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DEKONTAMINATIONSPROZESS UNTER ANWENDUNG VON ELEKTRIZITÄT UND VAKUUMTECHNIK - Dokument DE69226195T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69226195T2 18.02.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0608238
Titel DEKONTAMINATIONSPROZESS UNTER ANWENDUNG VON ELEKTRIZITÄT UND VAKUUMTECHNIK
Anmelder Malot, James J., San Juan, Puerto Rico, US
Erfinder Malot, James J., San Juan, Puerto Rico, US
Vertreter Dannenberg, Schubert, Gudel, 60313 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69226195
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, MC, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 21.04.1992
EP-Aktenzeichen 929146371
WO-Anmeldetag 21.04.1992
PCT-Aktenzeichen US9203243
WO-Veröffentlichungsnummer 9301010
WO-Veröffentlichungsdatum 21.01.1993
EP-Offenlegungsdatum 03.08.1994
EP date of grant 08.07.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.02.1999
IPC-Hauptklasse B09B 1/00

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur In-Situ-Behandlung von Erdreich innerhalb vadoser Erdreichzonen, die durch nicht natürlich vorkommende flüssige Kontaminanten kontaminiert sind. Die vadose Zone ist die nicht gesättigte Zone des Erdreichs, d. h. oberhalb des Grundwasserspiegels und der gesättigten kapillaren Grenzzone. Die vorliegende Erfindung beaufschlagt das Erdreich durch Induzieren eines elektrischen Stromes durch das Erdreich mit Wärme, währenddessen eine Vakuumextraktion angewandt wird, um die wärmeinduzierte Verdampfung oder Verflüchtigung der Kontaminanten zu steigern und die Kontaminanten aufzufangen. Die Erfindung wird als Elektro-Vac- Verfahren bezeichnet.

Die Ursachen für Erdreichkontaminationen sind zahlreich, beispielsweise leckbehaftete Versorgungs- oder Lagertanks, industrielle Maßnahmen und Arbeiten, chemische Lagerungs- und Verarbeitungsbereiche, chemische Überlaufe oder verschüttete Chemikalien und Abfall-Lagerstätten. Die Kontaminanten innerhalb der vadosen Zone können ins Grundwasser hinunterrieseln und auf diese Weise zu Langzeitursachen für eine Grundwasserkontamination werden, die typischerweise Jahrzehnte anhalten. Um die Grundwasser-Resourcen zu schützen und die uneingeschränkte Boden- und Grundwassernutzung zu ermöglichen, ist an vielen Standorten eine Aufreinigung der unter der Erdoberfläche liegenden verunreinigten Bereiche erforderlich.

Das Verfahren der Vakuumextraktion ist auf dem Gebiet der subterranen Umweltreinigungsmaßnahmen wohlbekannt (Vergl. das US Patent 4,593,760, Visser und Malot, und das US Patent Re 33,102, Visser und Malot). Das Vakuumextraktionsverfahren beseitigt flüchtige organische Komponenten (VOC von volatile organic compounds) aus der vadosen Zone. In diesem Verfahren steigert ein unter der Oberfläche vorhandenes Vakuum die Verdampfung von VOC's in der vadosen Zone, und die durch Vakuum induzierte Luftströmung entfernt diese verdampften Kontaminanten aus dem Erdreich.

Das Vakuumextraktionsverfahren arbeitet bei leichteren VCO's typischerweise schneller als bei schwereren VCO's. Es sind schwerere VCO's zwar durch Vakuumextraktion erfolgreich entfernt worden, allerdings mit Schwierigkeiten. Diese Bestandteile werden leichter verdampft bzw. verflüchtigt und sind folglich durch dieses Verfahren leichter entfernbar, wenn sie erwärmt werden. Gleichermaßen würden leichte VCO's schneller entfernt, wenn die Formation erwärmt würde und die Bestandteile mit Wärme beaufschlagt würden. Daher könnte an Kombinationen von flüchtigen Stoffen enthaltenden Aufreinigungsstandorten eine wesentliche Geld- und Zeitersparnis bewirkt werden, wenn die Erdreichtemperatur angehoben werden könnte. Der Stand der Technik nutzt keine Wärme zur Steigerung der Vakuumextraktion.

Das Vakuumextraktionsverfahren allein, obgleich grundsätzlich wirksam, ist in Erdreichkomponenten geringer Permeabilität (z. B. Ton) und sehr nassen Erdreichzonen relativ langsam, und dies auch bei Kontaminanten, die nicht leicht verflüchtigbar sind. Auch kanalisieren natürliche Vorzugswege des unter der Oberfläche befindlichen Vakuums und der Luftströmung die Vakuum- und Luftströmung auf bestimmte Flöze oder Schichten und von anderen Flözen weg. Dies kommt in geschichteten Formationen vor und beeinträchtigt den gesamten Aufreinigungsprozeß. Beispielsweise kann in alternierenden Flözen oder Schichten aus Sand und Ton das Vakuum sich weiter in die Sandschicht hinein ausbreiten, würde jedoch in der Tonschicht begrenzt sein.

Für eine Dekontamination ist eine Verflüchtigung durch Erwärmung ohne Vakuum bekannt. Das US Patent 4,670,634, Bridges et al, nimmt Bezug auf ein Verfahren, in dem die kontaminierten Erdreichkomponenten mit elektromagnetischer (HF)-Hochfrequenzenergie erwärmt werden, wodurch flüchtige Kontaminanten dazu gebracht werden, zu verdunsten und an die Oberfläche zu steigen, wo sie in einer Haube gesammelt werden. Jedoch steht eine Ausrüstung zur Erzeugung der hohen HF-Energie, die erforderlich ist, um die unter der Erdoberfläche liegenden Erdreichkomponenten bis in eine ausreichende Tiefe zu durchdringen (d. h. mehr als 30 (10 Fuß)), nicht zur Verfügung. Es ist in diesem Patent eine aufwendige Behälterstruktur erforderlich, um den Austritt von HF-Energie und/oder gefährlichen Dämpfen während des Verfahrens zur verhindern. Da sich die Erdreichkontamination zumeist bis in eine Tiefe von mehr als 3 m (10 Fuß) erstreckt und gelegentlich hunderte von Fuß tief in die Erde hinein (Im = 3, 3 Fuß), zeichnet sich dieses Verfahren durch erhebliche Einschränkungen in der Tiefe aus. Weitere Einschränkungen ergeben sich aus dem Erfordernis einer hohen Energiestrahlung in urbanen Bereichen, in denen die Kontamination gemeinhin liegt. Auch sind nach dem Patent hohe Temperaturen (mehr als 200ºC) erforderlich. Das US Patent 4,973,811, Bass, wendet auch Wärme ohne Vakuumextraktion an.

