Die neue ITVA Arbeitshilfe Innovative In-situ-Sanierungsverfahren

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1 Anlass und Mtivatin Innvative In-situ-Sanierungsverfahren In-situ-Sanierung Im Bden (ungesättigte Zne ZU) Organische Schadstffe Hans-Peter Kschitzky, Versuchseinrichtung zur Grundwasserund Altlastensanierung, Universität Stuttgart ITVA Fachausschuss H1: Technlgien und Verfahren Arbeitskreis Innvative In-situ-Sanierungsverfahren LNAPL Ungesättigte Zne Gesättigte Zne DNAPL LNAPL und DNAPL Im Grundwasser (gesättigte Zne, GZ) Schadensherdsanierung Quellensanierung Fahnensanierung (Grundwasserabstrm) Sitzung ITVA - Reginalgruppe Nrd 16. Nvember 2009, Hamburg Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 2 LNAPL DNAPL Sanierungsprblem Das Skalen Prblem Beispiel: Schadstffvrkmmen im Untergrund LNAPL leichter als Wasser DNAPL schwerer als Wasser NAPL = Nn aqueus phase liquid (nicht mischbar mit Wasser) Labr - genau kntrllierte Bedingungen (Durchfluss, Temperatur, ph, Eh, Knzentratin etc.) - Masse und Verteilung der Schadstffe bekannt - Hmgene Füllung (Böden) - Vllständig gemischte Systeme der 1D Strömung (Säulen) - Reprduzierbare Experimente Genaue Massenbilanz Geringe Prbenanzahl Untersuchung vn Einzelprzessen? IFARE, LEAP? Massstabs- Faktren? Einfluss der Variabilität in Raum und Zeit Interaktin Verschiedener Przesse Feld - Unbekannte Masse und Verteilung der Schadstffe - Teilweise unkntrllierbare Randbedingungen - Hetergene Bdenstruktur (Untergrund) - 3D Strömung - Nicht reprduzierbare Versuche Hhe Ungenauigkeit Grße Anzahl vn Prben erfrderlich Die Realität Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 3 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 4

2 bridging the gap Technlgieentwicklung In-Situ-Sanierung 1D 2D 3D Bgenbrücke über Wilde Gera M. Weißbach Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 5 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 6 : Grßbehälter Aufbau grßskaliger Versuche Länge 18.5 m Breite: 9 m Höhe: 4.5 m Über 1000 Prbennahmeund Messstellen Aufteilung in drei Cmpartments (9m H 6.2m H 4.5m) Bisherige Prjekte Surfactant Flushing (Tenside) Dampf-Luft-Injektin Feste Wärmequellen GZB, LIP, Hydraulikprjekt Alchl Flding Mineralölausbreitung und Erkundung Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 7 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 8

3 Aufbau grßskaliger Versuche Grße Rinne Länge: 16 m Breite: 1 m Höhe: 3 m Seitenwand aus Glas Bisherige Prjekte C-Slvent flushing Mikremulsin Alchl flushing PAK Ausbreitung DNAPL Infiltratin Enhanced natural Attenuatin ENA Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 9 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 10 CKW Versickerung in einem inhmgen Aquifer In-situ-Sanierungsverfahren Thermisch unterstützt Quelle Fahne Physikalisch / chemische Verfahren Flushing Technlgien Ungesättigte Bdenzne Dampf-Luft Injektin (TUBA) Feste Wärmequellen (THERIS) gesättigte Zne (Grundwasser) Dampf-Luft Injektin Feste Wärmequellen Alkhl-Flding Mikremulsin- Spülung Tensid-Spülung ISCO / NanFe (in der Entwicklung) Dichtwand-Heber-Reaktr (DHR) Enhanced Natural Attenuatin (ENA) NanFe (in der Entwicklung) Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 11 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 12

