GRUNDWASSERSANIERUNG FACHHOCHSCHULE BOCHUM INSTITUT FÜR WASSER UND UMWELT PROF. DR. ROLF BRACKE

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1 GRUNDWASSERSANIERUNG U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 1

2 B-1 Grundlagen Im Rahmen einer Grundwassersanierung werden Schadstoffe aus dem Grundwasser entfernt. Ziel der Grundwassersanierung kann - die Beseitigung / Minimierung der Schadstoffbelastung, - die Verhinderung schädlicher Emissionen (z. B. Abstromsicherung) bzw. - die Verhinderung schädlicher Immissionen (z. B. Zustromsicherung, Schutz von Trinkwassergewinnungsanlagen) sein. Das einzurichtende System aus Quellen und Senken kann einfach aufgebaut sein an Einzelstellen, vielfältig in beliebiger Anzahl und Variation verschiedener Einflussstellen, punktförmig, linien- und flächenförmig, über unterschiedliche Mächtigkeit oder auch tiefendifferenziert. Brunnen können sowohl zur Entnahme von Grundwasser als auch zur Einbringung von Wasser in den Untergrund (Infiltration) dienen. Weitere Möglichkeiten der Erfassung bestehen in linien- oder flächenhaften offenen oder geschlossenen Sickergräben (Dränagen, Rigolen). U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 2

3 Hydraulische Maßnahmen sind auf Grund der vielfältigen Verfahrensmöglichkeiten nahezu uneingeschränkt zur Sanierung von Grundwasserschäden einsetzbar. Anwendungsgrenzen bestehen in der Regel nur bei schlecht durchlässigen Sedimenten (Tone, Schluffe) sowie bei Schadensfällen in klüftigen Festgesteinen. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 3

4 U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 4

5 Neben den klassischen Sanierungsverfahren mit Grundwasserentnahme und anschließender on-site- Reinigung (sog. pump & treat Maßnahmen), werden parallel dazu in-situ-verfahren zur Grundwasserreinigung bzw. zur Abstromsicherung (Reaktive Wände) eingesetzt. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 5

6 Planung Die Durchführung einer Grundwassersanierung bedarf der nachfolgenden Verfahrensschritte: Vorererkundung, Schaffung einer standortspezifischen Datenbasis; - allgemeine geologische und hydrogelogische Verhältnisse (Schichten, GW-Stockwerke), - lokale hydrogeologische Verhältnisse und ihre zeitlichen Veränderungen (Grundwasserflurabstand, Mächtigkeit des Grundwasserleiters, Grundwasserfließrichtung, Grundwasserströmungsgeschwindigkeit, k f -Wert) Belastungssituation (Art, Umfang, zeitliches und räumliches Verhalten) Sanierungsvorplanung - vorläufige Festlegung des Sanierungszielwertes, - Verfahrensvorauswahl, - nicht monetäre Beurteilung (technische-, organisatorische-, ökologische Kriterien), - Kostenschätzung, - Kostenwirksamkeitsabschätzung, - Sanierungsvorschlag Sanierungsentscheidung Sanierungsplanung - Durchführung von Vorversuchen, - Entwurfs- und Genehmigungsplanung, - Behördliches Zulassungsverfahren, - Ausführungsplanung, - Ausschreibung und Vergabe Sanierungsdurchführung - Inbetriebnahme der GW-Reinigungsanlage, - Optimierung der GW-Reinigungsanlage, - Betrieb der GW-Reinigungsanlage, - Dokumentation der Maßnahme - Monitoring U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 6

7 B-2 Grundwasserkontaminanten Organische Verbindungen - Mineralölkohlenwasserstoffe, Fette und Öle, - Aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, - Phenole, - Leichtflüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe (z.b. LCKW, FCKW, Brom-KW), - Mittelsiedende halogenierte Kohlenwasserstoffe (Chlorbenzole, Chlornitroverbindungen), - Hochsiedende chlorierte aliphatische und aromatische KW (z.b. Polychlorierte Biphenyle (PCB)), - Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane, - Ketone, Ester, Aldehyde, Amine, Alkohole, - Organische Säuren, - Tenside, - Weichmacher (z.b. Phthalsäureester, Phosphorsäureester), - Pestizide (heterogene Stoffgruppe) Anorganische Verbindungen - Schwermetalle - Cyanide U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 7

