Pilotversuch eines in-situ Waschverfahrens zur ... · mAU 3 246TNBs 2NBs 3NBs 4NBs 2M3NPh 2 2M3NPh...

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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen

Pilotversuch

eines in-situ Waschverfahrens

zur Quellensanierung

einer Rüstungsaltlast

S. Tränckner, U. Uhlig, S. Raimann,

U. Lieser, A. Meßling,

C. Weingran


Entwicklung von in-situ Verfahren

1. Aufnahme der komplexen Situation am Standort

2. Suche nach dem oder mehreren möglichen Zielprozessen

3. Labor- und Technikumsversuche

a) zur Anwendbarkeit der Zielprozesse und

b) Ermittlung der determinierenden Randbedingungen

Beispiel Rüstungsaltlasten

In-situ Sanierungsverfahren

Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz

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Auswahl eines geeigneten Lösemittels

Untersuchung von

Phasenübergangsprozessen




Untersuchung der in-situ Abbauprozesse mit/ohne Lösemittel

Edelstahlmantel

Edelstahldeckel

mit Verschraubung

Teflon-Labyrinthringe

Probenahmeport

mit Gage

Aquifermaterial

Siebplatte und Gage

50

cm

10cm

Strömungsrichtung

Grundwasser

Ablaufflasche mit

Stickstoff-Gasbeutel

zum Volumenausgleich

Säule mit

Probenahmeports

Zulaufflasche mit



Schlauchpumpe

Probenahme

Ablauf

Probenahme

Zulauf

Probe-

nahme

P69A

Ablaufflasche mit



Säule mit

Probenahmeports

Zulaufflasche mit



Schlauchpumpe

Probenahme

Ablauf

Probenahme

Zulauf

Probe-

nahme

P69A

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 51,3 -200

-150

-100

-50

0

50

100

150

1 T13/0 2 T13/3 3 T13/6 mAU

min

3 246TNBs

2NBs

3NBs 4NBs

2M3NPh

2 2M3NPh

1 2NBs

4A26DNBzalk

2NBzalk

Bs 3NBs

4NBs 2M3NPh

2NBs

4A26DNBzalk

Bs 3NBs

4NBs



Nachweis von Metaboliten

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Konzept in-situ Sanierung (Machbarkeitsstudie, Kostenvergleich)

Planung eines Pilotversuches

Aufnahme der komplexen Situation am Standort

Suche nach dem oder mehreren möglichen Zielprozessen

Labor- und Technikumsversuche




Erkundung des Testfeldes

• Geologie (Sedimente, Schichten, Porosität u.v.m.)

• Grundwasser (Strömung, Milieu, Neubildung)

Pilotversuche


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Lage und Spektrum der Kontamination

0-1m uGOK

1-2m uGOK

2-3m uGOK

3-4m uGOK

4-5m uGOK

5-6m uGOK

6-7m uGOK

7-8m uGOK

STV [mg/kg]

MNT [mg/kg]

MA [mg/kg]

4ABs [mg/kg]

Pilotversuche



Erkundung des Testfeldes

Planung des Pilotversuches

• Mengen (Lösungsmittel, Förderrate, Aufbereitung)

• Zeitdauer (Fließzeiten, Wirkzeiträume)

• Sicherheiten (Abstromsicherung, Metabolite)

3D-Modellierung der Grundwasserströmung als Werkzeug zur

Planung und Auswertung von Pilotversuchen

Pilotversuche


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Ergebnisse der 3D-Modellierung

• Abschätzung der Förderrate

• Abgrenzung des Wirkraumes

• Sicherung des Abstromes

P62

Bereich des Testfeldes

Ethanolin mg/l

1%10%

≥ 30%

Wirkraum nach Infiltration in Rigolen

Wirkraum nach Infiltration in Lanzen

P62Bereich des Testfeldes

Ethanolin mg/l

Pilotversuche



Ergebnisse der 3D-Modellierung

• Abschätzung von Fließzeiten und der Gesamtdauer des

Pilotversuches

• Abstromsicherung

Förderbrunnen Testfeld

Rigolen t=25d

t=50dAufenthaltszeiten zwischen 20 und 90 Tagen

Pilotversuche


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Teamarbeit von Fachleuten verschiedener Fachrichtungen