4 Weshalb und für wen eine ITVA Arbeitshilfe? Was ist innvativ? Identifikatin Erflg versprechender und bereits erflgreich angewandter innvativer In-situ-Sanierungsverfahren Analyse und Bewertung ihrer Einsatzmöglichkeiten Darstellung in Frm vn systematischen Datenblättern Verfahren mit mindestens einer dkumentierten Piltanwendung Arbeitshilfe = unabhängige und wertfreie Darstellung der Verfahren Anwendung und Akzeptanz der Verfahren verbessern Auswahl eines geeigneten In-situ-Sanierungsverfahrens erleichtern Zielgruppe: Fachleute und Sachverständige aus dem Umweltbereich, Behördenvertreter swie Sanierungspflichtige Aufzeigen / Hilfestellung: Was können innvative In-situ- Sanierungsverfahren leisten Beitrag zur Lösung vn Altlastenprblemen Ein innvatives Sanierungsverfahren ist ein Verfahren, das einen Entwicklungsstand erreicht hat, der seine praktische Eignung im Sinne einer umweltverträglichen, effizienten Anwendung gesichert erscheinen lässt, aber das nch nicht dem Stand der Technik und/der den allgemein anerkannten Regeln der Technik entspricht Innvativ kann auch eine Kmbinatin mehrerer Verfahren sein Innvative Verfahren sllten zum Stand der Technik bzw. zu allgemein anerkannten Regeln geführt werden Sanierungsverfahren die Schadstffe bilgisch, chemisch der physikalisch aus dem Bden der Grundwasser entfernen, in unschädliche Stffe umwandeln der ggf. deren Ausbreitung langfristig verhindern Objektive Bekanntmachung der Verfahren Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 13 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 14 Aufbau und Gliederung der Arbeitshilfe Physikalische Verfahren 1 Veranlassung und Zielsetzung 2. Einführung 3. Begriffe und Definitinen 4. Rechtliche Rahmenbedingungen 5. Anwendungsvraussetzungen 6. Physikalische Verfahren (für die ungesättigte Bdenzne und die gesättigte Bdenzne) 7. Bilgische Verfahren 8. Chemische Verfahren 9. Durchströmte Reinigungswände 10. Fazit und Ausblick (Empfehlungen) 11. Literatur 12. Glsar Anhang: Rechtliche Rahmenbedingungen und Genehmigungserfrdernisse, Zusammenfassung der Verfahrensbewertungen, Adresslisten Physikalische Vrgänge führen zu einer Änderung der Lage und der äußeren Frm eines Stffes Änderung des Aggregatzustandes (flüssig gasförmig) Mbilisierung der die Slubilisierung (in Lösung gehen vn Stffen) Physikalische Verfahren für die ungesättigte Bdenzne Thermisch unterstützten Bden-Luft-Absaugung TUBA (Dampf-Luft- Injektin), Feste Wärmequellen (THERIS), Multi-Phase- & Dual Phase Extractin und Elektrkinetik Physikalische Verfahren für die gesättigte Bdenzne Airsparging, Dampf-Luft-Injektin (DLI) insbesndere zur Sanierung vn CKW-Schadstffquellen, Alkhlspülung (Alkhl-Ccktail), Tensidspülung, Huminstffe als Bi-Srptinssperre Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 15 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 16

5 Bilgische Verfahren Chemische Verfahren Schadstffe werden durch die Mikrrganismen im Grundwasser direkt abgebaut Keine Extraktin (Förderung) vn Schadstffen mit anschließender On-site-Reinigung (Wasseraufbereitung etc.) Zugabe (Injektin) vn Nährstffe der speziellen Mikrrganismen Aerbe und anaerbe Verfahren Stimulierung des Abbaus nicht chlrierter Khlenwasserstffe: Bisparging, Wasserstffperxid (H 2 O 2 )-Zugabe, ORC, isoc, Oxywall (aerber Abbau), Nitratzugabe zum anaerben Abbau Schadstffe werden durch Zugabe eines chemischen Oxidatinsmittels durch kalten Verbrennung abitisch zerstört Ziel ist die vllständige Umsetzung zu umweltneutralen Stffen Oxidatins-Reaktin erflgt im Grundwasserleiter sehr schnell, sbald/sfern wirksamer Kntakt Oxidatinsmittel und rganischer Schadstff hergestellt In-situ-chemische-Oxidatin ISCO technische Machbarkeit und Realisierbarkeit unterscheidet sich je nach Oxidatinsmittel: Kalium-/Natriumpermanganat, Fentns Reagenz, Persulfat und Ozn Stimulierung des Abbaus chlrierter Khlenwasserstffe (CKW): Zugabe vn Melasse, rganischen Säuren, Alkhle und HRC für den anaerber LCKW-Abbau, (reduktive Dechlrierung), Methan-Bistimulatin (aerber LCKW-Abbau) In-situ-chemische-Reduktin - ISCR Metallisches Eisen als wirksames Reduktinsmittel, In-situ-Einsatz über Nan- und Mikreisen-Injektin, ISCR vn Chrm VI Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 17 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 18 Durchströmte Reinigungswände Verfahrensblatt der Arbeitshilfe Schaffung definierter reaktiver Znen (Reaktr) im Untergrund zur In-situ- Dekntaminatin des durchströmenden Grundwassers Verfahrensname Prinzip (ggf. Bild, Skizze.ä.) Passives Verfahren, natürlicher Grundwasserfluss durchströmt Reaktr Alternative zu aktiven hydraulischen Sicherungsmaßnahmen (Pump&Treat) Langzeitsicherung bei Schadstffquellen, bei denen Dekntaminatin innerhalb eines überschaubaren Zeitrahmens nicht möglich ist Prinzipiell auch zur Sanierung vn abgerissenen Fahnen der als Vrsrge-Maßnahme zum Schutz vn sensiblen Grundwassernutzungen Erfahrungen aus / Bezug zu RUBIN, Details RUBIN-Handbuch Beschreibung der wirksamen Przesse Aufbau und Beschreibung - Verbale technische Beschreibung des Verfahrens und - ggf. Verfahrensschema mit vllständiger Quellenangabe - Verfahrenskmpnenten, besndere Verfahrenscharakteristik - Begleitende, erfrderliche Kmpnenten wie Grundwassersicherung, BLA, etc. Verfahrensspezifischen Planungsgrundlagen Untersuchungsergebnisse (z.b. Erkundung, Vruntersuchungen), die über die im Kap. 5 genannten (OU, DU, etc.) zwingend erfrderlich sind Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 19 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 20

