Seminar. Umweltforschung im Brennpunkt - Behandlung von Teeröl-Standorten. 8. Mai - 9. Mai 2014 Redoutensäle, Promenade 39, 4021 Linz

Transkript

1 Seminar Umweltforschung im Brennpunkt - Behandlung von Teeröl-Standorten 8. Mai - 9. Mai 2014 Redoutensäle, Promenade 39, 4021 Linz Thema: Sanierung Altlast O76 Kokerei Linz Referenten: DI (FH) Christoph Angermayer Dr. Gregor Gnjezda

2

3 Sanierung Altlast O76 Kokerei Linz Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Behandlung von Teeröl-Standorten Christoph Angermayer / voestalpine Stahl GmbH Gregor Gnjezda / SV Büro für Boden+Wasser GmbH Freitag, 09. Mai Linz, Promenade 39 Übersicht Inhalt Einstiegsfilm Phasenschöpfung - aktueller Stand Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

4 Film - Sanierung Altlast O76 Kokerei Linz Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Phasenschöpfung: Entfernung von Teer- und Mineralölphasen aus dem Grundwasser Aufsitzende und aufschwimmende Phasen (Fläche rd m²) Am Grundwasser-Stauer aufsitzende Phase (Fläche rd m²) LNAPL light non aqueous phase liquids DNAPL dense non aqueous phase liquids Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

5 Vorgehenskonzept zur Umsetzung der Phasenschöpfung Verdichtung der Informationen über die gesättigte Bodenzone Ermittlung Phaseneigenschaften, geophysikalische Untergrunderkundung, Abgrenzungsuntersuchungen, etc. Engineering zur optimalen Verfahrenswahl, Ausführung, Dimensionierung und Situierung der Drainagierungen für LNAPL und DNAPL und Berechnung der Abschöpfungsdauer Modellierung und Simulation durch MU Leoben Konzeptionierung eines Versuchsbetriebes zur Ermittlung der optimalen Wirksamkeit unter den vorherrschenden Standortverhältnissen, Ermittlung der verbleibenden Restphase In weiterer Folge: Präzisierung des Simulationsmodells, Anordnung und Auslegung der Phasenabschöpfung im großtechnischen Maßstab Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Geophysik Rot Erhöhungen bis zu 1,5m Blau Vertiefungen bis zu 1,5m geophysikalische 3D-Stauerkartierung zur Ermittlung von Muldenzonen am Schlierrelief Potentielle Lage der schweren Phase (DNAPL) im Bereich von Muldenzonen Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

6 Abteufen von Erkundungsbohrungen Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ermittlung der Phaseneigenschaften - DNAPL u. LNAPL DNAPL : Dichte 1,09 kg/l kin. Viskosität 68,75 cst (E-6 m 2 16 C DNAPL - Schwere Phase LNAPL(*) Dichte 0,88 kg /Liter kin. Viskosität 0,86 cst (E-6 16 C (*) Werte rechnerisch für Benzol angesetzt LNAPL light non aqueous phase liquids DNAPL dense non aqueous phase liquids Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

7 Simulation zur Ermittlung der optimalen Schadstoffabschöpfung Simulation des Schadstoffaustrages zur Ermittlung wesentlicher Einflussfaktoren auf die Austragsrate z.b. Wärmeeintrag zur Erhöhung der Mobilität Entscheidungsgrundlage über die optimale Anordnung und Form (vertikal, horizontal) der Schadstoffabschöpfungsbrunnen. Untersucht wurden dabei folgende Anordnungen: Horizontale Brunnen: z.b. Sternanordnung (=Kreuzgraben), Parallelgraben Vertikale Brunnen: z.b. Sechseckanordnung Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Simulation zur Ermittlung der optimalen Schadstoffabschöpfung Phasenhöhe [m] Phasenhöhe [m] Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

8 Simulation zur Ermittlung der optimalen Schadstoffabschöpfung Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ergebnis Simulation DNAPL - Restphase Simulation zeigt: DNAPL Abschöpfung mittels horizontaler Parallelgräben am effizientesten 45% Restphase nach 300 Tagen Betrieb Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

9 Ergebnis Simulation DNAPL - optimale Anordnung und Form 40m Sammelbehälter DNAPL Abschöpfung an den Enden 2-er paralleler Horizontaldrainagen am Schlier Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ergebnis Simulation DNAPL - Bauweise Absaugung der schweren Phase (DNAPL) mittels Drainagegräben 2 verschiedene Bauarten : Offene Bauweise mittels Spundwandkasten Geschlossene Bauweise mittels Vortriebverfahren (Microtunneling) Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

10 Ergebnis Simulation DNAPL - Austragsmenge 10 C 30 C 40 C Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt 60 C Ergebnis Simulation DNAPL - Erwärmung Untergrund auf 60 C Temperatur = 60 C H= 1m GW= 4,8 m/tag B= 40m L=40m Für gesamtes Feld als Richtwert 26 W/m 3 K (spezifischer Heizbedarf) z.b.: Für Erwärmen auf 60 C ist die erforderliche Heizleistung: L*B*H*(T hot -T GW )*26=40*40*1*(60-10)*26 ca. 2,08 MW Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