8 Stoffdaten ausgewählter Chemikalien (LfU, BW, 1995) U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 8

16 Quelle: Landesanstalt für Umweltschutz, Baden-Württemberg, 1995 U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 16

17 Verhalten der Schadstoffe im Grundwasser Organische Verbindungen können als flüssige Phase oder wassergelöst im Grundwasser vorkommen. Das Fließverhalten flüssiger organischer Schadstoffphasen im Grundwasser ist abhängig von der Dichte und Viskosität der Verbindungen. Geringe Dichten führen zum Aufschwimmen hohe Dichten zum Absinken im Grundwasser. Verbindungen mit geringer Viskosität (kinematische Viskosität: ny > 2 * 10-6 m²/s) fließen im gleichen porösen Medium langsamer und solche mit hoher Viskosität (ny < 2 * 10-6 m²/s) schneller als Wasser. Das Lösungsverhalten organischer Verbindungen wird maßgeblich durch die Polarität der Substanzen bestimmt. Die Wasserlöslichkeit steigt mit zunehmender Polarität und (mit wenigen Ausnahmen) mit steigender Temperatur der org. Verbindungen an. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 17

18 Die Mobilität anorganischer Verbindungen steigt mit abnehmendem ph-wert. Freisetzbare Cyanide besitzen eine hohe Wasserlöslichkeit und werden somit über das Grundwasser weit verfrachtet. Die Löslichkeit von Schwermetallen wird im wesentlichen vom ph-wert und vom Redoxpotential (Redoxspannung, Aussage zur oxidierenden oder reduzierenden Eigenschaft des Wassers) beeinflusst. Im sauren Milieu sind sie als Kationen löslich, sie fallen als Hydroxide, Oxide oder basische Salze aus wenn der ph-wert steigt. Bei sinkendem Redoxpotential werden verstärkt organische Säuren wie Essigsäure, Citronensäure und Buttersäure gebildet, die in der Lage sind, die Schwermetalle in relativ stabilen Chelatkomplexen zu binden. Unter oxidierenden Bedingungen wird die zersetzbare organische Substanz mehr oder weniger vollständig abgebaut. Beispielhafte Einflüsse der Kontaminationseigenschaften auf die Auswahl und Wirksamkeit von Sanierungsmaßnahmen: Begriffserklärungen Dichte [rho, ρ] dynamische Viskosität [eta, η] kinematische Viskosität [ny, ν] Masse eines Stoffes pro Volumeneinheit [g/cm³], Maß für die Zähigkeit einer Flüssigkeit, verursacht durch innere Reibung [Pa * s (= kg * m -1 * s -1 )], Quotient aus dynamischer Viskosität und Dichte, stoffspezifische Größe für die Fließgeschwindigkeit in einem porösen Medium [m²/s], U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 18

19 Henry-Koeffizient [H] Der Einfluß der Wasserlöslichkeit einer Substanz auf deren Verdampfungsneigung wird über den Henry-Koeffizient erfasst. Dieser beschreibt das Verhältnis zwischen Partialdruck in der Luft und der Gleichgewichtkonzentration im Wasser [Pa / mol / m³, bzw. Pa * m³/mol]. B-3 Grundwasserentnahmeverfahren Grundwassersanierungen haben zum Ziel, eine vorliegende Kontamination zu entfernen oder eine Emission zu unterbinden. Dies wird durch die Errichtung einer oder mehrerer Fassungsanlagen (Brunnen) realisiert. Die laterale Positionierung der Entnahmerunnen sowie deren jeweilige Verfilterung erfolgt unter der Prämisse einer vollständigen Erfassung und effektiven Entfernung der Grundwasserbelastung. Prinzipielle Anordnungen zeigen die folgenden Darstellungen: Grundwasserentnahme zur Fassung einer Schadstofffahne U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 19