Auch andere Oberflächenerwärmungsverfahren wie das des US Patents 4,984,594, Visegar, erfordern hohe Betriebstemperaturen. Dieses Verfahren ist ferner durch thermische Konvektion zur Erdreicherwärmung eingeschränkt, wodurch die durch das Verfahren wirksam erreichbare Tiefe auf weniger als 1m (3 Fuß) beschränkt wird. Auch hier erfordert eine Wiedergewinnung der verdampften Kontaminanten eine aufwendige Oberflächenstruktur.

Das US Patent 4,957,393 (Buelt et al) wendet eine elektrische Hochspannungsbogenerhitzung des Erdreichs (mit Spannungswerten von 100 kV bis 2000 kV) an, um die Erdreichtemperatur auf 100 oC bis 1200ºC anzuheben. Es kann bezüglich der behandelten Bodenregion mittels einer Haube über der behandelten Bodenoberfläche oder durch hohle Elektroden, durch die das verflüchtigte Material durch induzierten Abzugs oder eine Vakuum quelle abgezogen wird, ein Unterdruck gehalten werden.

Weiterer Stand der Technik richtet sich auf tiefe, gesättigte, begrenzte Formationen, die natürlich vorkommende Kohlenwasserstoffe, die als Brennstoff verwendet werden, enthalten. Diese Patente beziehen sich auf die Erwärmung einer geologischen Formation durch Einleiten eines elektrischen Stroms zwischen Brunnen oder zwischen Oberflächen- und/oder unter der Oberfläche liegende Elektroden. Das US Patent 849,524, Baker, beschreibt ein Verfahren, in dem elektrischer Strom mit Hilfe von leitenden Strukturen, die in die Formation durchdringende Brunnenbohrungen plaziert sind, durch die unterirdische Formation geleitet wird. Dies erwärmt die Formation und verflüchtigt kohlenstoffhaltige Komponenten wie Kohle, Ölschiefer und dergleichen, die durch Brunnen wiedergewonnen werden. Das US Patent 4,382,469, Bell et al. beschreibt ein ähnliches Verfahren zur Gewinnung eines Brennstoffgases mit hohem BTU- (kWh)-Wert unter speziellen Betriebsbedingungen. Diese beiden Patente richten sich auf tiefe, natürlich vorkommende nicht flüchtige kohlenstoffhaltige Formationen wie Kohle, Ölschiefer und dergleichen. Sie sind beide von einer geologischen Deckenformation oder Überlagerungsformation abhängig, die das verflüchtigte Material enthält und hohe Formationsstaudrücke (z. B. 10,5 MPa (1530 psi)) erzeugt, um das verflüchtigte Material in die Wiedergewinnungsbrunnen zu leiten. Darüber hinaus werden hohe Temperaturen über 343ºC (650 Grad Fahrenheit)) im '524 Patent und 124ºC (255 Grad Fahrenheit) im '469 Patent angewandt, um Brennstoffgas durch Pyrolyse von Ölschiefer, Teer und Kohle im '524 Patent und durch elekrochemische Reaktionen im '469 Patent zu erzeugen.

Das '469 Patent erfordert, daß ein wässriger Elektrolyt einen Kontakt zur Formation vorsieht. Wenn ferner die Formation zur Trockenheit neigt, wie dies im Fall einer vadosen Zone zutrifft, wäre eine Injektion eines elektrolytischen Fluids in die Formation zur elektrischen Leitung und zur Anwendung der Lehre gemäß den '469 und '524 Patenten erforderlich. Die Flui dinjektion in die Formation hinein oder das Vorliegen eines gesättigten Elektrolyten innerhalb der Formation würde der Nützlichkeit einer Vakuumextraktion innerhalb derselben vadosen Zone entgegenstehen, da Sättigungsbedingungen dem Vakuumprozeß entgegenwirken. Der injizierte Elektrolyt würde sich durch Schwerkraft innerhalb der vadosen Zone absenken und es würde hierdurch ein elektrischer Durchgang zum Wasserspiegel anstatt durch die vadose Zone hindurch vorgesehen, wie es in dieser Erfindung der Fall ist. Das US Patent 4,495,990 von Titus et al offenbart als weiteres Merkmal eine speziell ausgebildete Anoden/Kathodenvorrichtung, die den wichtigen Aspekt der elektrolytischen Fluide durch die gesamte erwärmte Zone hierdurch verstärkt. Das US Patent 4,489,782 von Perkins, schließt laterale Abzüge bzw. Abzugkanäle innerhalb der Kathoden/Anoden-Anordnung mit ein. Somit lehrt der Stand der Technik, daß die elektrische Erwärmung innerhalb der vadosen Zone zur Entfernung von Kontaminanten aus der vadosen Zone ineffektiv und nicht praktikabel sei, und führt daher weg von der Lehre der vorliegenden Erfindung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung nicht natürlich vorkommender flüssiger Kontamination aus der vadosen Zone, im Gegensatz zur Erzeugung von Brennstoffgas mit hohem BTU-Wert (1BTU = 1055 J). In der Praxis sind die meisten hier in Betracht gezogenen unter der Oberfläche befindlichen Kontaminanten chlorierte Lösemittel oder Kohlenwasserstoffe mit sehr niedrigem BTU-Wert, die als brennbare Gase ohne Wert sind.

Die Erwärmungsverfahren aus dem Stand der Technik erfordern sehr hohe Stromladungen (z. B. 1000 As) und sichere Spannungspegel (z. B. 100 Volt oder weniger). Diese Kombination erfordert eine sehr leitfähige Grundwassersalzsole oder die Hinzugabe einer Elektrolytlösung zur Erzielung von Ergebnissen. In der vadosen Zone kommen diese Flüssigkeiten nicht natürlich vor, und zudem ist eine gesteuerte Injektion von Fluiden bzw. Flüssigkeiten in die vadose Zone sehr schwierig, da die Flüs sigkeiten infolge Schwerkraft nach unten durchsickern, statt dort zu verbleiben, wo ein Stromfluß auftreten soll. In einer vadosen Zone befindliche Flüssigkeit geht beinahe immer auf Regenfälle zurück, die einen sehr geringen Anteil an gelösten Feststoffen enthalten und nahezu bar jeglicher Elektrolyte sind. Daher weist das vadose Formationsfluid, auf das der Stand der Technik hinsichtlich Effektivität Bezug nimmt, keine der Eigenschaften auf, die für die Formationserwärmung nötig sind, wie sie beim Stand der Technik gelehrt wird. Ganz im Gegenteil hierzu beruht die vorliegende Erfindung auf elektrischen Eigenschaften der Formation, bei denen der Strom und die Wärme geleitet werden, d. h. Ton- oder Lehmmaterialien und deren geladene Oberflächen, die Kationen absorbieren.

