In-situ Sanierung einer LCKW-Kontamination auf einem ehemaligen Industriegelände mittels Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB )

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1 In-situ Sanierung einer LCKW-Kontamination auf einem ehemaligen Industriegelände mittels Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB ) Marc Sick*, Eduard J. Alesi*, Irina Przybylski**; * IEG Technologie GmbH, D Gruibingen ** CSD Ingenieure und Geologen AG, CH-Bern-Liebefeld Nutzung des Geländes seit Mitte des 19. Jahrhunderts bis 1996 u.a. als: - Wäscherei, Färberei, chemische Reinigung und Lackfabrik Schadstoffe im Untergrund: - Tetrachlorethen (PCE), Trichlorethen (TCE) und deren Abbauprodukte - aromatische Kohlenwasserstoffe (BTEX) - Polycyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) jedoch nur lokal begrenzt und in vergleichsweise geringen Konzentrationen

2 Erkundung und Sanierungsstrategie Erkundungsmaßnahmen Ausmaß der Kontaminationen wurde in mehreren Untersuchungsschritten erkundet 1-1,5 m des Oberbodens/Auffüllung wurde teilweise entfernt Sanierungsplanung in Abstimmung mit: - Gutachterbüro CSD AG, Schweiz - Grundstückseignern - Behörden

3 Konzentrationsverteilung der LCKW- Verunreinigung im Grundwasser - Verunreinigung der gesättigten und der ungesättigten Bodenzone umfaßt nahezu das gesamte Areal (90000 m 2 ) - LCKW-Konzentrationen mg/l inkl. cis-1.2-dce und VC (stellenweise DNAPL) - BTEX, PAKs, aliphatische KW nur im Südteil des Geländes (stellenweise LNAPL)

4 Hydrogeologische Rahmenbedingungen Fluß- und Glazialsedimente (Warschau-Berliner Urstromtal) 1. Aquifer: Fein-, Mittel- und Grobsande Durchlässigkeitsbeiwerte: K f 1 x10-3 bis 1 x10-4 Aquifermächtigkeit: 12 m bis 25 m Grundwasserspiegel: 2,7 bis 3,5 m ugok GW-Gefälle 0,00025

5 Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB )

6 Grundlagen der Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB )

7 Grundlagen der Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB )

8 Durchströmung schlecht durchlässiger Schichten P&T GZB

9 Numerisches Rechenmodell

10 Numerisches Rechenmodell

11 Numerisches Rechenmodell

12 In-situ Pilottest Versuchsanordnung der GZB - Anlagen

13 Pilotanlagen

14 Sanierungsplanung Full-Scale -Sanierung - 33 Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB ) und 18 Bodenluftabsaugund Belüftungspegel wurden in den Schadensschwerpunkten und in der Abstromfahne installiert - teilweise Zugabe von Nährstoffen in die Zirkulationszonen zur Stimulierung biologischer Abbauprozesse - aus 2 Brunnen wird Leichtphase (BTEX) abgepumpt - einige der bereits existierenden GW-Messstellen werden als Pumpbrunnen genützt und nach Reinigung über Kompaktstrippanlagen wieder in den Aquifer infiltriert

15 GZB - Brunnenausbau und Brunnenanordnung Sechseck -Anordnung der Brunnen Ausbau Ø mm mit 2 oder 3 Filterstrecken je nach Mächtigkeit Filterkies in der obersten Filterstrecke entnehmbar Standard Zirkulation ( Rechtslauf ) GW-Reinigung z.t. in-situ (unter GOK) z.t. über Kompaktstripper (in Containern) Abluftreinigung über Aktivkohle

16 Mikrobiologischer Abbau von LCKWs

17 Biologischer in-situ Abbau von LCKW im Aquifer - anaerobe reduktive Dechlorierung zu Ethen - aerober Kometabolismus von VC und 1,2-cis DCE zu Ethen und CO 2 Voraussetzungen: - oxidative und reduktive Dechlorierung müssen zeitgleich im Aquifer ablaufen - reduktive Dechlorierung in anaeroben Teilbereichen produziert Ethen für die Ethenoxidierenden Mikroorganismen in den unmittelbar angrenzenden aeroben Bereiche - Verteilung von Ethen, O 2 und Nährstoffen im Aquifer erfolgt über GZB

18 Zirkulationsströmung im Aquifer

19 LCKW-Abnahme seit GZB Pilotversuch + 26 GZB Full-Scale -Sanierung 33 GZB ; teilw. Zugabe von Nährstoffen

20 Abnahme der cis-1,2,-dce- und VC-Konzentrationen in den einzelnen GZB von 2006 bis 2007 durch Strippung

21 Verlauf der LCKW - Gesamtkonzentrationen im Zulauf der 33 GZB von 06/2006 bis 01/2009 Grundwater Circulation Well number

22 LCKW-Konzentrationen in den GZB nach Zugabe von Zusatzstoffen zur Steigerung der mikrobiologischen Aktivität

23 Berechnung des ausgetauschten Porenvolumens durch die GW-Zirkulation (H Ø = 18 m) 70 Tage für 1 Durchspülung bei r = 25 m 25 Tage für 1 Durchspülung bei r = 10 m

24 Zusammenfassung Stand August 2009 > m³ Bodenluft abgesaugt und gereinigt kg LCKW und BTEX über Bodenluftabsaugung aus dem Untergrund entfernt > kg BTEX direkt als Leichtphase (LNAPL) abgepumpt > kg LCKW und BTEX zwischen April 2004 und August 2009 aus dem Grundwasser entfernt

25 Zusammenfassung Stand August 2009 In-situ GW-Sanierung mit 33 GZB, dabei wurden m³ Grundwasser im Aquifer zirkuliert Zirkulationswassermenge insgesamt 155 m³/h zwischen 5 (r = 25m) und 20 (r = 10m) mal Durchspülung des nutzbaren Porenraums pro Jahr > m³ Luft zur Belüftung / Strippung des Grundwassers eingesetzt