20 Grundwasserentnahme zur Fassung einer abgesunkenen flüssigen Phase (Dichte > 1) Grundwasserentnahme zur Fassung einer aufschwimmenden flüssigen Phase (Dichte < 1) U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 20

21 Reaktive Systeme Zur Abstromsicherung einer Schadstoffquelle besteht als weitere Verfahrensmöglichkeit die Errichtung einer sog. Reaktiven Wand. Die Schadstofffahne durchströmt dabei einen Feststoffreaktor in welchem durch (bio-)geochemische Prozesse der Fluß der Kontaminanten signifikant minimiert wird. Bei diesen in-situ-verfahren lassen sich 5 Reaktortypen unterscheiden (Starr & Cherry, 1994): ph-redox-reaktive Wände: Innerhalb der reaktiven Wand wird der ph- und der Eh-Wert verändert, wodurch die Löslichkeit von ph- und Eh-sensitiven Spezies beeinflußt wird und auch die Abbauraten von organischen Komponenten modifiziert werden können. Fällungs-reaktive Wände: Der zweite Typ von reaktiven Wänden besteht aus Materialien, deren Lösung zu einer Fällung des Kontaminanten als mineralische Phase führt. Sorptions-reaktive Wände: Bei dem dritten Typ der "reaktiven Wand" werden die Schadstoffe durch Sorption aus dem Grundwasser entfernt. Nährstoff freisetzende-reaktive Wände: Bei dieser Technologie wird in der reaktiven Wand der kontaminierte Grundwasserstrom mit Nährstoffen angereichert, um den mikrobiellen Abbau von Schadstoffen zu steigern. Physikalisch-reaktive Wände: Dieses Verfahren basiert auf einer physikalischen Fixierung bzw. Eliminierung von Schadstoffen aus dem Untergrund z.b. durch in situ air sparging. Die bautechnische Ausbildung der reaktiven Wand erfolgt in Abhängigkeit der lokalen Standortbedingungen (Hydrologie, Geologie, Grundwasserströmungsgeschwindigkeiten, vertikale und laterale Schadstoffverteilung). Mögliche Bauformen zeigen die nachfolgenden Bilder. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 21

22 Bauformen reaktiver Wände, Starr & Cherry, 1994 Die hydraulische Auslegung der reaktiven Wand erfolgt mittels Grundwasserströmungssimulation. Anzustreben ist eine ausreichend lange Verweilzeit (= Reaktionszeit) des Grundwassers im Reaktor. Die Durchlässigkeit der reaktiven Wand muss jedoch in jedem Fall geringfügig höher sein als die des Aquifers, da die Wand ansonsten umströmt wird. Verfahrensbegleitend werden bei reaktiven Systemen stets Messpegel im Abstrom der reaktiven Wand installiert. Diese dienen zur Funktionsüberwachung der Maßnahme. B-4 Verfahren zur Grundwasserreinigung U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 22

