Strategien und Handlungsoptionen zum Umgang mit langlaufenden Grundwassersanierungsmaßnahmen am Beispiel einer chemischen Reinigung

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1 Strategien und Handlungsoptionen zum Umgang mit langlaufenden am Beispiel einer chemischen Reinigung K. Heise Dr. M. Asbrand Landesanstalt für Altlastenfreistellung Sachsen Anhalt Asbrand HYDRO Consult GmbH

2 Gliederung Gliederung I Ausgangssituation II Lösungsansätze / Handlungserfordernisse III Umsetzung am Beispielstandort - Schadenssituation / Sanierungsverlauf - Optimierungsstrategie - Ergebnisse - Weiteres Vorgehen

3 Ausgangssituation Die LAF refinanziert und betreut eine Vielzahl hydraulischer in Sachsen - Anhalt. Im Rahmen der Projektanalyse zeigen sich die bekannten Sachverhalte und Defizite: Die primären Sanierungsziele wie z. B. - Schutz des Abstroms, - Schutz angrenzender geringer oder unbelasteter Grund- und Oberflächenwässer werden i. d. R. sicher erreicht. Hohe Entzugsraten zu Beginn der Sanierung, Überproportionale Abnahme der Entzugsraten trotz gleicher Förderrate mit fortschreitender Sanierungsdauer, Geringe Entzugsraten bei kaum abnehmenden Konzentrationen ohne den Sanierungszielwert zu erreichen, Konzentrationsanstieg nach der Sanierungsunterbrechung

4 Ausgangssituation Entwicklung von Schadstoffaustrag & Kosten einer LHKW-Sanierung Schadstoffmenge in [kg] Sanierungskosten in EUR Überproportional fallende Entzugsrate Sanierungskosten Niedrige, Entzugsrate, kaum sinkende Konzentration Sanierungszeitraum

5 Lösungsansätze / Handlungserfordernisse Zur Optimierung (lang)laufender Sanierungsmaßnahmen sind regelmäßige Überprüfungen des Sanierungsverlaufs erforderlich: Überprüfung und Verbesserung des Prozessverständnisses Überprüfung und Bewertung der Gefahrensituation Optimierungsmöglichkeiten prüfen und entwickeln Sanierungsziel und insb. Sanierungszielwerte auf Erreichbarkeit und Verhältnismäßigkeit prüfen

6 Lösungsansätze / Handlungserfordernisse Prozessverständnis a) Auswertung und Neuinterpretation vorliegender Daten - kritische Aus- und Bewertung der chemischen, hydraulischen u. geologischen Daten b) Erstellung von Defizitanalysen und Nachuntersuchungskonzepten - Horizontale und vertikale Abgrenzung von Quelle und Fahne! (bei älteren Maßnahmen häufig keine Anwendung hochauflösender Detektionssystem) - Überprüfung des Monitorings auf Probenahmequalität und Parameterumfang (NA!) c) Untersuchung und Quantifizierung natürlicher Abbauvorgänge - Nachvollziehbarkeit und ausreichender Nachweis von Qualitäten und Quantitäten? d) Einsatz von Modellierungswerkzeugen - Erstellung eines geologischen Strukturmodells - Erarbeitung eines Strömungs- und Schadstofftransportmodells

7 Lösungsansätze / Handlungserfordernisse Optimierung a) Organisatorische Optimierung - Verringerung des Berichts- und Monitoringumfangs b) Verfahrenoptimierung - Optimierung des eingesetzten Verfahrens (Anlagenoptimierung) - Einsatz neuer Verfahren oder Verfahrenskombinationen (in-situ Verfahren) - Prüfung der Anwendung von MNA c) Mengenoptimierung - Reduzierung der Grundwasserentnahme und behandlung (Modellierung, Bilanzierung, Brunnenstandorte, Brunnenausbau) Optimierung erfordert Akzeptanz von Behörden und Sanierungspflichtigem

