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.
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SS 2015
Abwasser- und Bodenbehandlung
Verfahren zur Bodenbehandlung
Kriterien für die Wahl des Sanierungs-/ Sicherungsverfahrens
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Schadstoffbelastung
Art des/der Schadstoff(e)
Konzentration
Schadstoffverteilung
Schadstoffausbreitung
• Örtliche Verhältnisse und spätere Nutzung
• Untergrundverhältnisse
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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
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Abwasser- und Bodenbehandlung
Verfahren zur Bodenbehandlung
Häufige Schadstoffgruppen
Anorganische Schadstoffe
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Schwermetalle (z.B. Pb, Cd, Hg)
Asbestminerale
Cyanide (z.B.HCN, KCN)
Radionuklide (z.B. 137 Cs, 238 U)
organische Schadstoffe
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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
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örtliche Einteilung von Sanierungsverfahren
in-situ:
on-site:
im Untergrund
auf dem betroffenen Gelände
off-site:
in einer externen Behandlungsanlage
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Einteilung der Verfahren nach ihren Verfahrensprinzipien
Altlastensanierung mit aktiven Methoden
passiven Methoden
Altlastensicherung mit Umschließung
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biologische Verfahren
pneumatische Verfahren
Bodenaustausch
hydraulische Verfahren
- reaktive Wände
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Oberflächenabdichtungen
Vertikale Abdichtungen (Wände)
Verfestigungen
Basisabdichtungen
mit hydraulischen Maßnahmen - Grundwasserentnahme
- Dichtwände im Abstrombereich
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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)
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Kontaminationslinsen
(z.B.: MKW)
Bereich der Bodenbehandlung
Grundwasserspiegel
Grundwasserströmung
Strömungsrichtung
Tiefe
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Bereich der
Grundwasserbehandlung
MKW: Mineralölkohlenwasserstoffe
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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.
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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).
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Bodenluftabsaugung
durch Unterstützung
von Heizlanzen
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Bodenluftbehandlung durch Aktivkohle-Adsorption
• LHKW, BTEX, PAK, Phenol
• Kohlenwasserstoffe
• Lösungsmittel
• Geruchsstoffe
ungesättigte Zone
gesättigte Zone
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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).
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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.
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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.
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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
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Grundwasserzulauf
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