Thorben Riehm, Yasmin Yazdi Kassel, den 06.08.2013

GrundwasserSanierung und Sicherung

Allgemeine Hydrogeologie SS 2013 Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

Allgemeine Hydrogeologie 2

Gliederung

• Gesetzlicher Rahmen

• Grundwassersituation in Deutschland und Kontaminationsquellen

• Grundwassersicherung

• Grundwassersanierung

• Beispiel Fa. Boehringer Ingelheim

Allgemeine Hydrogeologie 3

Gesetzlicher Rahmen

• WRRL:– Guten mengenmäßigen und chemischen Zustand erreichen– Sanierung und Verhinderung weiterer Verschmutzungen

• BImSchG und IED:– Ausgangszustandsbericht– Rückführungspflicht des Betreibers

• BBodSchG:– Pflicht schädliche Bodeneinwirkungen abzuwehren– Pflicht zur Sanierung von Gewässerverunreinigungen

Allgemeine Hydrogeologie 4

Grundwassersituation in Deutschland

Quelle: BMU

Mengenmäßiger Zustand Chemischer Zustand

Allgemeine Hydrogeologie 5

Grundwassersituation in Deutschland

• Der mengenmäßige Zustand wird über den Grundwasserstand bewertet

• Für den chemischen Zustand gelten folgende Grenzwerte:– Nitrat 50 mg/l– Pestizide, Biozide und Metaboliten jeweils 0,1 μg/l; 0,5 μg/l in Summe

• Meist ist Nitrat für die schlechte Bewertung verantwortlich

• Verunreinigungen großräumig

• Viele unterschiedliche Quellen

Allgemeine Hydrogeologie 6

Kontaminationsquellen

Quelle: ITVA Arbeitshilfe

Allgemeine Hydrogeologie 7

Anwendungsgebiete der Sanierung/ Sicherung

• Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen für klar lokalisierbare, kleinräumige Verschmutzungen

• Hauptanwendungsbereiche:

– AltstandorteEhemalige IndustriestandorteDefekte Rohre/Leitungen

– AltablagerungenAblagerungen von Abfällen

Ablagerungen von Produktionsrückständen

Allgemeine Hydrogeologie 8

Möglichkeiten bei Schadstoffbelastung

• Sicherung:– Einschluss des kontaminierten Bereichs– Schutz des umliegenden Gebietes– Reine Gefahrenabwehr

• Sanierung:– Beseitigung der Kontamination im Boden und Wasser– Über Sicherung hinausgehende Maßnahme

Allgemeine Hydrogeologie 9

Kriterien für Verfahrenswahl

• Schadstoffbelastung:– Typ des Schadstoffs – Konzentration– Verteilung des Schadstoffs

• Örtliche Gegebenheiten und folgende Nutzung

• Situation im Untergrund

• Kosten

Allgemeine Hydrogeologie 10

Sicherungsverfahren

• Die Sicherung hat zum Ziel, die weitere Ausbreitung der Kontamination zu unterbindenEinkapselung

• Um dieses Ziel zu erreichen werden Abdichtungsmaßnahmen ergriffen:– Oberflächenabdichtung– Seitenabdichtung– Untergrundabdichtung

• Zusätzlich wird Wasser aus der Einkapselung abgepumpt

Allgemeine Hydrogeologie 11

Sicherungsverfahren

• Oberflächenabdichtung– Bildet die Abdichtung gegen Niederschlagswasser– Abdichtung aus Asphalt am weitesten verbreitet

• Seitenabdichtung– Verschiedene Verfahren möglich

SpundwändeSchmalwändeSchlitzwände

- Auswahl des Verfahrens nach Gegebenheiten vor Ort

Allgemeine Hydrogeologie 12

Sicherungsverfahren

• Untergrundabdichtung– Abdichtung durch anstehende undurchlässige Böden; wichtig

ist die Anbindung der vertikalen Dichtung.– Bei nicht undurchlässigen Böden sind zusätzliche

Sicherungsmaßnahmen nötigJet GroundingEinbringen von Dichtungsmitteln ins Grundwasser

• Abpumpen von Wasser– Hydraulisches Gefälle für den Fall einer Undichtigkeit

Allgemeine Hydrogeologie 13

Sicherungsverfahren

Quelle: Script Umweltgeotechnik Uni Kassel

Allgemeine Hydrogeologie 14

Sanierungsverfahren

• In-situ, On-Site oder Off-Site

• Aktive Verfahren: – Schaffung von Strömungen und/oder chemischen o.

biologischen Vorgängen Energieeintrag von außen– Pump and Treat, Mikrobiologische in-Situ Sanierung