Während der Stand der Technik lehrt, daß die erwärmten Formationen (mit Erwärmungen über 100ºC oder mehr) eine Verflüchtigung durch direktes Sieden, Pyrolyse, Krackung und elektrochemische Reaktionen hervorrufen können, beruht die vorliegende Erfindung auf einer verstärkten Verflüchtigung oder Verdampfung, hervorgerufen durch die Kombination aus Vakuum und Wärmeenergie moderaterer Temperaturen (z. B. Steigerungen von 5,6 bis 111ºC (10 bis 200 Grad Fahrenheit)), angewandt auf die Bereiche geringer Permeabilität bzw. Ton- oder Lehmbereiche der Formation. Die Wiedergewinnung bzw. das Auffangen der verflüchtigten Kontaminanten durch das Vakuumverfahren ist dann effektiver.

Die elektrische Erwärmung wird beim Stand der Technik auf von der vorliegenden Erfindung vollständig verschiedene geologische Bedingungen angewandt. Der Stand der Technik erwähnt keine Heterogenitätsprobleme innerhalb der geologischen Formationen, in denen natürliche Kohlenwasserstoffe anzutreffen sind, und erfordert permeable Formationen, in denen die Erwärmung hervorzurufen ist und die Kontaminanten zu entfernen sind. Demgegenüber widmet sich die vorliegende Erfindung geologischen Heterogenitäten und der Wiederherstellung bzw. Sanierung von Formationen geringer Permeabilität wie Ton.

Die Wiederherstellungs- bzw. Sanierungsverfahren aus dem Stand der Technik mit Erwärmung geologischer Formationen beruhen auf Verfahren aus dem Gebiet der Öl- und Gasherstellung. Dabei ist typischerweise in der Formation während des Wiederherstellungsverfahrens ein hoher Druck aufrecht zu halten. Einige frühere Verfahren erfordern die Erzeugung von Gasen (wie CO, CO&sub2;, CH&sub4;, H&sub2; und anderen Gasen) durch chemische Reaktionen wie Hydrolyse und Pyrolyse, statt einer In-Situ-Verdampfung und Vakuumsanierung.

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Entfernung von nicht natürlich vorkommenden Kontaminanten aus vadosen Erdreichzonen gemäß Definition im Anspruch 1 der beiliegenden Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung macht sich eine Kombination einer Vakuumextraktion (zur Induzierung von Verdampfungsflüssigkeit und verdampfter bzw. verflüchtigter Kontaminanten) und von elektrischem Strom zunutze (der die Kontaminanten und geologischen Schichten in situ mit Wärmeenergie beaufschlagt). Durch Anheben der Erdreichtemperatur und die damit einhergehende Beaufschlagung der Kontaminanten mit Wärmeenergie ist die Vakuumextraktion der Kontaminanten effektiver. Auch zeigt die Erwärmung bestimmter geologischer Schichten, die einer Vakuumluftströmung, da sie naß sind, Widerstand entgegensetzen, eine Neigung, die Trocknung derartiger Schichten zu beschleunigen und die Wirksamkeit der Vakuumextraktion in diesen zu verbessern. In der Erfindung werden verschiedenste Strategien der Plazierung der Elektroden angewandt, um sich den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten anzupassen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer grundlegenden Anordnung der Erfindung, installiert in den Boden, wobei sich eine Punktelektrode im Brunnen befindet,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei jedoch sämtliche Elektroden außerhalb des Brunnens angeordnet sind,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, mit der Ausnahme, daß eine Abänderung dargestellt ist, in der der Brunnen sich vollständig unter dem ursprünglichen Grundwasserspiegel befindet und am Boden des Brunnes eine Pumpe oder andere Vorrichtung angeordnet ist,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, mit der Ausnahme, daß mehrere Elektroden um den Brunnen herum gezeigt sind,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, mit der Ausnahme, daß kompliziertere Elektrodenmuster dargestellt sind, die für einen vertikalen elektrischen Strom vorgesehen sind,

Fig. 6 eine seitliche Querschnittsansicht des Bodenbereichs eines vervollständigten Brunnens,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines fertiggestellten Brunnens von oben.

In den Zeichnungen stellt Fig. 1 eine Auslegung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Ein Bohrloch 1 erstreckt sich unter die Bodenoberfläche 2 in kontaminiertes Erdreich in der vadosen Zone und ist als Vakuumextraktionsbrunnen mit einer Vakuumquelle 3 abgeschlossen. Eine geeignete Vakuumquelle ist ein Abluftventilator, ein Sauggebläse oder eine Vakuumpumpe. Der Brunnen kann oberhalb, unterhalb oder auch durch den Wasserspiegel mit Perforationen 4 abgeschlossen sein, die sich durch das Gehäuse oder den Behälter 6 des Brunnes erstrecken. Statt der Perforationen 4 kann der Brunnen auch Gebrauch von einem Brunnennetz oder -sieb machen oder einfach mit einem Rohr versehen sein, das ein offenes Ende aufweist, um so die extrahierten flüssigen Kontaminanten und verflüchtigten Kontaminanten aus der vadosen Zone abzuziehen.

Wird in den Boden eine Brunnenbohrung gebohrt, so wird diese mit einem Mantel ausgekleidet, der für Luft undurchlässig ist. Zur Vervollständigung werden in diesen Mantel Löcher eingebracht oder es wird das Brunnensieb so plaziert, daß es an einer Stelle des Brunnens sitzt, an der Fluide oder Gase eingezogen werden sollen. Dieser Bereich der Löcher oder des Abschlusses kann in einer ausgewählten geologischen Schicht oberhalb, unterhalb oder quer durch den Grundwasserspiegel hindurchgehend ausgewählt werden. Auf diese Weise können spezielle geologische Niveaus für die erforderliche Behandlung selektiv angegangen werden.

