Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Untersuchungen zum Abbauverhalten von leichtfl\u00fcchtigen halogenierten Kohlenwasserstoffen an Eisenoberfl\u00e4chen im Grundwasserstrom. Ziel des Projektes ist es, das Abbauverhalten anhand von Laborversuchen (Batch-, Stand- und S\u00e4ulenexperimente) und durch einen Freilandversuch zu ermitteln sowie Einflussfaktoren und Begleiteffekte zu quantifizieren. Mit Hilfe einer 22.5 m langen vollfl\u00e4chig durchstr\u00f6mten Wand in Rheine sollte die Sanierungsleistung von Eisenschwamm und Graugusseisengranulat gegen\u00fcber PCE, TCE und 1,2-cis-DCE an einem vorhandenen Grundwasserschaden nachgewiesen werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Untersuchungen wurden in 3 Arbeitsschritte gegliedert: Zun\u00e4chst wurden \u00fcber 6 Monate Vorversuche zur Eignung verschiedener Eisenmaterialien durchgef\u00fchrt. Durch Batch-, Stand- und S\u00e4ulenexperimente bei unterschiedlichen Eingangsbelastungen und Milieubedingungen wurde der LHKW-Abbau erfasst und anhand der Ergebnisse sowie \u00f6konomischer Aspekte Eisenschwamm f\u00fcr weiterf\u00fchrende Untersuchungen ausgew\u00e4hlt.
\nIm zweiten Arbeitsschritt wurden mit dem ausgew\u00e4hlten Eisenschwamm \u00fcber 6 Monate weitere S\u00e4ulenexperimente durchgef\u00fchrt. Die Experimente wurden mit Standortgrundwasser und unter vergleichbaren hydraulischen Bedingungen wie am vorgesehenen Feldversuchsstandort durchgef\u00fchrt. Neben der Erfassung der Abbauleistung und Abbaukinetik standen Ver\u00e4nderungen geochemischer Parameter und die Gasfreisetzung im Vordergrund der Untersuchungen.
\nIm dritten Bearbeitungsschritt wurde eine vollfl\u00e4chig durchstr\u00f6mte Wand von 22.5 m L\u00e4nge am Versuchsstandort Rheine errichtet. Die Wand konnte als \u00fcberschnittene Bohrpfahlwand schneller und kosteng\u00fcnstiger als mit der \u00fcblichen Stahlspundtechnik errichtet werden. Zum Vergleich zweier Eisenmaterialien wurden zwei Wandsegmente eingerichtet. Aufgrund der im S\u00e4ulenexperiment ermittelten Gasfreisetzung wurde oberhalb der Reaktiven Wand eine aktive Gasdr\u00e4nung verlegt.
\nDas Monitoring erfolgte \u00fcber Grundwasserpegel im Anstrom, innerhalb und im Abstrom der Reaktiven Wand jeweils getrennt f\u00fcr jedes Segment. Die Gasprobenahme erfolgte \u00fcber Entnahmeventile ebenfalls getrennt f\u00fcr jedes Segment.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen auf, dass Fe0-W\u00e4nde grunds\u00e4tzlich zur Sanierung von LHKW- Grundwassersch\u00e4den geeignet sind. Die in den durchgef\u00fchrten Laborexperimenten ermittelten Abbauleistungen konnten in dem durchgef\u00fchrten Feldversuch best\u00e4tigt werden. Die erzielten Abbauleistungen f\u00fcr den Hauptkontaminanten PCE liegen zwischen 95 und 99 %. TCE und 1,2-cis-DCE werden in geringerem Ma\u00dfe dechloriert. Es konnte jedoch der Grenzwert der TVO durch dieses passive Sanierungsverfahren nicht erreicht werden. Die niedrigsten Ablaufwerte liegen um den Faktor 8 bis 18 \u00fcber dem geltenden Grenzwert der TVO. <\/p>\n