6 Verfahrensblatt der Arbeitshilfe Verfahrensblatt der Arbeitshilfe Anwendungsbereich Quelle der Fahne Bdenzne (ungesättigte Bdenzne, GW-Schwankungsbereich, gesättigte Bdenzne) Gelgie und Hydrgelgie des Standrtes Gechemische und hydrchemische Standrtbedingungen Art und Umfang der Kntaminatin - Schadstffe (gut, bedingt, ungeeignet) Art des Aquifers Pren-GWL, Kluftaquifer Anwendungsgrenzen Grenzen mit Bezug auf den Anwendungsbereich, Einschränkungen des Anwendungsbereichs z.b. Leichtphasen, Schwerphasen, Einzelsubstanzen aus Stffgruppe des Anwendungsbereichs, K f -Werte, Grundwasserchemismus, Schluffschichten, starke Inhmgenitäten, etc. Besnderheiten, Hinweise, Risiken Unkntrllierte Schadstffmbilisierung Explsinsfähige Gemische Methablitenbildung Besnderer Arbeitsschutz etc. Entwicklungsstand Piltphase, Entwicklungsphase Stand der Technik etc. in Deutschland / Eurpa (?) / USA (??) Rechtliche Hinweise Besnderheiten die über Kap. 4 (mit Anhang) hinaus gehen Hinweis: Die Genehmigungsvraussetzungen und die Art der erfrderlichen Genehmigungen sind im Einzelfall mit den zuständigen Behörden abzustimmen. Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 21 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 22 Verfahrensblatt der Arbeitshilfe Beispiel Verfahrensblatt Entwurf Referenzprjekte / zuständige Behörde Knkrete Referenzbeispiele (Namen, Schadstff, Ort) (Sanierungspflichtiger) und zuständige Behörde Bei genannter Behörde kann im Bedarfsfall nachgefragt werden Ausgewählte Literatur bis max. 5 aktuelle Stellen der letzten 3 Jahre knkrete, vllständige Literaturzitate, nicht nur Hinweis auf Internet Gesamt-Literaturverzeichnis am Ende der Arbeitshilfe keine Firmenwerbung Bewertung durch den Arbeitskreis Aspekte u.a. Wirtschaftlichkeit, Genehmigungsfähigkeit, Sanierungsdauer, Risiken, Entwicklungsstand Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 23 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 24

7 Beispiel Verfahrensblatt Entwurf Anhang: Erfrderliche Genehmigungen Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 25 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 26 Anhang: Erfrderliche Genehmigungen Fazit ITVA Arbeitshilfe ITVA-Arbeitshilfe sll helfen das Ptential der In-situ-Verfahren aufzuzeigen und zu deren breiteren Anwendung beitragen ITVA-Arbeitshilfe Innvative In-situ-Sanierungsverfahren sll einen Beitrag leisten zur Lösung einiger Altlastenprbleme Implementierung innvativer Sanierungsverfahren bedarf enger Zusammenarbeit zwischen Standrteignern, Verwaltung (Behörden) und Ingenieurbürs Arbeitshilfe ist fertig gestellt, im AK und Fachausschuss H1 verabschiedet, ITVA-Vrstand sll es in Kürze verabschieden Gelbdruckverfahren im Frühjahr 2010 abgeschlssen werden Weißdruck zum ITVA-Sympsium März 2010 in Essen??? Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 27 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 28

8 Dank an die Mitglieder des AK Zum guten Schluss für die Ausarbeitung der verschiedenen Verfahrensblätter und Textbausteine für die knstruktiven und kritischen Diskussinen in den bisher 13 Sitzungen des AK Besnderer Dank gilt Frau Sabine Gier, die die Arbeitshilfe mit geprägt hat und viele Details recherchiert, textlich ausgearbeitet und die zahlreichen Überarbeitungen immer wieder umsetzte. Dr.-Ing. Hans-Peter Kschitzky, Technischer Leiter, Versuchseinrichtung zur Grundwasserund Altlastensanierung, Universität Stuttgart Pfaffenwaldring 61, Stuttgart Tel.: , Fax: Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 29 Innvative In-situ-Sanierungsverfahren 16. Nvember 2009, Hamburg 30