Es wird in den Brunnen eine Elektrode 5 plaziert oder alternativ kann auch der Brunnenmantel selbst (der aus geeigneten Materialien hergestellt ist) als Elektrode wirken. Es werden dann eine oder mehrere Oberflächen-, nahe der Oberfläche oder unter der Oberfläche befindliche Elektroden 7 im Boden installiert. Die Elektroden 5 und 7 werden an einen elektrischen Generator 8 angeschlossen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das metallische Brunnensieb oder ein perforiertes Rohr im Brunnen als Elektrode anstelle einer separaten Elektrodenvorrichtung 5 eingesetzt werden.

Zwischen den Elektroden wird ein Gleichstrom oder Wechselstrom hervorgerufen. Da das Erdreich elektrischen Widerstand aufweist, wird innerhalb der Bodenmatrix Wärme erzeugt, wenn elektrischer Strom zwischen den Elektroden hin- und hergeleitet wird. Die resultierende Wärmeenergie wird die Verflüchtigung flüchtiger und/oder halbflüchtiger Kontaminanten-Komponenten im Erdreich steigern. Dies trägt dazu bei, daß der Vakuumextraktionsprozeß zur Verflüchtigung bzw. Verdampfung und Wiederauffangung der Kontaminanten aus den unter der Oberfläche gelegenen Erdreichteilen mit größerer Geschwindigkeit erfolgt.

Die zur signifikanten Anhebung der Erdreichtemperatur erforderliche Strommenge hängt von verschiedenen Erdreicheigenschaften ab, ferner dessen chemischer Zusammensetzung und der Beabstandung der Elektroden. Die Temperatursteigerung, die im Erdreich auf diese Weise induziert wird, braucht nicht so hoch zu sein, daß die Kontaminanten in-situ zum Sieden gebracht werden, da der Vakuumextraktionsprozeß dafür sorgen kann, daß Chemikalien mit hohem Siedepunkt bei Umgebungstemperaturen entfernt werden können. Die durch den elektrischen Widerstand hervorgerufene höhere Temperatur wird die Verflüchtigung der Kontaminanten für die Beseitigung durch die Vakuumextraktion weiter steigern. Abhängig von der Tiefe und der Art des Erdreichs kann es ökonomisch sein, die Temperatur elektrisch so anzuheben, daß tatsächlich einige Kontaminanten örtlich bzw. in-situ tatsächlich zum Sieden gebracht werden.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Auslegung des Elektro-Vac- Verfahrens, bei dem sämtliche Elektroden vom Bohrloch getrennt beabstandet sind, derart, daß der elektrische Strom um den Brunnen herum oder quer durch den Brunnen geleitet wird.

Zur wirksamen Anhebung der Erdreichtemperatur und Extraktion von Kontaminanten über großflächige Bereiche können ganze Anordnungen von Vakuumextraktionsbrunnen und Elektroden eingesetzt werden. Plazierungsmuster für Brunnen und Elektroden sind flexibel auslegbar und an die jeweiligen speziellen Bedingungen an jedem Standort anpaßbar. Ein inkrementelles Verfahren zur Auslegung derartiger Anordnungen besteht darin, zunächst einen Extraktionsbrunnen mit umgebenden Elektroden zu installieren. Dieser Brunnen wird dann getestet, um die äußeren Grenzen seiner Extraktionszone zu bestimmen. Dann werden neue Brunnen um die Grenzbereiche dieser ersten Extraktionszone herum mit zusätzlichen Elektroden eingerichtet. Auf diese Weise wird eine expandierte kombinierte Extraktionszone errichtet. Das Verfahren wird dann mit den neuen expandierten Extraktionszonen iterativ solange vergrößert, bis die gesamte kontaminierte Zone abgedeckt ist.

Werden mehrere Vakuumextraktionsbrunnen verwendet und neigen die Extraktionszonen der Brunnen zur Überlappung, so können sich neutrale Zonen an den Grenzbereichen zwischen den Exktraktionszonen der Brunnen bilden. In diesen neutralen Zonen neigen die Vakuumextraktionskräfte aus zwei aneinander grenzenden Brunnen dazu, einander entgegenzustehen. Als Ergebnis des Extraktionsprozesses werden auf diese Weise alternierende Brunnen ein- und ausgeschaltet, um Kontaminanten aus neutralen Bereichen an den Grenzen zwischen Extraktionszonen individueller Brunnen zu entfernen. Dies kann erfolgreich so funktionieren, daß die neutralen Zonen verlegt werden oder beseitigt werden, so daß jedwede Taschen oder Bereiche nicht extrahierter Kontaminanten in alten neutralen Zonen extrahiert werden können, wenn sie sich außerhalb der neu angelegten neutralen Zonen befinden. Gleichermaßen kann die Injektion von Luft oder anderen Gasen in die Formation hinein, dazu ausgenutzt werden, um neutrale Zonen zu eliminieren.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Auslegung des Elektro-Vac-Verfahrens und zwar in einer Anwendung mit einem dualen Vakuumextraktionsverfahren. Am Boden des Bohrlochs 1 befindet sich eine Pumpe 11. Die Pumpe treibt Wasser aus dem Brunnen aus dem oberen Bodenauslaß 12 eines Wasserleitungsrohrs 13 heraus, das an der Pumpe befestigt ist. Infolgedessen wird der ursprüngliche Grundwasserspiegel 14 auf ein Niveau 15 nahe des Brunnens herabgezogen. Dies führt zu einer lokalen Absenkung des Grundwasserspiegels und der gesättigten Grenzzone sowie zu einer entsprechenden Steigerung der vadosen Zone. Die vorliegende Erfindung kann dann auf die so gebildete neue, expandierte vadose Zone angewandt werden. Wenn das Grundwasser auf diese Weise auf die Oberfläche herausgepumpt wird, kann selbstverständlich dieses Wasser an der Oberfläche so behandelt werden, daß jedwede Kontaminanten, die im Wasser enthalten sind, auf wohl bekannte Art und Weise entfernt werden. In diesem Ausführungsbeispiel können andere Fluidabzugseinrichtungen außer oder neben einer Wasserpumpe verwendet werden, wie beispielsweise eine Druckluftförderpumpe oder Mammutpumpe sowie ein Absaugschlauch.