11 Ergebnis Simulation DNAPL - Einfluss Temp. auf Abschöpfung Temperatur [ C] Heizleistung [kw] Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ergebnis Simulation DNAPL - Richtwerte Richtwerte auf Basis Simulation: Betrieb von 4 Pumpen mit je 3 l/h bzw. 290 l/ Tag (bei 16 C) über 60 Tage: Abschöpfung bis zu Liter DNAPL (rd. 85% Restphase) Im Feld 40x40x1m und 20cm Phasenhöhe liegt der Anteil der residualen Restphase in Abhängigkeit der einzubringenden Wärmemenge zwischen 8 bis 16% z.b. Residuale Restphase bei 16 C: ca. 38 Liter/m 3 bzw Liter (= 12 % von Gesamtphase) residuale Restphase = im Boden verbleibende Phase, welche auch durch unendlich langes Abpumpen nicht mehr entnommen werden kann Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

12 Ergebnis Simulation LNAPL - Restphase Simulation zeigt: LNAPL Abschöpfung relativ schnell und problemlos; aufwendigere Anordnung von Horizontaldrainagen (Gräben) nicht erforderlich 45% Restphase nach 12 Tagen Betrieb Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ergebnis Simulation LNAPL - optimale Anordnung und Form Sammelbehälter LNAPL Abschöpfung in den Vertikalfilterbrunnen Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

13 Ergebnis Simulation LNAPL - Bauweise Herstellung der Vertikalfilterbrunnen (DN400) erfolgt konventionell mittels Schneckenbohrung auf eine Teufe von rd. -10m unter GOK Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ergebnis Simulation LNAPL - Austragsmenge Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

14 Ergebnis Simulation LNAPL - Phasenmenge vs. Abschöpfdauer Bei kleineren Abpumpströmen (64 l/h) bilden sich keine wesentlichen Absenkungen im Zuge der Simulation aus. Phasenspiegel bleibt nahezu eben Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ergebnis Simulation LNAPL - Richtwerte Richtwerte auf Basis Simulation: Betrieb von 8 Pumpen mit je 8 l/h bzw l/ Tag (bei 16 C) über 60 Tage: Abschöpfung bis zu Liter LNAPL (rd. 10% Restphase) Im Feld 40x40x1m und 20cm Phasenhöhe liegt der Anteil der residualen Restphase abhängig von der einzubringenden Wärmemenge zwischen 5 bis 8% z.b. residuale Restphase bei 16 C ca. 20 Liter/m 3 bzw Liter (= 6,5 % von Gesamtphase) residuale Restphase = im Boden verbleibende Phase, welche auch durch unendlich langes Abpumpen nicht mehr entnommen werden kann Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

15 Zusammenfassung - Erkenntnis Wärmeeintrag DNAPL und LNAPL DNAPL - Wärmeeintrag Verkürzung der Abschöpfdauer bei Erhöhung des Wärmeeintrags: Abpumpstrom bei Erwärmung auf 60 ca. 3-mal so groß wie bei 10 C; Heizleistungsbedarf: 2 MW Entfernung der residualen Restphase im Prozentbereich je nach Wärmeeintrag Abschöpfung bis zu 8-16 % residuale Restphase LNAPL - Wärmeeintrag für Abschöpfdauer von untergeordneter Bedeutung: nach ca. 2 Monaten kann nahezu gesamte Phase, auch ohne Wärmeeintrag, abgeschöpft werden Entfernung der residualen Restphase im Prozentbereich je nach Wärmeeintrag Abschöpfung bis zu 5-8 % residuale Restphase Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Auslegung Absaugvorrichtungen für LNAPL und DNAPL Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

16 Prinzipaufbau Absaugvorrichtungen für LNAPL u. DNAPL LNAPL DNAPL Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Ermittlung des optimalen Drainagerohres für DNAPL Absaugung Ermittlung des optimalen Drainagerohres in Hinblick auf Einbau-, Ablauf- und Wartungseigenschaften Hierzu unterschiedliche Variationen von Filterfläche, Rohrdurchmesser, Material und Wandstärke VSR Versuchsrohr Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

17 Weitere Vorgehensweise Errichtung Vertikalfilterbrunnen für LNAPL Absaugung ab Ende April 2014 Ermittlung des optimalen Drainagerohres ab Juni 2014 Errichtung Horizontaldrainagen für DNAPL Absaugung ab Juli 2014 Start Versuchsdurchführung Phasenabschöpfung ab Herbst 2014 Großtechnische Umsetzung auf der gesamten Altlast ab Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt Unsere Umwelt Unsere Zukunft! Danke für Ihre Aufmerksamkeit Mai 2014 Fachtagung Umweltforschung im Brennpunkt

18 FACHTAGUNG Umweltforschung im Blickpunkt - Behandlung von Teeröl-Standorten Download der Tagungsunterlagen unter: im Bereich Themen/Umwelt/ Veranstaltungsinfos und Tagungsunterlagen