Abwasser- und Bodenbehandlung - Fachbereich Maschinenbau
FH Düsseldorf Maschinenbau und Verfahrenstechnik Abwasser- und Bodenbehandlung Abwasser- und Bodenbehandlung Teil 13 Verfahren zur Bodenbehandlung Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Abwasser- und Bodenbehandlung Verfahren zur Bodenbehandlung Was versteht man unter einer Altlast ? Eine Bodenbelastung ist nur dann als Altlast zu bezeichnen, wenn von der Altablagerung oder dem Altstandort einer Untersuchung und einer Beurteilung durch die zuständige Behörde eine Gefahr für die öffentliche Sicherheit und Ordnung ausgeht. Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Abwasser- und Bodenbehandlung Verfahren zur Bodenbehandlung Kriterien für die Wahl des Sanierungs-/ Sicherungsverfahrens • - Schadstoffbelastung Art des/der Schadstoff(e) Konzentration Schadstoffverteilung Schadstoffausbreitung • Örtliche Verhältnisse und spätere Nutzung • Untergrundverhältnisse Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Abwasser- und Bodenbehandlung Verfahren zur Bodenbehandlung Gefahren durch Schadstoffe im Boden • Direkte Gefährdung von Menschen, Pflanzen und Tieren • Gefährdung des Grundwassers • Anreicherung von Schadstoffen (Persistenz) • Gefährdung des Ertrags von landwirtschaftlichen Flächen Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Abwasser- und Bodenbehandlung Verfahren zur Bodenbehandlung Häufige Schadstoffgruppen Anorganische Schadstoffe • • • • Schwermetalle (z.B. Pb, Cd, Hg) Asbestminerale Cyanide (z.B.HCN, KCN) Radionuklide (z.B. 137 Cs, 238 U) organische Schadstoffe • • • • • • MKW: Mineralölkohlenwasserstoffe PAK: polyzyklische aromatische KW BTXE: Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol LCKW: leichtflüchtige, chlorierte KW PCB: Polychlorierte Byphenyle, Pestizide, Kampfmittel (z.B. TNT), PCDD Sondergestellte Schadstoffe • pathogene Keime, Sporen (z.B. Anthrax) • Viren • Antibiotika, Hormone Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 örtliche Einteilung von Sanierungsverfahren in-situ: on-site: im Untergrund auf dem betroffenen Gelände off-site: in einer externen Behandlungsanlage Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Einteilung der Verfahren nach ihren Verfahrensprinzipien Altlastensanierung mit aktiven Methoden passiven Methoden Altlastensicherung mit Umschließung - biologische Verfahren pneumatische Verfahren Bodenaustausch hydraulische Verfahren - reaktive Wände - Oberflächenabdichtungen Vertikale Abdichtungen (Wände) Verfestigungen Basisabdichtungen mit hydraulischen Maßnahmen - Grundwasserentnahme - Dichtwände im Abstrombereich Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Prinzipieller Aufbau des Bodens (stark vereinfacht) ungesättigte Bodenzone Bodenbereich, in dem meist nur eine teilweise Sättigung des Porenvolumens mit Wasser vorkommt und in dem kein Stau- oder Grundwasser mit Wassersättigung auftritt. Der Stofftransport in der ungesättigten Bodenzone verläuft im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Ob die Grundwasseroberfläche erreicht wird, hängt von dem Rückhaltevermögen des porösen Mediums der ungesättigten Bodenzone ab. Kapillarsaum/Grundwasseroberfläche gesättigte Bodenzone Bereich im Erdstoff in dem alle Poren mit Wasser gefüllt sind (wassergesättigte Bodenzone ), im Gegensatz zur ungesättigten Bodenzone. Der Stofftransport kann in vertikaler und in Strömungsrichtung des Grundwassers erfolgen. Schichtung des Bodens (vereinfacht) Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Kontaminationslinsen (z.B.: MKW) Bereich der Bodenbehandlung Grundwasserspiegel Grundwasserströmung Strömungsrichtung Tiefe Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke Bereich der Grundwasserbehandlung MKW: Mineralölkohlenwasserstoffe SS 2015 Mikrobiologische Bodensanierung Bei der biologischen in situ-Sanierung in der ungesättigten Bodenzone spielt vor allem die Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff für einen aeroben Abbau der Schadstoffe eine Rolle. Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Pneumatische Bodensanierung Pneumatische Sanierungsverfahren verwenden zur Dekontamination das Trägermedium Luft. Ziel ist es, leichtflüchtige Schadstoffe aus dem Untergrund aufzunehmen und diese mit dem Luftstrom aus dem Untergrund durch Absaugung zu entfernen. Voraussetzung der Sanierbarkeit sind die Stoffeigenschaften des zu sanierenden Schadstoffs (hier: Flüchtigkeit) und die Eigenschaften des Untergrundes (hier: gute Durchlässigkeit für Luft). Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Bodenluftabsaugung durch Unterstützung von Heizlanzen Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Bodenluftbehandlung durch Aktivkohle-Adsorption • LHKW, BTEX, PAK, Phenol • Kohlenwasserstoffe • Lösungsmittel • Geruchsstoffe ungesättigte Zone gesättigte Zone Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Hydraulische Verfahren Ziel ist es, Schadstoffe aus dem Untergrund aufzunehmen und diese mit dem Fluidstrom aus dem Untergrund durch Abpumpen zu entfernen. Voraussetzung der Sanierbarkeit sind die Stoffeigenschaften des zu sanierenden Schadstoffs (hier: Löslichkeit, Pumpbarkeit) und die Eigenschaften des Untergrundes (hier: gute Durchlässigkeit für Fluide). Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Bodenaustausch Bei oberflächennaher und lokal begrenzter Bodenkontamination wird oftmals ein Bodenaustausch durchgeführt (Z.B. LKW-Unfälle mit Freisetzung von Chemikalien). Der kontaminierte Boden wird entweder aufbereitet (z.B. durch Verbrennung, Extraktion usw.) oder auf Deponien abgelagert. Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Passive Grundwasserbehandlung durch reaktive Wände Dabei werden im Grundwasserabstrom eines Schadensbereiches reaktive Materialien (z.B. Aktivkohle) in Form von hydraulisch gut durchlässigen Wänden oder Reaktoren in den Aquifer eingebracht und vom kontaminierten Grundwasser durchströmt. Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015 Altlastensicherung mit Umschließung Die Ausbreitung des Kontaminationsherds wird durch eine Umschließung mit zusätzlicher Grundwasserabsenkung verhindert. Mit der Grundwasserabsenkung wird eine Strömung nach Innen erzeugt. kontaminiertes Grundwasser Kontaminationsbereich Grundwasserspiegel Pumpe Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke Grundwasserzulauf SS 2015 Prof. Dr. rer. nat. K.-E. Köppke SS 2015
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