Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Sanierung einer Altlast bedeutet die Wiederherstellung der Unbedenklichkeit einer mit Schadstoffen belasteten Fl\u00e4che f\u00fcr den Menschen und das \u00d6kosystem. Eine vollst\u00e4ndige Dekontamination schadstoffbelasteter Fl\u00e4chen ist in den meisten F\u00e4llen zwar technisch denkbar, jedoch mit hohen Kosten verbunden. Daher m\u00fcssen h\u00e4ufig Kombinationen von Dekontaminierungs- und Sicherungsma\u00dfnahmen zum Einsatz kommen, die \u00f6kologisch vertr\u00e4glich sind. Wesentliches Ziel des Vorhabens war die Entwicklung und Erprobung eines derartigen Sanierungsverfahrens f\u00fcr PAK- und Schwermetallbelastete Fl\u00e4chen, bei dem kontaminiertes Bodenmaterial mit speziell modifizierten Bentonitmischungen vermengt sowie auf der Fl\u00e4che selbst verdichtet wird und als Oberfl\u00e4chenabdichtung wieder eingebaut werden kann.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie nachfolgend aufgef\u00fchrten neun Bentonitqualit\u00e4ten wurden auf ihre prinzipielle Eignung zur Adsorptiven Immobilisierung von Schadstoffen in B\u00f6den untersucht:
\np\tHumin-Bentonite HS1 (chemisch) und HS2 (mikrobiologisch hergestellt)
\np\tTixosorb (kommerziell erh\u00e4ltlicher Alkylbentonit)
\np\tAktivkohle-Bentonite PA10 (10% Aktivkohle) und PA5 (5% Aktivkohle)
\np\tBraunkohlenaktivkoksbentonite PB10 (10%) und PB5 (5% Braunkohlenaktivkoks)
\np\tVKG (Bleicherde mit verkokten Speise\u00f6l-\/Fettresten)
\np\tCalcigel (kommerziell erh\u00e4ltlicher Kalziumbentonit)
\nBasierend auf diesen Bentonitqualit\u00e4ten wurden spezielle Bentonitmischungen entwickelt. Insbesondere wurden die Adsorptionskapazit\u00e4t dieser Mischungen f\u00fcr unterschiedliche Schadstoffe, die Verdichtbarkeit, die Best\u00e4ndigkeit der Schadstoffeinbindung, das optimale Mischungsverh\u00e4ltnis mit kontaminiertem Boden und das Alterungsverhalten derartig sanierter B\u00f6den charakterisiert und optimiert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Charakterisierung der Bentonite: Zur Gew\u00e4hrleistung langfristig gesicherter Adsorptionseigenschaften wurde die Best\u00e4ndigkeit der organischen Bentonitmatrix aller eingesetzten Bentonite untersucht. Gegen\u00fcber w\u00e4\u00dfrigen Elutionen ist die organische Matrix der Bentonite PA und PB sehr stabil. Die organische Matrix der Bentonite VKG und Tixosorb ist weniger best\u00e4ndig, bei den Huminbentoniten (HS) l\u00f6st sich die organische Matrix bereits bei einer Elution mit Wasser vom Feststoff ab. Extreme Temperaturen (5-mali-ger Wechsel von -20\/+80 \u00b0C) und Zugabe gro\u00dfer S\u00e4uremengen verschlechtern nur die Best\u00e4ndigkeit der Huminbentonite. Einem biologischen Abbau unter aeroben und\/oder anaeroben Bedingungen ist nur die organische Matrix des Huminbentonites zug\u00e4nglich, alle anderen Bentonitqualit\u00e4ten sind mikrobiologisch inert.<\/p>\n
Adsorptionsverhalten: Die Adsorptionseigenschaften der Bentonite f\u00fcr organische Schadstoffe und Schwermetalle wurde in Suspensions-Ans\u00e4tzen mit Einzelsubstanzen und Substanzgemischen durchgef\u00fchrt. Durch Regressionsanalyse der Adsorptionsisothermen wurden die maximalen Beladungskapazit\u00e4ten ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, da\u00df f\u00fcr die im Rahmen von Altlastensanierungsma\u00dfnahmen relevanten Eluatkonzentrationen organischer (PAK) und anorganischer Schadstoffe (Schwermetalle) die Bentonite PA und PB besonders gut geeignet sind. Der Bentonit VKG ist f\u00fcr die Immobilisierung PAK-belasteter B\u00f6den gut geeignet, verf\u00fcgt aber \u00fcber keinerlei Adsorptionskapazit\u00e4t f\u00fcr Schwermetalle.
\nBodensystem: Die Adsorptionseigenschaften der durch Zumengung von Kohlebentoniten zu belasteten Bodenproben hergestellten Dichtungsmaterialien wurden im System Boden\/Kohlebentonit\/Wasser untersucht. Selbst unter extremen Elutionsbedingungen im S4-Sch\u00fctteltest (partikul\u00e4re Struktur, mechanischer Aufschlu\u00df) konnten die Eluatwerte von Bodenmaterialien mit einer PAK-Belastung von etwa 4300 mg\/kg erfolgreich auf unter 10 \u00b5g\/l reduziert werden. Die Schwermetallkonzentrationen in Bodeneluaten lagen auch nach einer Zudotierung von Zn2+ und Pb2+ (4000 mg\/kg bzw. 6000 mg\/kg) unterhalb der Nachweisgrenze
\nWasserdurchl\u00e4ssigkeit: Die Ergebnisse von Durchl\u00e4ssigkeitsversuchen in Triaxialzellen zeigen, da\u00df bei der Adsorptiven Immobilisierung der in der TA Siedlungsabfall geforderte Durchl\u00e4ssigkeitsbeiwert f\u00fcr mineralische Oberfl\u00e4chenabdichtungen von 5 * 10-9 m\/s deutlich unterschritten wird.