Eines der Probleme der Vakuumextraktion besteht in den geschichteten Erdreichzonen (Schichten höherer Permeabilität in Form von Sand und Schichten geringerer Permeabilität in Form von Ton), wodurch eine Kanalbildung für die unter der Erdoberfläche auftretende Vakuum- und Dampfströmung auftritt. Da Ton in signifikanter Weise elektrisch leitfähiger als Sand ist, wird sich die elektrokinetische Energie der Elektrizität in den Tonschichten bündeln, und da der Sand permeabler ist, werden sich die Vakuum- und Luftströmung wiederum in den Sandschichten fokussieren. Beim Elektro-Vac-Verfahren können die Elektroden im Ton plaziert werden, um den Ton zu erwärmen, die Kontaminanten mit Wärmeenergie zu beaufschlagen und deren Verflüchtigung zu steigern. So wie die Temperatur ansteigt, wird der Ton entwässern und die mit Luft gefüllten porösen Bereiche werden zunehmen, wodurch der Vakuumextraktionsprozeß effizienter ablaufen kann. Durch einige weitere Anordnungen aus Vakuumextraktionensbrunnen und Elektroden kann man schließlich eine Vielfalt wirksamer elektrischer Flußmuster und Vakuum- und Dampfströmungsmuster erzeugen, die den jeweiligen vielfältigen unterirdischen Zuständen Rechnung tragen.

Fig. 4 zeigt eine alternative Anordnung der Elektroden. Eine Elektrode 5 befindet sich in der Brunnenbohrung 1. Darüber hinaus ist eine Anordnung mehrerer Elektroden 7 um die Bohrung herum in verschiedenen Abständen plaziert.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Elektroden. Es sind mehrere positive Elektroden 7 P über mehreren negativen Elektroden 7 N angeordnet. Hierdurch wird ein vertikaler anstelle eines horizontalen elektrischen Stroms vorgesehen. Das untere Niveau der Elektroden kann oberhalb oder unterhalb des Grundwasserspiegels installiert werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch die Ladung der negativen und positiven Elektroden umgekehrt werden, wobei die negativen Elektroden oberhalb der positiven liegen. Schließlich kann auch ein Wechselstrom verwendet werden, bei dem die Polarität keinen Unterschied hervorruft.

Bevorzugt auftretende Strömungsmuster, die durch Heterogenitäten hervorgerufen werden (Kontaminantenströmung um Zonen geringer Permeabilität im Fall der Vakuumextraktion und ein elektrischer Strom um Zonen geringer Leitfähigkeit im Fall der elektrischen Erwärmung), stellen ein Hauptproblem bei den unterirdischen Dekontaminationsverfahren aus dem Stand der Technik dar und werden durch die vorliegende Erfindung überwunden. Im allgemeinen trifft man auf alternierende Flöze oder Schichten aus Ton und Sand. Der Ton neigt dazu, naß zu sein und einen gut elektrischen Leiter zu bilden, ist jedoch undurchlässig und blockiert eine Kontaminantenströmung. Der Sand neigt dazu, ein schlechter Leiter zu sein, ist jedoch durchlässig für die Kontaminantenströmung. Folglich neigt das Vakuum dazu, sich durch die Sandschichten hindurch auszubreiten und die Tonschichten zu meiden. Eine elektrische Strömung neigt wiederum dazu, durch die Tonschichten hindurch zu gehen und die Sandschichten zu meiden. Dadurch, daß man sowohl Vakuum als auch Elektrizität in Kombination verwendet, sind beide Fälle komplementär zueinander. Die Elektrizität neigt dazu, in die Tonschicht hineinzulaufen. Hierdurch wird die undurchlässige Tonschicht erwärmt und trocknet aus, wodurch wiederum eine Vakuumextraktion aus dieser Schicht möglich wird. Die komplementäre Beaufschlagung der Vakuum- und Kontaminantenströmung anfangs weg von der Tonschicht und die elektrische Stromflußleitung und Erwärmung der Formation auf die Tonschicht hin gerichtet, stellen eine Hauptverbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar.

Die vorliegende Erfindung kann Kontaminanten sowohl in ihrer flüssigen Form als auch nach ihrer erfindungsgemäß gesteigerten Verflüchtigung extrahieren.

Der kritischste Aspekt der Kombination der beiden Technologien der elektrisch induzierten Erwärmung der Formation und der Vakuumextraktion besteht darin, daß in der vadosen Zone in den geschichteten Sedimenten (d. h. Ton und Sand) die typischerweise auftretende Vakuumextraktion vorzugsweise in den relativ trockenen sandigen Erdreichteilen stattfindet und daß die elektrische Erwärmung in den leitfähigen oder Erdreichbereichen geringer Widerstandswerte wie bei nassen tonartigen Erd reichbereichen am effektivsten ist. Gleichermaßen ist die Vakuumextraktion in nassen tonartigen Erdreichbereichen am schwierigsten zu realisieren und die elektrische Erwärmung trockener sandiger Erdreichbereiche erfordert exzessiv hohe Spannungen. Die Anwendung einer elektrischen Erwärmung zur selektiven Erhitzung von Tonformationen, deren genaue Lage und Ausdehnung nur selten genau bekannt sind, führt zu einer bevorzugten Erwärmung der Tonerdbereiche (in denen die Vakuumextraktion sehr viel langsamer angreift, wobei sie durch den hohen Wassergehalt der Tonschichten und die geringe Permeabilität gegenüber Luft herabgesetzt wird). Wenn der elektrische Strom den Ton aufheizt, neigen Wasser und andere flüchtige oder halbflüchtige Kontaminanten dazu, zu verflüchtigen bzw. zu verdampfen, wobei die Rate der Kontaminantenauffangung durch Vakuumextraktion und Steigerung der Luftpermeabilität des Tons erhöht wird. Sowie es hierzu kommt, wird auch das Vakuumextraktionsverfahren bei der Gewinnung der Kontaminanten aus Tonschichten mit relativ geringer Permeabilität effektiver. Da die Vakuumextraktion bevorzugt in relativ hochpermeablen Formationen effektiv ist, wird keine zusätzliche Energie bei dem Versuch verschwendet, die gesamte Produktionszone oder Kontaminationszone aufzuwärmen (wie bei sämtlichen der Patente aus dem Stand der Technik in Betracht gezogen wurde). Darüber hinaus findet die Gewinnung durch Vakuumextraktion in-situ statt, was effektiver hinsichtlich der Beseitigung der verflüchtigten Kontaminanten ist, wobei dies speziell gegenüber der Lehre einiger Patente (z. B. US Patent 4,984,594 und US Patent 4,670,634) steht, die zuläßt, daß die Kontaminanten nach oben diffundieren.

Ein grundlegender mathematischer Formalismus beschreibt die Temperatursteigerung im Erdreich infolge der Beaufschlagung mit elektrischem Strom gemäß dieser Erfindung. Die Beziehung ist wie folgt:

wobei Δ T = Temperatursteigerung im Erdreich

t = Dauer der Anwendung

i = Strom

R = Widerstand des Erdreichs

d = Abstand zwischen den Elektroden

H = Dicke der leitenden Schicht.