Im Vergleich der untersuchten Materialien weist Eisenschwamm stabilere Abbauleistungen als das Graugusseisengranulat auf. Graugusseisengranulat zeigt mit zunehmender Standzeit der Reaktiven Wand deutlich abnehmende Sanierungsleistungen. Als Ursache k\u00f6nnen sowohl die stark schwankenden Zulauffrachten in diesem Wandabschnitt als auch Passivierungseffekte durch F\u00e4llungsprodukte in Betracht gezogen werden. <\/p>\n
Bei der Wandpassage kommt es zu einem deutlichen pH-Anstieg im Grundwasser, welcher sich jedoch im Ablauf der Wand durch das Pufferverm\u00f6gen des Bodens schnell wieder dem Ausgangsniveau angleicht. Der pH-Anstieg ist beim Eisenschwamm mit Werten bis 11.5 h\u00f6her ausgepr\u00e4gt als beim Graugusseisengranulat.<\/p>\n
Durch den pH-Anstieg kommt es in der Reaktiven Wand zur Carbonatf\u00e4llung. Als F\u00e4llungsprodukte auf den Eisenoberfl\u00e4chen entstehen Siderit und Calciumcarbonat. Im Gegensatz zu Calciumcarbonat f\u00fchrt Sidert nicht zu einer Passivierung der reaktiven Oberfl\u00e4chen. Langfristig muss mit einer Herabsetzung der hydraulischen Durchl\u00e4ssigkeit gerechnet werden. <\/p>\n
Das im Grundwasser vorhandene Nitrat wird beim Durchstr\u00f6men der Reaktiven Wand vollst\u00e4ndig reduziert. Zun\u00e4chst ist Ammonium im Abstrom nachzuweisen. Im weiteren Betrieb erfolgt eine Reduktion zu gasf\u00f6rmigem Stickstoff. Sulfat, welches im Anstrom der Reaktiven Wand in hohen Konzentrationen vorliegt, wird durch Reduktion um etwa die H\u00e4lfte herabgesetzt. Es entsteht dabei Eisensulfid. Das durch anaerobe Korrosion und durch die Dechlorierungsreaktion freigesetzte Eisen wird innerhalb der Reaktiven Wand wieder als Eisenhydroxid oder als Suflid festgelegt.<\/p>\n
Die im S\u00e4ulenversuch nachgewiesene Gasfreisetzung tritt im Feldversuch nur in der Anfangsphase auf. Bereits nach 4 Betriebsmonaten kann keine Wasserstoffemission mehr nachgewiesen werden. Wasserstoff wird offenbar nach einer Adaptionsphase vollst\u00e4ndig bei der mikrobiellen Reduktion von Nitrat und Sulfat von den Mikroorganismen verbraucht. Der urspr\u00fcnglich als rein abiotisch angesehene Prozess der LHKW-Dechlorierung muss nach den vorliegenden Ergebnissen zumindest als mikrobiell beeinflusst angesehen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Planung, Umsetzung und Ergebnisse des F+E-Vorhabens wurden in zahlreichen Ver\u00f6ffentlichungen und Vortr\u00e4gen vorgestellt und damit einer breiten Fachwelt zug\u00e4ngig gemacht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Passive Sanierungsverfahren mit Fe0-W\u00e4nden stellen nach \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Gesichtpunkten eine wirksame Alternative zu herk\u00f6mmlichen aktiven Sanierungsverfahren dar. Vor allem bei Grundwassersch\u00e4den in geringm\u00e4chtigen, oberfl\u00e4chennahen Aquiferen ist eine bautechnische Umsetzung einfach zu realisieren und daher kosteng\u00fcnstig. Es muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass der Grenzwert der TVO durch dieses Sanierungsverfahren in der jetzigen Form nicht sicher erreicht wird. Daher wird vorgeschlagen, durch einen ver\u00e4nderten Aufbau der Reaktiven Wand eine weitere Optimierung des Verfahrens, z.B. durch Kombination mit einer biologisch aktivierten Zone, vorzunehmen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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