23 Umwandlungsprozesse Biologische Reinigung (aerob, anaerob, methanothroph) Bei der biologischen Behandlung erfolgt der Schadstoffabbau durch Mikroorganismen. Die Schadstoffe dienen dabei den Organismen entweder als Nährstoffe oder als Energiequelle. Da es sich um ein System unter Beteiligung von Lebewesen handelt, unterscheidet sich dieses Verfahren deutlich von den anderen Reinigungstechniken. Bei der mikrobiellen Grundwasserbehandlung sind drei Verfahrensweisen möglich, bei denen jeweils unterschiedliche Organismen eingesetzt werden: aerob Die Mikroorganismen oxidieren die Schadstoffe mit Sauerstoff unter optimalen Bedingungen zu CO 2 und H 2 O (Biologische Oxidation). Die in den Schadstoffen enthaltenen Heteroatome Stickstoff oder Schwefel werden zu Nitrat bzw. Sulfat umgesetzt. anaerob Befindet sich in der Umgebung kein oder nur sehr wenig Sauerstoff, benötigen die Mikroorganismen Sulfat oder Nitrat als Elektronenakzeptoren um Schadstoffe abbauen zu können. methanothroph Um bestimmte Schadstoffe wie z.b. CKW's abbauen zu können, wird dem Grundwasser Methan als Nährstoffquelle zugegeben, wobei die Schadstoffe als "Nebennährstoffe" mit dem Methan zusammen verwertet werden (Cometabolismus). Bei der Grundwasserreinigung werden zur Zeit fast ausschließlich aerobe Verfahren eingesetzt. Anaerobe Techniken haben jedoch schon Einzug in der industriellen Abwasserbehandlung gehalten. Methanothrophe Verfahren befinden sich noch im Forschungsstadium, auch wenn vereinzelt Pilotanlagen realisiert wurden. Mit mikrobiellen Verfahren kann ein sehr breites Spektrum an organischen Verunreinigungen im Grundwasser abgebaut werden. Besonders erfolgreich können mikrobielle Verfahren bei MKW, BTEX, PAK (niedrig siedende z. B. Naphthalin) und Phenolen eingesetzt werden: Die Reinigungsleistung biologischer Systeme hängt stark von der Grundwasserbeschaffenheit und den Milieubedingungen im Reaktor ab. Als grobe Leitlinie können die angegebenen Restkonzentrationen angesehen werden. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 23

24 Schadstoff Mineralöl BTEX PAK Naphthalin durchschn. Reinigungsendwert 50 µg/l 2 µg/l 100 µg/l 5 µg/l Chemische Oxidation (Kombination O 3 /H 2 O 2 ; O 3 /UV; H 2 O 2 /UV) Der Abbau von Schadstoffen erfolgt durch die Zugabe von Oxidationsmitteln. Technisch eingesetzt werden praktisch nur die Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) und Ozon (O 3 ). Die Wirkung der erwähnten Oxidationsmittel kann durch Erzeugung der reaktionsfähigen OH- Radikale bei der Kombination O 3 /H 2 O 2 -Behandlung oder O 3 /UV-Bestrahlung bzw. H 2 O 2 /UV- Bestrahlung wesentlich verstärkt werden (weitergehende Oxidation). Radikale sind Substanzen mit einem ungesättigten Elektronenpaar, die deshalb sehr reaktionsfähig sind. Zur UV-Oxidation werden sehr kompakte Reaktoren eingesetzt, die in der Regel aus einem Edelstahlrohr mit eingesetztem Quarzrohr bestehen. Im Quarzrohr befindet sich die UV- Lampe mit einer üblichen Leistung zwischen 1-10 kw. Zum Einsatz kommen Hochdruck- und Niederdruckquecksilberlampen. Die Verweilzeit des Grundwassers liegt im Bereich von 5-10 Sekunden, so daß selbst bei großen Wassermengen der UV-Reaktor sehr klein ausgebildet sein kann. Bei der Verwendung von H 2 O 2 als Oxidationsmittel wird dieses, aus einem Vorratsbehälter kommend, dem Grundwasser beigemischt. Generell lassen sich alle oxidierbaren Verbindungen durch Oxidationsverfahren zerstören. Zusätzlich zu den organischen Verbindungen können auch einige anorganische Verbindungen wie z.b. Cyanide und Ammonium nur durch OH-Radikale oxidiert werden. Für die in der Grundwasserreinigung eingesetzte UV-Oxidation liegen Erfahrungen mit CKW, BTXE, MKW, PAK, Phenolen, Cyaniden und Pflanzenschutzmitteln vor. Für CKW's können in der Praxis Reinigungsendwerte < 10 µg/l erreicht werden; für Einzelsubstanzen auch < 1µg/l. Als Faustregel gilt, daß CKW umso besser abgebaut werden, je längerkettig sie sind; C-C- U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 24