Dies bedeutet, daß die Temperatursteigerung des Erdreichs proportional zur Anwendungsdauer des elektrischen Stroms ist, sowie dem Quadrat des Betrages vom elektrischen Strom und dem elektrischen Widerstand des Erdreichs. Ferner ist die Temperatursteigerung umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Elektroden und der Dicke der leitenden geologischen Schicht, durch die der Strom geleitet wird.

Ist eine Kontamination unterirdischer Medien aufgetreten und sollen die Kontaminanten entfernt werden, so wird zunächst die Region dieser unter der Oberfläche liegenden Medien, die kontaminiert sind, durch wohlbekannte Techniken angerissen bzw. skizziert. Beispielsweise werden Testbohrungen an selektierten Orten und in ausgewählten Tiefen in und um die Kontaminationslage herum ausgeführt, um die unter der Oberfläche liegenden geologischen Bedingungen zu ermitteln. Die während dieser Testbohrungen genommenen Bodenproben zur Ermittelung der geologischen Bedingungen oder die Luftproben aus diesen unterirdischen Proben werden chemischen Untersuchungen unterzogen, um das Ausmaß, die Dicke, die Ausbreitungsrate und den Gehalt der in der nicht gesättigten Zone vorkommenden Kontamination zu skizzieren. Die Spezifizierung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, das an einem speziellen Standort einzusetzen ist, hängt stark von den spezifischen Bedingungen an einem solchen Standort ab sowie auch deren funktioneller und ökonomischer Implikationen.

Es existiert eine breite Vielfalt von Schemata zur Lokalisierung einer Anordnung aus mehrfachen Extraktionsbrunnen, die für eine großflächige Kontamination erforderlich sind. Die Extraktionsbrunnen mit ihren entsprechenden Elektroden (und wo anwendbar, auch deren Luftinjektionsbrunnen und Überwachungsbrunnen) können in einem Quadrat und dreieckigen Rastermuster angeordnet werden, bevor mit dem Betrieb begonnen wird. Sie können auch in einem evolutionären Verfahren positionsmäßig eingegrenzt werden, das bestrebt ist, unbekannte und unregelmäßige Untergrundfaktoren automatisch zu berücksichtigen, die das Extraktionsverfahren beeinflussen. In einem solchen evolutionären Lokalisierungsverfahren wird zunächst ein Ektraktionsbrunnen installiert und in Betrieb genommen. Der Brunnen wird dann getestet, um die äußeren Grenzen dieser Extraktionszone festzulegen. Der ursprüngliche Brunnen wird dann durch eine zweite Ausbildung von Brunnen innerhalb der ursprünglichen Extraktionszone umgeben, die jedoch nahe an der äußeren Grenze der Extraktionszone liegen oder sich über diese hinaus erstrecken. Diese Brunnen mit ihren eigenen Elektroden und Zusatzausrüstungen werden dann in Verbindung mit dem ursprünglichen Brunnen in Betrieb genommen. Dies führt zu einer neuen und kombinierten Extraktionszone. Das Verfahren wird dann iterativ immer weiter mit zusätzlichen Brunnenausnehmungen fortgesetzt, wobei diese den Umfang der kombinierten Extraktionszone in konstanter Weise erweitern. Dies wird solange fortgesetzt, bis die kombinierte Extraktionszone den gesamten Kontaminationsbereich, der zu behandeln ist, abdeckt. Diese Art Evolutionsprozeß wird auf das tatsächliche Extraktionsmuster eines speziellen Standortes angepaßt und kann daher auch zu einer unregelmäßigen Plazierung der Brunnen führen, die die tatsächlichen Heterogenitäten des Untergrundes berücksichtigen und auf den speziellen Standort ausgerichtet sind. Dies stellt eine effizientere und funktionale Festlegung der Orte der Extraktionsbrunnen in einem Mehrbrunnen-Kontext dar, als dies der Fall wäre, wenn man einfach eine große Anzahl von Brunnen in einer Iteration auf einem vorgegebenen Rastermuster festlegt.

Verschiedene Variationen von Vakuumextraktionsverfahren wie beispielsweise auch der Einsatz von Luftinjektionsbrunnen und die Pumpenextraktion kontaminierten Grundwassers werden auch erfindungsgemäß angewandt. Beispielsweise können Vakuumextraktionstechniken wie Luftinjektionsbrunnen, Beobachtungsbrunnen und das Pumpen kontaminierten Grundwassers aus den Bohrlöchern eingesetzt werden, um die Kontaminanten an der Oberfläche zur Verfügung zu stellen, abzulagern bzw. zu behandeln und zu beseitigen.

Die vorliegende Erfindung kann sowohl mit Gleichstrom als auch Wechselstrom (DC oder AC Strom) erfolgen. Jedes hier erläuterte Ausführungsbeispiel für Gleichstrom kann auch auf offensichtlich gleiche Art und Weise mit Wechselstrom erfolgen und umgekehrt.

Da wo es die geologischen Gegebenheiten zulassen, kann die vorliegende Erfindung auch in einem nicht vervollständigten Bohrloch praktiziert werden statt bei einem vollständig errichteten Brunnen. Wird ein solches noch nicht zugerichtetes bzw. ausgekleidetes Bohrloch verwendet, so ist kein Metallsieb oder perforiertes Rohr vorhanden, das als Elektrode verwendet werden kann, jedoch können die Elektroden innerhalb des Bohrlochs plaziert werden, um eine elektrische Kontinuität für die Formation in verschiedenen Tiefen vorzusehen.

Wenn in den Boden ein Brunnen eingearbeitet wird, wird zunächst ein Bohrloch in die Erde gebohrt. Nach Entfernen des Bohrers bleibt das noch nicht zugerichtete Bohrloch zurück. Das Bohrloch bleibt so lange offen, bis seine Seiten einbrechen oder zusammenfallen. Um dies zu verhindern und das Bohrloch offen zu halten, wird das Bohrloch ausgekleidet. Zu seiner Auskleidung wird ein Brunnenmantel in Form eines perforierten Rohrs oder Brunnensiebs über die Länge des Bohrloch installiert. Der Zwischenraum zwischen der Bohrlochwand und dem Sieb oder perforierten Rohr wird mit Sand oder Kiesfiltermedien gefüllt, durch die Flüssigkeiten und Gase ungehindert treten können. Ein fertiger Brunnen wird durch all diese Maßnahmen aufgebaut. Um die elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Sieb und der geologischen Formation sicherzustellen, wird eine System aus Metallbeinen oder -schenkeln, das als Spinne bezeichnet wird, installiert, das sich durch das Filtermedium vom Sieb zur Bohrlochwandung erstreckt. Ein Material geringer Permeabilität, beispielsweise Mörtel, wird dazu benutzt, den übrigen Teil des Bohrlochs zu füllen.