8 Lösungsansätze / Handlungserfordernisse Verhältnismäßigkeitsprüfung Sanierungsziel und insb. Sanierungszielwerte a) Überprüfung von Sanierungszielen - keine Beeinträchtigung von Schutzgütern - keine Schadenausdehnung b) Entwicklung frachtenbezogener Sanierungszielwerte - Ableitung schutzgutbezogener Frachten - Ermittlung der unvermeidlichen Restschadstofffrachten im Sanierungsbereich (technische Grenze; Säulenversuche; Tailing) - Quantifizierung natürlicher Abbauprozesse c) Abschließende Prüfung der technischen und wirtschaftlichen Verhältnismäßigkeit

9 Umsetzung am Beispielstandort Chemische Reinigung Genthin - Chemische Reinigung - geringe Entzugsraten im Sicherungsbrunnen - unwirtschaftlicher Betrieb - kein absehbares Sanierungsende Ziel - Optimierung des Sanierungsbetriebs - Vorbereitung des Sanierungsabschluss

10 Standortbeschreibung: Hydrogeologie und Schadenszustand 2008 Schnittspur Profil Fahne: Länge ca. 650 m Breite bis 250 m mittlere Konzentrationen Fahne µg/l CIS Mächtigkeit GWL ca m k f -Wert oben ~ 10-4 m/s unten ~ 10-3 m/s Abstandsgeschwindigkeit unten m/a PER/TRI/CIS 650 m PER/TRI PER Standort ehemalige chemische Reinigung

11 Sanierungsverlauf m Sanierungsphase 1 ( ) - 3 Sanierungsbrunnen in Fahne - Bodenluft Herdbereich - Abstromsicherung Herdbereich Sanierungsunterbrechung ( ) Sanierungsphase 2 (ab 2002) - 3 Sanierungsbrunnen Fahne bis Abstromsicherung Herdbereich bis 2008 ab 2009 Optimierung P&T Herdbereich Ergebnis 2007: vorläufiges Sanierungsziel Fahne nahezu erreicht, keine Verbesserung mit verhältnismäßigen Mitteln möglich im Herdbereich weitere Sicherung erforderlich Standort ehemalige chemische Reinigung

12 Sanierungsverlauf Konzentrationsentwicklung Herdbereich Sicherungsbrunnen/Herd Gnt14/94 / Gnt14e/97 30, PER/TRI/CIS 27,5 25,0 22,5 20,0 17,5 15,0 12,5 10,0 neuer Brunnen, neuer Standort Sanierungsunterbrechung LCKW Summe [µg/l] GW-Fließrichtung Förderrate [m³/h] 7,5 Sanierungsphase 1 Sanierungsphase , , , J 94 J 95 J 96 J 97 J 98 J 99 J 00 J 01 J 02 J 03 J 04 J 05 J 06 J 07 J 08 J 09 J 10 Förderrate in m³/h LCKW conc [mg/l] 12

13 Vorgehensweise Sanierungsoptimierung Erkundung und Bilanzierung Sanierungsverlauf 2008 Systemverständnis Untersuchung: redox sensitiv. Inhaltstoffe, Abbaukette, Cl-Isotope Bewertung Rückhaltevermögen und Abbauverhalten Ableitung frachtbezogene Sanierungszielwerte Beschaffenheitspumpversuch Nachlieferungsverhalten, Optimierungspotential P&T, laufende Optimierung Emissionspumpversuch Emissionspumpversuch Emission < 10 kg/a Emission > 10 kg/a Fortsetzung optimiertes P&T bis zum frachtbezogenen Sanierungsziel reaktive Barriere z.b. CAP

14 Herderkundung - Verbreitung LHKW Schaden Direct Push: 18 MIP- und 12 Grundwassersondierungen

15 Ergebnisse MIP- / Grundwassersondierung Sicherungsbrunnen GW-Fließrichtung Eintragsbereich 3 9muGOK 9 mugok - Basis OK Stauer ~15 mugok