25 Doppelbindungen lassen sich leichter oxidieren als C-C-Einfachbindungen. In den meisten Fällen dürfte hier die alleinige Anwendung von Ozon ausreichen. Im Gegensatz zu den CKW's gilt für Mineralöl, daß mit zunehmender Moleküllänge der Abbau schwieriger wird. Abtrennprozesse - Abtrennung gelöster Inhaltsstoffe Änderung der Zustandsform, (Fällung, Strippung) Fällung; Unter Fällung versteht man das Überführen eines gelösten, meist ionischen Schadstoffes in einen wasserunlöslichen Komplex. Dies geschieht durch Zugabe eines Fällungsmittels und/oder ph-wert-änderung. Der Schadstoff wird dabei aus der wäßrigen in eine feste Phase überführt. Bei der Grundwasserreinigung wird das Verfahren der Fällung zur Entfernung von Schwermetallen eingesetzt. Möglich ist auch die Fällung von Phosphaten. Bei optimal durchgeführten Fällungen sind Reinigungsleistungen von über 99% möglich. Die erzielbaren Restkonzentrationen für einen bestimmten Schadstoff hängen zum einen von der zugegebenen Menge an Fällungsmittel ab und zum anderen von der nachfolgenden mechanischen Abtrennung der Fällungsflocken. Allgemein liegen die Effluentgehalte für die meisten Schwermetalle in einem Bereich von µg/l. Strippung; Beim Strippen wird das Grundwasser intensiv mit Luft in Kontakt gebracht, so daß Schadstoffe aus der wäßrigen in die Gasphase übertreten können (Desorption). Die dabei entstehende Abluft muß im Nachgang mittels Adsober- oder Oxidationsstufe (Katalytische Oxidation) gereinigt werden. Strippen wird bei leicht flüchtigen Schadstoffen eingesetzt, die einen Henry-Koeffizienten von größer > 70 J/mol bzw. einen Dampfdruck größer 70 Pa (N/m 2 ) besitzen. Nach Angaben der United States Environmental Protection Agency (USEPA) sind Substanzen mit einem Dampfdruck von mehr als 70 Pa als gut flüchtig einzustufen. Dabei können Stoffe in einem Konzentrationsbereich von ca. 10 µg/l bis 10 mg/l behandelt werden. Besonders erfolgreich werden Stripverfahren bei LCKW und BTXE eingesetzt. Mit einem Stripturm können Abreinigungen von 99 % erzielt werden. Letztendlich hängt die Rei- U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 25

26 nigungsleistung von der effektiven Höhe des Stripturmes ab; da dieser nicht unendlich hoch gebaut werden kann, werden im Bedarfsfalle mehrere Striptürme hintereinander geschaltet. Aufkonzentrierung, (Ionenaustausch, Adsorption) Ionenaustausch beschreibt die Adsorption von positiv oder negativ geladenen Ionen an den aktiven Gruppen eines Austauscherharzes. Die Aufnahme der ionischen Schadstoffe erfolgt im Austausch gegen nicht umweltrelevante Ionen wie z.b. Na + bzw. H + bei Kationen oder OH - bzw. Cl - bei A- nionen. Mit Ionenaustauschern können die meisten geladenen Moleküle (Ionen) abgetrennt werden. Besonders erfolgreich wird der Ionenaustausch bei folgenden Verunreinigungen eingesetzt: Schwermetallionen (Cu 2+, Cd 2+, Cr 3+ und Cr 6+, Pb 2+, Ni 2+, Zn 2+, Hg 2+ ), komplexierte Schwermetalle [HgCl 4 ] 2-, Cyanide. Das Ionenaustauscherverfahren ist besonders wirtschaftlich einzusetzen, wenn das betreffende Schwermetall in geringer Konzentration, vorzugsweise unter 500 mg/l vorliegt. Prinzipiell lassen sich mit Ionenaustauschverfahren sehr niedrige Restgehalte realisieren, die z.b. bei der Reinstwasserherstellung oft besser als bei zweifacher Destillation liegen. Bei einer Grundwasserreinigung mit vielen verschieden Fremdstoffen und einem ökonomisch vertretbaren Aufwand werden in der Regel für Schwermetalle Restkonzentrationen < 10µg/l erzielt. Adsorption Die Wirkung der Aktivkohle beruht auf der Adsorption von Schadstoffen auf der Aktivkohlenoberfläche. Es können sowohl Schadstoffe aus der Gas- als auch Wasserphase aufgenommen werden. Beladene Aktivkohle kann durch Wasserdampf- bzw. chemische Behandlung regeneriert werden (z.b. bei leichtflüchtigen CKW); oder sie muß durch Verbrennung bzw. Deponierung entsorgt werden. Fast alle im Grundwasser anzutreffenden organischen Verbindungen können mehr oder weniger gut adsorbiert werden, insbesondere unpolare Verbindungen. Darunter fallen folgende Schadstoffe: PAK, gelöstes Mineralöl, BTXE, CKW, Phenole und Pflanzenschutzmittel. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 26