\nAdsorptions- und Desorptionsverhalten: Zur Ermittlung des Adsorptions- und Desorptionsverhaltens wurden Immobilisationsk\u00f6rper aus belasteten B\u00f6den und Bentoniten \u00fcber einen langen Zeitraum durchstr\u00f6mt (Versuchsdsauer z.T. > 1 Jahr) und die Schadstoffbelastung der Perkolate ermittelt. Durch Zugabe geeigneter Bentonitqualit\u00e4ten und -mengen lassen sich die PAK-Konzentrationen (TrinkwV) in den Perkolaten auch bei stark belasteten B\u00f6den deutlich unterhalb der Grenzwerte der Deponieklasse 1 (LWA-Richtlinie 1987) reduzieren. Die Schwermetallkonzentrationen werden auch bei einer zus\u00e4tzlichen Dotierung bereits vorbelasteter B\u00f6den mit gro\u00dfen Mengen l\u00f6slicher Schwermetallverbindungen (mehrere Gramm\/kg) bis auf wenige Mikrogramm reduzieren.
\nSchadstofffrachten: Durch Reduzierung der Durchl\u00e4ssigkeit und der Schadstoffkonzentrationen in der w\u00e4\u00dfrigen Phase wird die ausgetragene Schadstofffracht um mehrere Zehnerpotenzen reduziert. Bei den im Rahmen des Projektes untersuchten Boden wird die j\u00e4hrlich pro Quadratmeter ausgetragene Schadstofffracht von etwa 450 mg PAK (EPA) auf weniger als 136 \u00b5g PAK (EPA) verringert. Durch eine worst-case-Betrachtung konnte gezeigt werden, da\u00df die Adsorptive Immobilisierung die Kriterien eines Zwei-Komponenten-Sicherungssystems erf\u00fcllt.
\nKostensch\u00e4tzung f\u00fcr die Adsorptive Immobilisierung: Die spezifische Behandlungskosten f\u00fcr die Adsorptive Immobilisierung wurden mit 50 – 64 DM\/t abgesch\u00e4tzt.
\nBei einer an einen konkreten Schadensfall angelehnten fallspezifischen Kostenbetrachtung der Umweltagentur k\u00f6nnte die Adsorptive Immobilisierung mit Sanierungskosten von 6,3 Millionen DM ca. 35% (ca. 2,2 Millionen DM) kosteng\u00fcnstiger sein als eine auf thermische Entsorgung basierende Sanierungsvariante, und ca. 19% (ca. 1,2 Millionen DM) kosteng\u00fcnstiger sein als eine Variante, bei der die zu immobilisierenden Bodenmaterialien umgelagert werden (Deponierung). Um die Sanierungskosten f\u00fcr die Adsorptive Immobilisierung nicht zu \u00fcberschreiten d\u00fcrften dann allerdings die externen Behandlungs-\/Entsorgungskosten (Thermik, Deponierung) einen Betrag von 41,50 DM\/t nicht<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1) Posterpr\u00e4sentation auf dem 13. Bochumer Altlasten-Seminar 1997
\n2) Afferden van M. NitschkeV. Beine R, Krakau U, Ahlers R, Simmler-H\u00fcbenthal (1997) Bodensanierung durch adsorptive Immobiliesierung: Einsatz von Aktivkohle\/Aktivkoks-Bentonitmischungen. BrachFl\u00e4chenRecycling 3: 14-20
\n3) Nitschke v, van Afferden M, Beine R. Krau, U. Ahlers R, Simmler-H\u00fcbenthal H (1997) Sicherung von Altlasten durch Adsorptive Immobilisierung. In: Coldewey WG, L\u00f6hnert EP (Hrsg.) Grundwasser im Ruhrgebiet. GeoCongressw 3. Verlage Sven von Loga.
\nS: 213-218<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch die bei der Adsorptiven Immobilisierung erfolgende Untermischung feink\u00f6rniger Bentonite k\u00f6nnen mit standorteigenen Bodenmaterialien Dichtschichten mit hoher Dichtwirkung hergestellt werden. Aufgrund der Verwendung modifizierter Bentonitqualit\u00e4ten wird gleichzeitig eine hohe Adsorptionskapazit\u00e4t f\u00fcr organische und anorganische Schadstoffe in die Dichtschicht eingebracht, so da\u00df Schadstoffe sicher aus dem Bodenwasser zur\u00fcckgehalten werden. Die ausgew\u00e4hlten Bentonitmischungen gew\u00e4hrleisten eine stabile Schadstoffeinbindung bei gleichzeitiger Verdichtung des Bodenk\u00f6rpers und unterbrechen dadurch effektiv den Expositionspfad Wasser<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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