• Passive Verfahren:– Keine Induktion von aktiven Prozessen– Reaktive Wände

Allgemeine Hydrogeologie 15

Sanierungsverfahren – Pump and Treat

• In-Situ-Verfahren

• Gezielte Beeinflussung der Wasserströmung/ Stofftransport

• Anordnung von Brunnen je nach Belastungssituation

• Sofortmaßnahme zur Verhinderung der Stoffausbreitung

Allgemeine Hydrogeologie 16

Sanierungsverfahren – Pump and Treat

Quelle: Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle

Allgemeine Hydrogeologie 17

Sanierungsverfahren – Pump and Treat

Quelle: Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle

Allgemeine Hydrogeologie 18

Sanierungsverfahren – Reaktive Wände

• In-Situ Sanierung

• Verhinderung der Ausbreitung von Schadstoffen und gleichzeitige Reinigung

• Reaktive Wand besteht aus Filtermaterial

• Zwei wesentliche Konstruktionsarten: CRB (Continous reactive barrier) und F&G (Funnel and Gate)

• Schadstoffe werden zurückgehalten bzw. abgebaut

Allgemeine Hydrogeologie 19

Sanierungsverfahren – Reaktive Wände

Quelle: Handbuch RUBIN

Quelle: Handbuch RUBIN

CRB Draufsicht

F&G Draufsicht

Allgemeine Hydrogeologie 20

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

• Rahmenbedingungen:– Standort seit 1923– Anfänglich Produktion von Medikamentengrundstoffen– Ab 1951 Produktion von Insektiziden – Stilllegung 1984

• Verschmutzung– Boden vor allem mit Chlorbenzolen, Hexachlorcyclohexanen

und chlorierten Phenolen belastet– Bodenverschmutzung hauptsächlich im Bereich des

Werkstandortes, außerhalb nur geringe Belastungen im Boden– Große Ausbreitung der Schadstofffahne im Grundwasser

Allgemeine Hydrogeologie 21

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

• SanierungsplanEntwickelt durch DEKONTA und dem Büro IGB

– Erster Ansatz (Ab 1991)Thermische Behandlung von Gebäudeabbruch und hochbelastetem Boden (Prometheus)

Versuche mit mikrobakterieller Reinigung im Boden

- Zweiter Ansatz (Ab 1994)Sicherung durch Einkapselung der AltlastSanierung des Grundwassers

Allgemeine Hydrogeologie 22

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

• Sicherung– Herstellen einer Dichtwand– Einbindung der Dichtwand in natürliche Untergrundabdichtung– Untergrund aus Glimmerton– Oberflächenversiegelung mit Asphalt– Grundwasserabsenkung innerhalb der Einkapselung

Allgemeine Hydrogeologie 23

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

Quelle: www.bsu.hamburg.de

Allgemeine Hydrogeologie 24

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

• Sanierung

– Grundwasserförderung mit 8 Brunnen4 Brunnen innerhalb der Einkapselung (7,5 m³/h)4 Brunnen innerhalb der Fahne (12 m³/h)

- Wasseraufbereitung On-Site in 3 Phasen EisenfällungBiologische AufbereitungAktivkohlefilterDurchsatz 20 m³/h, bzw. 150.000 m³/a

- Einleitung des gereinigten Wassers in den Moorfleeter Kanal

Allgemeine Hydrogeologie 25

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

Quelle: BAUER und MOURIK UMWELTTECHNIK GmbH & Co

Allgemeine Hydrogeologie 26

Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim

• Anlage seit 1998 in Betrieb, seitdem– keine weitere Ausbreitung der Fahne – Rückgang der Belastung in der Fahne – kein Schadstoffaustrag aus der Einkapselung

• Reinigungsleistung liegt für die signifikanten Stoffe bei 99,9%

• Kosten- Ca. 167 Mio.€ für die Herstellung der Anlage und Sicherung- Ca. 500.000€ jährliche Kosten- Finanzierung der laufenden Kosten durch Verpachtung des

Geländes an mehrere Nutzfahrzeughändler

Allgemeine Hydrogeologie 27

Diskussion

• Lohnt sich die Grundwassersanierung?

• Wer bezahlt die Sanierung?

Allgemeine Hydrogeologie 28

Quellen

http://www.tauw.de/themen/ausgangszustandsbericht/ http://de.wikipedia.org/wiki/Schwerphase http://de.wikipedia.org/wiki/Leichtphase http://www.geoportal.de/SharedDocs/Karten/DE/Themenkarte_Nitrat-im-Grundwasser.htmlwww.bsu.hamburg.de BMU - Die Wasserrahmenrichtlinie – Auf dem Weg zu guten GewässernITVA – ArbeitshilfeHandbuch Altlasten und GewässerschadensfälleHandbuch RUBINBAUER und MOURIK UMWELTTECHNIK GmbH & Co

Skript Umweltgeotechnik Uni Kassel