Projektbeispiel: Feldversuch zum Abbau von Kohlenwasser

Projektbeispiel: Feldversuch zum Abbau von Kohlenwasserstoffen auf einem Tanklagergelände in Hamm
Dipl.-Geol. Ulrike Hintzen, HPC AG, 47119 DUISBURG &
Jürgen Buhl, Cornelsen Umwelttechnologie GmbH, 45356 ESSEN
Das bei KW- und BTEX-Schäden im Grundwasser meist bereits natürlicherweise vorhandene, aerobe Abbaupotenzial ist durch reduzierte Elektronenakzeptoren (Sauerstoff, Nitrat) begrenzt und kann durch Zugabe von technischem Sauerstoff gezielt dynamisiert werden, um eine Reduzierung des Schadstoffpotenzials im Grundwasser zu erreichen Hier stellt das iSOC-Verfahren eine vielversprechende Alternative dar. Zur Überprüfung der Wirksamkeit des Verfahrens
wurde seitens HPC HARRESS PICKEL CONSULT AG auf einem Tanklagergelände in Hamm ein von der Cornelsen Umwelttechnologie GmbH ausgeführter
Feldversuch fachgutachterlich begleitet.
System iSOC (in situ Submerged Oxygen Curtain)
Mit geringem operativen Aufwand und erstaunlicher Effizienz kann die Zugabe
von Sauerstoff in das Grundwasser hinein mit dem iSOC-System verwirklicht
werden, iSOC besteht aus einem ca. 45 cm langen und weniger als fünf Zentimeter dicken Stahlzylinder aus Edelstahl (Bild 2). Im Inneren befinden sich
mehr als 700 hydrophobe, mikroporöse Hohlfasern, welche die entsprechende
Oberfläche bieten (7000 m² pro Kubikmeter Fasern), um den blasenfreien
Transfer des Sauerstoffs ins Grundwasser zu bewerkstelligen. Die gesteigerten
Sauerstoffgehalte stimulieren den natürlichen Schadstoffabbau durch Mikroorganismen.
Bild 1: Mikroporöse Hohlfaserbündel
im Inneren der iSOC-Einheit (Schnitt)
Die iSOC-Einheit wird am unteren Ende des Brunnens (2“ oder größer) eingebaut. Bedingt durch den auflastenden Wasserdruck (3 m Wassermächtigkeit)
können Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff erzielt werden, die bei ca.
55 mg/l liegen; (aber bis zu 111 mg/l bei entsprechenden 15,2 m Aquifermächtigkeit wären erzielbar).
iSOC CONES OF INFLUENCE
BASED ON FEM LAB M ODEL
®
25m
GW
iSOC® inFusion Well
GW
iSOC® inFusion Well
39m
GW
iSOC® inFusion Well
iSOC Concentration= 48ppm
T= 50 Days
V= 0.3m/Day
®
Hetrogeneous Porous M edia
Bild 2: iSOC-Einheit mit integrier-
Bild 3: Kegelförmige Sauerstoffzonen
tem Durchflussregler
im Abstrom von iSOC-Brunnen
Tanklagergelände und Testergebnisse
Der Untergrund im Bereich des Tanklagers besteht aus Auffüllungen unterschiedlicher Mächtigkeit, Deckschichten aus holozänen Talsanden sowie
pleistozänen, sandig-schluffig-kiesigen, zum Teil auch torfführenden Sedimenten über bindigen Verwitterungshorizonten der Kreide (Mergel), die als Grundwasserstauer fungieren und etwa in 5 m u.GOK anstehen. Die Ergebnisse des
Feldversuchs lassen sich wie folgt zusammenfassen:
•
Durch die Eingabe des Sauerstoffs in eine im Schadenzentrum liegende
Grundwassermessstelle wurde der dort bislang vorliegende O2-Gehalt im
Grundwasser von 0,28 mg/l auf Werte um 50 mg/l gesteigert. Tiefenhorizontierte Messungen belegen im Eingabebrunnen einen weitgehend
gleichmäßigen Sauerstoffeintrag über den gesamten Aquifer.
•
Die Messungen in den Abstrommessstellen belegen bereits nach 6wöchiger Versuchsdauer einen Anstieg der Sauerstoffgehalte im Grundwasser um ca. 1 mg/l.
•
Die im Rahmen des Versuchs auf KW und BTEX untersuchten Wasserproben belegen eine erhebliche Reduzierung der Schadstoffgehalte im
Grundwasser des Eingabebrunnens sowie im näheren Abstrom.
•
Durch das vermehrte Sauerstoffangebot werden lösliche Eisen- und
Mangankomponenten zu unlöslichen oxidiert. Die Eisen- und Mangankonzentrationen im Grundwasser gehen folglich zurück.
Die Ergebnisse des Versuchs zeigen, dass der Einsatz des iSOC-Verfahrens
geeignet ist, die im Bereich des Tanklagers vorliegende Grundwasserbelastung
durch KW und BTEX zu reduzieren und ein Abströmen belasteten Grundwassers zu verhindern.
Im Sanierungsplan wurde daher vorgeschlagen, das iSOC-Verfahren zur
Grundwassersanierung/-sicherung großflächig über 9 Injektionsbrunnen einzusetzen. Die Verbindlichkeitserklärung des Sanierungsplans wird in Kürze erfol-
60
1.800
50
1.500
40
1.200
30
900
20
600
10
300
O2
BTEX
0
22
.0
24 3 .2
.0 00
5
26 3 .2 0
.0 05
28 3 .2
.0 00
3 5
30 .2 0
.0 05
01 3 .2
.0 00
03 4 .2 5
.0 00
4 5
05 .2 0
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07 4 .2
.0 00
5
09 4 .2 0
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11 4 .2
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13 4 .2 5
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4 5
15 .2 0
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17 4 .2
.0 00
19 4 .2 5
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4 5
21 .2 0
.0 05
23 4 .2
.0 00
5
25 4 .2 0
.0 05
27 4 .2
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29 4 .2 5
.0 00
4 5
01 .2 0
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03 5 .2
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05 5 .2 5
.0 00
5 5
07 .2 0
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09 5 .2
.0 00
5
11 5 .2 0
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15 5 .2 5
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5
17 5 .2 0
.0 05
5 .2
00
5
0
BTEX-Konzentration [µg/l]
O 2 -Konzentration [m g/l]
gen, so dass mit der Maßnahme begonnen werden kann.
Bild 4: Abnahme der BTEX-Konzentration Bild 5: Sauerstoffkonzentrationen
während der Zugabe von
am Ende des iSOCSauerstoff
Versuchszeitraumes