Die Fig. 6 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Bodenbereichs eines fertiggestellten Brunnens. Die Bohrlochwandung 21 ist mit einem Sieb oder perforierten Rohr 23 dargestellt, das darin installiert ist. Im Boden des Siebs oder perforierten Rohrs kann eine Kappe 26 installiert sein. Ein aus Sand oder Kies bestehendes Filtermedium 22, das für Luft und Flüssigkeiten permeabel ist, ist in das Bohrloch zwischen der Bohrlochwandung 21 und dem Sieb oder perforierten Rohr 23 hineingepackt. Die Perforationen 4 sind gemäß Darstellung in der Seite des Siebes oder perforierten Rohrs 23 vorgesehen, um die Möglichkeit des Zugangs für Gase und Flüssigkeiten in ein solches Sieb oder Rohr hinein zu schaffen. Die Metallspinnenbeine 25 verbinden das Sieb oder perforierte Rohr 23 mit der geologischen Formation an der Bohrlochwandung 21. Dies sorgt für eine elektrische Leitfähigkeit zwischen der geologischen Formation am Bohrloch und einem solchen Sieb oder Rohr 23, sowie jedweder Elektroden, die darin existieren könnten.

Die Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht desselben fertigen Brunnens wie in der Darstellung nach Fig. 6. In der Bohrlochwandung 21 ist ein Sieb oder perforiertes Rohr 23 installiert. Ferner sind in das Bohrloch zwischen die Bohrlochwandung 21 und das Sieb oder perforierte Rohr 23 Filtermedien 22 gepackt. Metallspinnenbeine 24 laufen zwischen der Bohrlochwandung 21 und dem Sieb oder perforierten Rohr 23, wodurch für eine elektrische Leitfähigkeit zwischen der geologischen Formation und dem Sieb oder perforierten Rohr 23 und jeder darin angeordneten Elektrode gesorgt ist.

Vom Umfang der vorliegenden Erfindung sind auch andere Mittel zur Schaffung einer elektrischen Kontinuität zwischen dem Brunnen oder der Oberfläche und der Formation abgedeckt. Solche Verfahren umfassen leitende Feststoffe oder Schlämme anstelle der Spinne, mit der Spinne verbundene Kabel oder andere Einrichtungen.

Es können mit gutem Ergebnis vielfältige Mengen des elektrischen Stromes angewandt werden. In einem Test wurden bei 300 Volt und für etwa 1 bis 1,5 kWatt 2 bis 4 Amperesekunden angelegt bzw. aufgebracht. Nach einer Anwendungsdauer von etwa einer Woche erreichte die Erdreichtemperatur um einen Brunnen 93,3ºC (200 Grad Fahrenheit), und die Extraktionsrate für die verflüchtigten Kontaminanten verdoppelte sich im Vergleich zur Rate bei einer Behandlung nur mit Vakuumextraktion ohne Erwärmung. Es kann jedwede am Standort zur Verfügung stehende geeignete Elektrizitätsquelle verwendet werden, einschließlich dem Netzstrom, portablen Generatoren, Batterien oder anderen Quellen.

Der Austrag von der Vakuumquelle 3 ist an irgendein geeignetes System zum Auffangen, Behandeln oder andersartigen Entsorgung der entfernten Kontaminanten angeschlossen. Das aus der Vakuumquelle ausgetragene Gas kann durch einen Kondensor strömen, in dem Wasserdampf und gegebenenfalls einige der oder alle verflüchtigten Kontaminanten, die in der extrahierten Materie enthalten sind, kondensiert werden können. Das Kondensat und übrige Materie können dann in einen Lagerbehälter geleitet werden, und die verflüchtigten Kontaminanten können durch einen Kamin in die Umgebungsluft abgelassen werden. Ist der Austrag der verflüchtigten Kontaminanten in die Umgebungsluft infolge einer Gefährdung der Umwelt nicht machbar, können die Kontaminanten auf bekannte Weise beispielsweise durch Absorption z. B. mittels aktivierter Kohle, Oxidation oder andere physikalische, chemische oder biologische Behandlung aufbereitet werden, die die Kontaminanten harmlos machen. Falls die Kontaminanten eine nützliche Substanz darstellen, können sie oder kann sie für eine spätere Verwendung aufgefangen werden.

Die Brunnen können von der Oberfläche aus oder von einem unter der Oberfläche liegenden Ausbruch aus erstellt werden. Gleichermaßen kann die Extraktion auf die Oberfläche oder auf einen unter der Oberfläche befindlichen Ausbruch erfolgen.

Die Beaufschlagung von flüssigen Einschlüssen in der vadosen Zone mit Wärme kann auch dazu führen, daß die Kontaminanten verflüssigter werden und weniger viskos. Dies wiederum wird ihre Extraktionsrate in flüssiger Form durch Vakuumextraktion steigern, zusätzlich zur Verstärkung ihrer Verflüchtigung und darauf folgenden Extraktion durch Vakuumextraktion.

Im Stand der Technik wurde die Vakuumextraktion auf die Extraktion von VCO Kontaminanten in der vadosen Zone angewandt. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf VCO's anwendbar, sondern auch auf halbflüchtige Komponenten, um sie sowohl als Flüssigkeiten als auch nach der Verflüchtigung zu extrahieren. Ferner ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das nur eine Vakuumextraktion ohne Beaufschlagung mit Wärmeenergie anwendet, erfolgreich auf halbflüchtige Kontaminanten zu deren Extraktion bei Umgebungstemperaturen sowohl in flüssiger als auch verflüchtigter bzw. verdampfter Form angewandt worden.