16 Fördermenge [m 3 ] Schadstoffentzug Herdbereich vor Sanierungsoptimierung BLA: 720 kg 347* neuer Brunnen, neuer Standort * Sanierungsunterbrechung kg LHKW/a 106* * m 3 /a Gesamtentzug bis kg P&T kg BLA Fördermenge Wasser ges. Schadstoffaustrag LHKW ges. Wert* Jahreshochrechnung Schadstoffaustrag [kg]

17 Bilanz Masse LHKW Fahne: Integration Konzentration gelöst 1994 [kg LHKW] Masse gelöst 2009 Nord /herdfern Mitte /herdnah Summe Fahne % % % Entzug LHKW mittels Pump &Treat in Fahne = kg Verhältnis kg zu kg spiegelt für die hiesigen Sedimente typischen Sorptionsanteil wieder kg/a V a 80 m/a Konsequenz: kein unbekannter Quelltherm

18 Sanierungsziele Aktualisierung Sanierungsziel: - Absicherung Sanierungserfolg in der Fahne - Ableitung von frachtbezogenen Sanierungszielwerten - These 1: derzeitige Schadstofffracht in der Fahne entspricht dem natürlichen Rückhaltevermögen (stationäre Fahne) - These 2: Restemission Quelle muss deutlich kleiner als derzeitige Fracht in der Fahne (10 20 kg/a) werden - These 3: Derzeitige Annahme Reduzierung derzeitige Fracht der Quelle von 20 kg/a auf 2 3 kg/a

19 Prognose bei Weiterlaufen der Sicherung des Schadens im Herd 450 Schadstoffaustrag LHKW ges. Fördermenge [m 3 ] kg LHKW/a ,5? 4,5? Prognose *

20 Vorgehensweise Sanierungsoptimierung Erkundung und Bilanzierung Sanierungsverlauf 2008 Systemverständnis Untersuchung: redox sensitiv. Inhaltstoffe, Abbaukette, Cl-Isotope Bewertung Rückhaltevermögen und Abbauverhalten Ableitung frachtbezogene Sanierungswerte Beschaffenheitspumpversuch Nachlieferungsverhalten, Optimierungspotential P&T, laufende Optimierung Emissionspumpversuch Emissionspumpversuch Emission < 10 kg/a Emission > 10 kg/a Fortsetzung optimiertes P&T bis zum frachtbezogenen Sanierungsziel reaktive Barriere z.b. CAP

21 Maßnahmen zur Sanierungsoptimierung - Beschaffenheitspumpversuch Dauer: 3 x 6 Wochen Phase 1 RKS 50 Phase 2 RKS 47 Zielstellung: - Nachlieferungspotential der Bereiche um GWM mit hohen Konzentrationen Abstromsicherung Gnt 14e - Wieviel Fracht lässt sich bei optimiertem Szenario auf Basis der Nacherkundung aus Herdbereich entnehmen? Phase 3 Gnt 27 Bestätigung der MIP-Ergebnisse Konstante Förderung hochbelasteten Grundwassers

22 Ergebnis Beschaffenheitspumpversuch optimierter Sanierungsbetrieb kg LHKW/a 35 kg LHKW/a 32 kg LHKW/a 21 kg LHKW/a 210 kg LHKW/a * Fördermenge kumulativ [ m 3 ] m 3 /a * m 3 /a m³/a Wert * Jahreshochrechnung Jan. 05 Jan. 06 Jan. 07 Jan. 08 Jan. 09 Jan. 10 Jan. 11 Schadstoffaustrag kumulativ [kg] Fördermenge Wasser ges. Schadstoffaustrag LHKW ges

23 Weiteres Vorgehen Weiteres Vorgehen: - Prüfung der Wirkung des erhöhten Schadstoffentzuges auf die Frachten (ggf. geringe Relevanz) - Quantifizierung des natürlichen Rückhalte- und Abbauvermögens - Aktualisierung der Sanierungszielwerte - Ableitung der weiteren Sanierungsmaßnahmen