Funnel & Gate am Beispiel der Teerfabrik Lang in Offenbach · Regierungspräsidium Darmstadt Seite...

- vom Probebetrieb zum Gesamtkonzept -

Dieter Binder Flörsheim, 24. Mai 2012

Regierungspräsidium Darmstadt

Funnel & Gate am Beispiel der

Teerfabrik Lang in Offenbach


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Inhalt

I. Die Altlast Teerfabrik Lang

II. Das Funnel & Gate-Konzept

III. Aufbau und Funktion des Reaktors

IV. Der Probebetrieb (2007-2009)

V. Die Optimierungsphase (2010-2011)

VI. Ergebnisse - Was leistet der Reaktor heute?

VII.Ausbau zur vollständigen Sicherung


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I. Die Altlast Teerfabrik Lang


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Prototyp seit April 2007

Teeröl


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Freiwasserzonen

Bioreaktoren Aktivkohle

Zustrom

Schrägklärer

Abstrom

Kiesfilter


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Anforderungen an die Reinigungsleistung

Parameter Reinigungszielwerte

(Reaktorablauf)

Sanierungszielwerte

(50 m im Abstrom)

[µg/l] [µg/l]

BTEX Summe 120 20

Benzol 10 1,0

PAK o. Naphth. 2,0 0,1

Naphthalin 10 1,0

Phenol-Index 100 1,0



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• Überwachung:

hydraulische, chemische und mikrobiologische Parameter

• Aufbau der mikrobiologischen Besiedelung

• Schadstoffabbau mit zunehmender MO-Besiedelung


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Ergebnisse:

• Reinigungszielwerte für sämtliche definierten

Schadstoffparameter unterschritten

• Größte Abbauraten bereits im Schrägklärer und in

1. Bioreaktorstufe

• Weiterhin Verzicht auf Aktivkohle


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Probleme:

• Veränderungen des Grundwasserchemismus durch Bau

• Störungen bei Dosierpumpen

• niedrige Durchflussrate: 80-150 statt 230 l/h

=> Pumpe im Zustrom



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Pumpe

Zustrom

Abstrom



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Untersuchungs- und Optimierungsbedarf:

• Schadstoffabbau in 2. und 3. Bioreaktorstufe

• Stabilisierung der Abbauleistung

• Abbau von NSO-Het und Phenolen

• Hydraulische Reaktordurchlässigkeit

• Anlagenbetrieb und Überwachung

• Schadstoffabbau im Abstrom



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V. Optimierungsphase (2010-2011)

1) Je 6 Sondierungen und Pegel in jeder biol. Stufe

Feststoff- und Wasserproben

2) 7 weitere GWM im nahen Abstrom des Reaktors

im 25 m und 50 m Abstand

3) Optimierung der Dosierraten

4) Ermittlung einfacher Überwachungsparameter

(Leitparameter)

Untersuchungen 2010/2011


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• Keine Verblockungen durch MO in Reaktorzonen

• Akkumulation von MO an Anlagenteilen und

Versickerungsrigole

• Schadstoffabbau nur in vorderster Zone jeder biol.

Stufe

• Homogene Verteilung der MO quer zur Fließrichtung

=> Wachstum der MO-Besiedelung abhängig von

Schadstoffkonzentration und O2-Angebot

Ergebnisse der Reaktoruntersuchung



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• Entfernung eines Mischers

• Kurzfristig erhöhte Zugabe von H2O

2

• Schrittweise Anpassung der Dosierraten:

H2O

2 von 240 auf 320 mg/l (4 x 80)

Nitrat von 120 auf 40 mg/l

Phosphat von 12 auf 0 mg/l

Maßnahmen



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• Problem:

Chemische Analytik und mikrobiologische Kulturen

=> aufwändig + kostenintensiv

=> Ergebnisse zeitverzögert

• Lösung:

1) Restsauerstoffgehalt im Reaktorablauf

2) PCR-Methode => schnelle Biomonitoring-Methode

3) Spektraler Absorptionskoeffizient (SAK 254nm)

Leitparameter zur Reaktorüberwachung



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0

5

10

15

20

25

30

35

0,0

0,1

1,0

10,0

100,0

1000,0

10000,0

SA

K 2

54

nm

[1

/m]

Sc

ha

ds

toff

ko

nze

ntr

ati

on

[µg

/l]

Phenol-Index [µg/l]

∑NSO-Het [µg/l]

∑BTEX [µg/l]

∑PAK [µg/l]

SAK [1/m] TZW

SAK [1/m] CDM

Korrelation des SAK 254nm mit Schadstoffkonzentration

„Alarmwert“: SAK 254nm = 20 Quelle: CDM Smith 2012



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Problem:

• Schadstoffe im Abstrom

Idee:

• Abstrom zum weiteren Abbau nutzen

=> „Überdosierung“ von H2O2 und Nitrat

Ergebnis:

• Aufoxidation

=> Beschleunigung des Schadstoffabbaus im Abstrom

=> Pufferwirkung bei Störungen

Der GW-Abstrom als Reaktionsraum



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Zustrom

Abstrom Messstellen


Zulauf SK Bio 1 Bio 2 Bio 3


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Mittlere Abbauleistung (störungsfreier Betrieb)

Parameter Zulauf SK Bio 1 Bio 2 Bio 3 R-Ziel S-Ziel

BTEX 3.978 1.039 36,4 6,33 < BG 120 20

Benzol 2.500 515 4,2 1,19 < BG 10 1

PAK o. N 278 129 12,0 0,89 0,06 2,0 0,1

Naph. 2.650 172 2,3 0,30 0,03 10 1

NSO-HET 963 361 49,3 9,75 0,50 --- ---

Phenol-

Index

910

693

338

143

30

100

1

Mittelwerte 12/10 – 06/11


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< 20

20

40

60

80

100

120

140

Roh-wasser

AblaufSchräg-klärer

AblaufBio 1

AblaufBio 2

AblaufBio 3

Lo

west

ineff

ecti

ve d

ilu

tio

n (

LID

)* [

-]

LID

Toxizität (Leuchtbakterienhemmtest)


Quelle: TZW 2012


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Fazit:

• Fast alle erfassten Schadstoffe werden nahezu

vollständig abgebaut

• Reinigungszielwerte und Sanierungszielwerte werden

für fast alle definierten Schadstoffe unterschritten

• Keine Aktivkohleeinheit erforderlich

• Mehrstufiger Aufbau und Pumpbetrieb ermöglichen

gute Steuerung des Reaktors

• Reduzierung des Überwachungsaufwands durch

Leitparameter


Die Leistungsfähigkeit des Reaktors (störungsfreier Betrieb)


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Teeröl


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Teeröl Teeröl

VII. Ausbau zur vollständigen Sicherung

1 Gate

Verkürzte

Leitwände

Pumpbetrieb


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Beteiligte am Projekt

Vielen Dank!


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Zusatzfolien


Seite 26/23

0,0

0,1

1,0

10,0

100,0

1.000,0

10.000,0

100.000,0

BT

EX

-Ko

nze

ntr

ati

on

[µ

g/]

Zulauf SK Bio 1 Bio 2 Ablauf

Erhöhter

Durchfluss

Ergebnisse - Was leistet der Reaktor heute?


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< B

G

0,01

0,1

1

10

100

1000

10000

Roh-wasser

AblaufSchräg-klärer

AblaufBio 1

AblaufBio 2

AblaufBio 3

Ko

nz. [µ

g/L

]

BTEXPAKNSO-HET

Abbauleistung BTEX / EPA-PAK / NSO-Heterozyklen

Mittelwerte

12/10 – 06/11

Ergebnisse - Was leistet der Reaktor heute?

Quelle: TZW 2012


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IV. Optimierung des Betriebs

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,0

0,1

1,0

10,0

100,0

1000,0

Sa

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im A

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ea

tors

[µ

g/l]

Schadstof fgehalt [µg/l] im Ablauf

Sauerstof f [mg/l] im Ablauf

Restsauerstoffgehalt und Schadstoffkonzentration

Quelle: CDM Smith 2012


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• Anpassung des Grundwassermodells

• Vergleich von 11 Varianten

Passive und aktive Systeme

2-Gate / 1-Gate / verkürzte Leitwände

• Bilanzierung der Wassermengen für jede Variante

Gate-Durchfluss, Unter- und Umströmungen,

Pumpmengen

VI. Ausbau zur vollständigen Sicherung

Variantenbetrachtung


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1. Erweiterung der Leitwände in östlicher und westlicher

Richtung

2. Installation von 2 Brunnen am östlichen und westl.

Ende mit Zuleitungen zum Gate

3. Weiteres Versickerungsbauwerk im Reaktorablauf

4. Schrittweise Etablierung der MO in 2. Straße

Steigerung des Durchsatzes von 300 auf 750 l/h

5. Erprobungsphase von 9 bis 12 Monate

Ausbau zur vollständigen Sicherung

Schritte zur Komplettlösung


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• Bisherige Baukosten: 850.000 €

• Baukosten für Erweiterung: 600.000 €

• Betriebskosten: 150.000 €/Jahr

=> 50-Jahre-Prognose: F&G ist günstigste Lösung!

Ausbau zur vollständigen Sicherung

Kosten:

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