Eine halbflüchtige Flüssigkeit ist eine solche ohne Materieverflüchtigung bei normaler Umgebungstemperatur. In einem In- Situ-Test der vorliegenden Erfindung wurden die folgenden halbflüchtigen Substanzen aus der vadosen Zone extrahiert, wobei diese als Beispiel für extrahierbare halbflüchtige Substanzen dienen sollen: Cyclohexanol, Methyl-Propyl-Benzol, 1,1-Oxybis-Benzol, Cyclohexanon, Cyclohexylbenzol, 1, 2 Dihydroacenaphthylen, Methyl-Ethylbenzol, Kampfer, Trimethylcyclohexamethanol, Phenylessigsäure, Dichlorethylbenzol, Penthachlorpropan, Tetramethyl-Benzol, 1-Methyl-Naphtalin, 3,5,5- Trimethyl 2-Cyclohexanon, 4-Chlorphenol, Phenol, 2-Chlorphenol, 1,4 Dichlorbenzol, Benzylalkohol, 2-Methylphenol, 4-Methylphenol, Nitrobenzol, Isophoron, 2,4 Dimethyphenol, 2,4 Trichlorbenzol, 1, 2,4 Trichlorbenzol, Naphthalin, Hexachlorbutadien, 2-Methylnaphthalin und 2-Chlornaphthalin.

Die vorliegende Erfindung hat in Tests auch teerartige Substanzen extrahiert. Es wird davon ausgegangen, daß der Erfolg dieses Bestrebens auf der Tatsache beruht, daß teerartige Substanzen eine oder mehrere flüchtige und/oder halbflüchtige Komponenten haben können und daß das Herausziehen derartiger Komponenten einen Rückstand zurückläßt, der zumindest viskoser ist und in einigen Fällen aus einem spröden Feststoff, einem Pulver oder einem anderen Material einer im wesentlichen festen Form besteht. So können die teerartigen Substanzen in der vadosen Zone stabilisiert werden und daran gehindert werden, den Grundwasserspiegel zu erreichen.

Die in dieser Beschreibung dargestellten und erläuterten Beispiele sollen den hier in Frage kommenden Fachleuten nur das nach bestem Wissen des Erfinders bevorzugteste Ausführungsbeispiel zur Realisierung und Anwendung dieser Erfindung vermitteln. Es sind vom hier in Frage kommenden Fachmann innerhalb des durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzumfangs zahlreiche Änderungen vornehmbar.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Entfernen nicht natürlich vorkommender flüssiger Kontaminanten aus vadosen Erdreichzonen durch elektrische Erwärmung der vadosen Erdreichzone, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren beides umfaßt:

(a) Anwenden einer Vakuumextraktionseinrichtung auf die kontaminierte Zone;

(b) simultanes Zuführen eines elektrischen Stromes, der durch die kontaminierte Zone geleitet wird, um eine Widerstandserwärmung zur Anhebung der Temperatur der kontaminierten Zone über die Umgebungstemperatur, jedoch unter 100ºC zu erzielen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Vakuumextraktionseinrichtung umfaßt:

(a) die Installation eines Schachts (1) von der Oberfläche (2) oder von einer unter der Oberfläche liegenden Aushöhlung aus in die kontaminierte Zone,

(b) das Einwirkenlassen einer Vakuumquelle (3) auf das oberflächennächste Ende des Schachts (1), und

(c) die Inbetriebsetzung der Vakuumquelle (3) zur Verflüchtigung der kontaminierten Flüssigkeiten und deren Entfernung in verflüchtigter Form aus der kontaminierten Zone durch den Schacht (1).

3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: die Behandlung oder das Auffangen der durch den Schacht (1) extrahierten verflüchtigten Kontaminanten durch mechanische, physikalische, chemische oder biologische Behandlung zu deren Unschädlichmachung, oder durch deren Austrag in die Atmosphäre.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, in welchem die Einrichtung zum Zuführen des elektrischen Stroms umfaßt:

(a) Einführen einer oder mehrerer Elektroden (5, 7, 7N, 7P) in oder um den Schacht (1),

(b) Anschließen der Elektroden (5, 7, 7N, 7P) an eine Elektrizitätsquelle (8), und

(c) Beaufschlagen der Elektroden (5, 7, 7N, 7P) mit Elektrizität auf eine Weise, daß ein elektrischer Stromfluß zwischen den Elektroden (5, 7, 7N, 7P) durch die kontaminierte Zone hervorgerufen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in welchem die Stärke des zuzuführenden elektrischen Stroms zur Erzielung einer gewünschten Temperaturänderung gemäß einer mathematischen Beziehung ausgewählt wird, in der die gewünschte Temperaturänderung proportional zum Quadrat des ausgewählten elektrischen Stroms mal dem der Elektrizität entgegengesetzten Widerstand des Erdreichs, mal der zeitlichen Dauer der Beaufschlagung mit Elektrizität, dividiert durch das Produkt aus der Distanz zwischen den Elektroden und der Dicke der leitenden Schichten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in welchem die Verfahrensmaßnahme des Einführens der Elektroden umfaßt:

(a) Setzen einer oder mehrerer Elektroden (5) in den Schacht (1), und

(b) Setzen einer oder mehrerer Elektroden (7) außerhalb des Schachts (1), so daß der elektrische Stromfluß in oder aus dem Schacht vorliegt.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in welchem die Verfahrensmaßnahme des Einführens der Elektroden umfaßt: Setzen aller Elektroden (7) in das Erdreich um den Schacht (1) derart, daß der elektrische Strom um oder durch den Schacht (1) fließt.

8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in welchem die Verfahrensmaßnahme des Einführens der Elektroden umfaßt: Setzen einer oder mehrerer Elektroden einer Polarität (7P) oberhalb einer oder mehrerer Elektroden der entgegengesetzten Polarität (7N) um den Schacht (1), derart, daß der elektrische Stromfluß eine vertikale Komponente aufweisen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in welchem die Verfahrensmaßnahme des Einführens der Elektroden umfaßt: Positionieren sämtlicher Elektroden einer Polarität seitlich von den Elektroden der anderen Polarität derart, daß der Elektrizitätsfluß eine horizontale oder diagonale Komponente aufweisen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, ferner umfassend:

(a) Positionieren einer Pumpe (11) oder anderen Fluid abführenden Einrichtung im Schacht (1),

(b) Führen einer Leitung (13) von der Pumpe (11) oder der Fluid abführenden Einrichtung zum Bereich oberhalb des Erdbodens, und

(c) Betreiben der Pumpe (11) oder der Einrichtung im Schacht (1) so, daß Grundwasser aus dem Schacht (1) an die Oberfläche gezogen wird, um den Grundwasserspiegel (14, 15) herunterzuziehen und die vadose Zone zu expandieren.

11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend die Behandlung des abgezogenen Grundwassers an der Oberfläche zur Beseitigung oder Unschädlichmachung von Kontaminanten im Grundwasser.







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