Verfahren zur Sanierung CKW-belasteter Böden und Grundwässer. - Einsatz oberflächenaktiver, mikrobiologisch - wirksamer Substanzen -

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1 Verfahren zur Sanierung CKW-belasteter Böden und Grundwässer - Einsatz oberflächenaktiver, mikrobiologisch - wirksamer Substanzen - Dipl.-Geol. Carsten Schulz Dr. Erwin Weßling GmbH Die Sanierung CKW kontaminierter Böden und/oder Grundwässer mittels Einsatz oberflächenaktiver Substanzen (z.b. Tenside oder Fermentationsprodukte mikrobiologischer Mischkulturen) beruht auf einem Prozess zur Verminderung der Oberflächenspannung der Schadstofftröpfchen in Kombination mit der Anregung/Förderung mikrobiologischer Abbauvorgänge. Es handelt sich bei der Verminderung der Oberflächenspannung um einen chemisch-physikalischer Prozess, der sowohl als Primärmaßnahme zur intensiven Herdsanierung als auch als Sekundärmaßnahme für eine hydraulischpneumatische in-situ-sanierung eingesetzt werden kann. Ziel ist es letztlich, den Schadstoffaustrag zu beschleunigen und somit die erforderliche Sanierungszeit erheblich zu senken. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, dass geeignete oberflächenaktive Stoffe in geringen Konzentrationen so in den Boden bzw. das Grundwasser eingebracht und mit den flüssigen Kontaminanten in direkten Kontakt gebracht werden. Dies hat zur Folge, dass die Oberflächen- bzw. Grenzflächenspannung dieser Kontaminanten deutlich gesenkt wird. Damit wird eine wesentlich verbesserte hydraulische Fließfähigkeit und somit Fassbarkeit der in Phase vorliegenden Schadstoffe erzielt. Neben der beschriebenen physikalischen Wirkung der eingebrachten Substanzen wird eine Anregung/Initiierung bzw. Förderung der mikobiellen Tätigkeit zum Abbau der verbliebenen Restkontaminationen angestrebt. So besteht die Möglichkeit der Vor-Ort-Anreicherung mit Sauerstoff im Aquifer.

2 Insgesamt ergeben sich folgende Effekte: 1. Die Fließfähigkeit der fluiden Kontaminanten wird verbessert. 2. Die Löslichkeit der fluiden Kontaminanten im Grundwasser wird erhöht (ca. Faktor 4). 3. Der Übergang der fluiden Kontaminanten in die Gasphase wird verbessert (ca. Faktor 8). 4. Der mikrobielle Abbau von Kontaminanten wird signifikant gesteigert (ca. Faktor 10) Auf der Grundlage dieser Effekte ergibt sich eine Verkürzung der Sanierungszeiten in der Größenordnung zwischen Faktor 4 und 8.

3 Verfahren zur Sanierung ökologischer Altlasten -Einsatz oberflächenaktiver Substanzen- Dipl.-Geol. Carsten Schulz Dr. Erwin Weßling GmbH -Beratende Ingenieure Altlastensanierungs- und Altlastenaufbereitungsverband NRW

4 Einsatz oberflächenaktiver Substanzen in der Sanierung ökologischer Altlasten Agenda 1. Einführung/Hintergrund 2. Sanierung LHKW kontaminierter Medien 2.1 Effekte 2.2 Wirkungsweise 2.3 Referenzen/Projektbeispiele 3. Resümee

5 1. Einführung/Hintergrund Typisches Szenario einer pump and treat Maßnahme kontaminiert saniert (?) Ungesättigte Bodenzonezone Oberflächen- Spannung der LHKW Tropfen typischer LHKW Sanierungsverlauf Gesättigte Bodenzone (Aquifer) geringer hydraulischer Kontakt zum strömenden Grundwasser großes Volumen an ungelöster Residualphase verbleibt Was hilft? - Verbesserung der Löslichkeit?

6 Der Effekt Tensidkonzentration steigt Oberflächenspannung sinkt wässrige Tensidlösung mit LHKW-Tropfen

7 Die Wirkungsweise kontaminiert mobilisiert saniert ungesättigte Bodenzone Gesättigte Bodenzone (Aquifer) außergewöhnlich hohe Reduktion des kontaminierten Volumens Unterbrechung/Beseitigung des Re-Kontaminationspfades geringere Anzahl von Grundwasseraustauschzyklen ist notwendig

8 120 Die Wirkungsweise VOC load conventional VOC load with Surfactants Konzentrationssteigerung an Schadstoffen mit der Anwendung von Tensidlösungen im frühen Sanierungsstadium wesentlich geringere Anzahl an Grundwasseraustauschzyklen kürzere Sanierungszeiten/geringere Sanierungskosten schnellere Reduzierung des ökologischen Risikos 30 0 time of remediation

9 Die Wirkungsweise cmc Bereich der chemischen (Solubilisierungs-) Technologien Schadstoff-Grenzflächenspannung Schadstoff-Löslichkeit Verfügbarkeit mobilisierter Schadstoffe Bereich der physikalischen (Mobilisierungs-) Technologien mgl. Wirkung von Co-Solventien

10 Faliten: - biologisch hergestellt auf Raps und Kokosbasis - Wassergefährdungsklasse 1 - Einsatzkonzentration < 0,X % (< cmc) - Direkte Wirkung auf LHKW:» Mobilisierung der LHKW als Phase (hot spots)» Erhöhung des Lösemittelvermögens der GW (Faktor 4 to 8)» Erhöhung des Lösevermögens in der Bolu (Faktor 4)» Reduzierung der Bodenwasserfeuchte (Faktor 4)» Reduzierung der Sanierungszeiten um Faktor 4 bis 8

11 Referenz Pilottest mit anschließender Sanierung Castrop-Rauxel Trichlorethen äquiv. [µg/l] Tetrachlorethen äquiv. [µg/l] Faliten äquiv. [%] 0, 25 0, , , ,

12 Referenz Pilottest mit anschließender Sanierung Leipzig Obe rflä c he nspa nnung 30 [S kt.] Oberflächenspannung GW LHKW-Gehalt GW S umme LHKW [µg/ l] Da ue r [h]

13 3. Resümee Der Einsatz oberflächenaktiver Substanzen in der Sanierung ökologischer Altlasten bringt die folgenden Vorteile: - Mobilisierung von fest sitzenden Phasenkörpern -Mobilisierung dispers verteilter Phasentröpfchen - Erhöhung der Lösbarkeit der Schadstoffe im Grundwasser Verkürzung der Sanierungszeiten Reduzierung der Sanierungskosten

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