• Vor-Ort-Betreuung der technischen Anlagen

• Planung der Probenahme und des Analysenumfanges

• ständige Bewertung Analysenergebnisse

• Fortschreibung der begleitenden Modellierung

• Begleitung/ Anpassung der Aufbereitungsanlagen

Pilotversuche



Pilotversuche


P62

0

50

100

150

200

250

300

350

400

24/2

24/3

21/4

19/5

16/6

14/7

11/8

8/9

6/10

3/11

2N

T,

4N

T i

n m

g/l

0

10

20

30

40

50

60

MA

, D

NT

, T

NT

in

mg

/l

Infiltration Rigolen

Infiltration Lanzen

2NT

4NT

24DNT

TNT

2MA

4MA

EthanolSchadstoffe

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

P62

P98

P99

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9

L10

L11

L12

L13

L14

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

P62

P98

P99

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9

L10

L11

L12

L13

L14

2NT vier

Monate

nach

Infiltration:0

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

450 500 550 600 650 700

Modell-Zeit in Tagen

Eth

an

olk

on

z. in

mg

/l

Messwerte

Modell2NT vorher:

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Zusammenführung verschiedener Untersuchungsebenen

• Analysen (Stoffe, Milieuparameter)

• hydraulische Randbedingungen (Förderraten,

Infiltrationsraten, Niederschlagsereignisse)

• Stoffbilanzen (Schadstoffe, Lösemittel)

Pilotversuche



Wirksamkeit/ Effektivität des Verfahrens am Standort

• 1 Jahr nach Infiltration wurden ca. 70% des eingesetzten

Lösemittels wieder gehoben, 20% wurden mind. abgebaut

• 390kg an STV entfernt, 81% der berechneten Gesamtmasse

im Testfeld

• Effektivität: 47g STV/kg Ethanol

Pilotversuche


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Eth

an

olm

as

se

Abbau mitk=0,002d-1

im GW gelös teE thanolmenge

aus GräbengeförderteE thanolmenge

mit Grundwas s ergeförderteE thanolmenge

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Pilotversuche


Upscaling neu entwickelter in-situ Verfahren

• Nachweis der Wirksamkeit unter in-situ Bedingungen

• technische/ hydraulische Beherrschung des Verfahrens

Einfluss der Standortbedingungen

• Geologie

• Kontamination (Spektrum, Konzentrationen)

• NA-Prozesse

• hydraulische Randbedingungen (Fließzeiten u.v.m.)

die gezeigte Vorgehensweise ist für jeden Standort spezifisch

abzuarbeiten




Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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Upscaling neu entwickelter in-situ Verfahren

• Nachweis der Wirksamkeit unter in-situ Bedingungen

• technische/ hydraulische Beherrschbarkeit des Verfahrens


1. Aufnahme der komplexen Situation am Standort





Beispiel Rüstungsaltlasten




• Standortgegebenheiten



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• Standortgegebenheiten vor der Einrichtung des Versuchsfeldes




• Kontaminationsspektrum



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Beispiel Rüstungsaltlasten:• Kontaminationsspektrum (ca. >20 Einzelstoffe)

• Standortgegebenheiten

• natürliche Abbauprozesse (KORA TV 5)

• chemisch/ physikalische Stoffparameter

Aufnahme der komplexen Situation am Standort







Auswahl des Zielprozesses: Auswaschung mit Lösungsmittel


Schlussfolgerungen des Pilotversuches

• die Strömung der gelösten Schadstoffe und des Lösemittels ist in der

ungesättigten Zone hydraulisch nicht beeinflussbar, deswegen

sollten Sicherungsmaßnahmen und Vorerkundung für die

ungesättigte Zone intensiviert werden (Aufenthaltszeit und

Fließrichtung)

• die gesättigte Zone konnte nach modelltechnischer Vorplanung

hydraulisch gut beherrscht werden

• Wirkung der Reinigung bisher über Austrag der STV quantifiziert,

Kontrollbohrungen folgen noch

• Infiltrationssystem sollte verändert werden, Rigoleninfiltration

zeigte lokal differierende Infiltrationsleistungen

Pilotversuche


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