previously known processes. First, the pollutants are almost completely mineralized in the remediation plant. Only the remainder of max. 2% of the pollutants not transferred to the gas phase by the stripper is transferred to activated carbon. The closed air circuit means that no pollutants are released into the atmosphere. Furthermore, no additional chemicals are required to stabilize the water, since the air circuit ensures that the lime-carbonic acid balance in the water is not disturbed. Finally, it is particularly advantageous that the disposal of the process according to the invention is limited to approx. 3 m ³ of salt solution per year from the lye washer.

Claims

Protection claims:

1. Plant for the degradation of pollutants, in particular for the removal and disposal of pollutants contained in groundwater, characterized by an extraction station (1), a phase conversion station (2) and an exhaust air treatment station (3).

2. Plant according to claim 1, characterized by a final water treatment station (4).

3. Plant according to claim 1 or 2, characterized by a lye preparation station (5).

4. Installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the extraction station (1) consists of several, preferably three well pumps (B1, B2, B3), the delivery lines (11, 12 and 13) of which for groundwater withdrawn from the area of the contaminant plume open into a collecting line (14).

5. Plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the phase conversion station (2) consists of a stripper (15) connected to the collecting line (14).

6. Plant according to claim 5, characterized in that the stripper (15) through which the groundwater flows from top to bottom is loaded with plastic packings.

7. Plant according to claim 5 or 6, characterized by a multi-stage, preferably three-stage stripper (15).

8. Plant according to one of claims 1 to 7, characterized in that the exhaust air treatment station (3) connected to the head of the stripper (15) via a line (26) consists of at least one UV excimer lamp (27, 28) and a lye washer (29) connected downstream of the lamp(s).

9. Installation according to claim 8, characterized in that the radiators (27,28) are connected in series.

10. Plant according to claim 8 or 9, characterized by a supply (32) of the photochemically treated stripper exhaust air at the foot of the lye washer (29) and a removal (33) of the cleaned stripper exhaust air at the head of the washer (29).

11. Plant according to claim 10, characterized by a return (33) of the cleaned stripper exhaust air into the stripper (15) below its packing bed but above its sump (17).

12. Plant according to claim 11, characterized by a suction fan (34) in the return line (33) between the liquor washer (29) and the stripper (15).

13. Plant according to one of claims 8 to 12, characterized by a closed lye circuit for the washer (29).

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14. Plant according to one of claims 8 to 13, characterized by a cooling circuit (43, 44) for the radiators (27, 28), which is fed from the sump (17) of the stripper (15).

15. Plant according to one of claims 5 to 14, characterized by at least one extraction line (18, 19) which connects the sump (17) of the stripper (15) with the final water treatment station (4).

16. Plant according to one of claims 2 to 15, characterized in that the water treatment station

(4) consists of a filter (22) loaded with activated carbon (21).

17. Plant according to one of claims 3 to 16, characterized in that the lye preparation station

(5) consists of a hydrothermal reactor preferably equipped with a heater (39) and a stirrer (41).

18. Plant according to one of claims 8 to 17, characterized by a feed of the lye preparation station (5) assigned to the scrubber sump (37).

19. System according to one of claims 1 to 18, characterized by a modular structure.

20. Plant according to one of claims 1 to 19, characterized by a container which contains all components for air purification.

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21. Installation according to one of claims 1 to 20, characterized by a power connection and an inlet and outlet line for air and cooling water on the container.