27 Leichtflüchtige Halogenkohlenwasserstoffe werden mittels Aktivkohle nicht in gleichem Maße aus dem Wasser entfernt. Für diese Verbindungen läßt sich folgende Reihe abnehmender Adsorbierbarkeit an Aktivkohle festlegen: Tetrachlorethen > Trichlorethen > Tetrachlorkohlenstoff > Trichlorethan > 1.1.-Dichlorethan > cis 1,2-Dichlorethan > Chloroform > Vinylchlorid. Im allgemeinen können für CKW und BTXE Werte < 10 µg/l und für PAK < 1 µg/l erzielt werden. Die Beladung einer Aktivkohle liegt in der Wasserphase bei 0,5-7 %. Die Anwendung von Pulverkohle ist meist mit einer Flockung kombiniert. Flocken und eingebundene Kohlepartikel müssen in einem nachgeschalteten Zweischichtfilter zurückgehalten werden. Die Verweilzeit des Grundwassers im Filter liegt bei ca Minuten, während Durchströmungsgeschwindigkeiten von m/h eingestellt werden Abtrennung ungelöster Inhaltsstoffe (Sedimentation, Filtration, Flockung) Sedimentation ist ein physikalischer Vorgang, bei dem suspendierte (nicht gelöste) Teilchen unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem Grundwasser entfernt werden. Dieser Vorgang wird auch Dekantieren genannt. Eine Trennung ist jedoch nur möglich, wenn die suspendierten Teilchen eine größere Dichte als Wasser besitzen. Sedimentation wird als Vorbehandlungstechnik eingesetzt, um nicht gelöste Partikel wie Ton- und Sandteilchen zu entfernen. Durch vorheriges Belüften oder ph-wert Änderung kann Eisen entfernt werden. Als Nachbehandlung wird Sedimentation eingesetzt, um den bei der Schwermetallfällung oder Flockung entstehenden Schlamm zu entfernen. Durch Adsorption an der festen Fraktion kann auch ein Teil der eventuell anwesenden organi- U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 27

28 schen Verunreinigungen entfernt werden. Auch Schwermetalle können durch Adsorption an Partikel mit entfernt werden. Durch Sedimentation können bei der Grundwasserreinigung für Trübstoffe Effluentwerte unter 10 mg/l erreicht werden. Die Restkonzentration fester Teilchen ist abhängig von der Ausgangskonzentration und dem Gebrauch von Flockungsmitteln. Filtration; Sandfiltration dient der Abtrennung von Feststoffen, wobei Teilchen bis herab zu einer Korngröße von ca. 25 µm abgetrennt werden können. Die erreichbaren Filtratqualitäten können je nach Filtergeschwindigkeiten und Korngrößenzusammensetzung unter 0,1 Trübungseinheiten Formazin liegen. Eine Trübungseinheit Formazin entspricht ca. 2,5 mg/l SiO 2. Nach einer Flockung bzw. Fällung (z.b. Enteisenung) können die entstandenen Niederschläge durch Filtration abgetrennt werden. Gute Filterleistungen für Enteisenungsfilter (Eisenkonzentration ca. 1mg/l) liegen über 500 m 3 Wasser pro m 2 Filterfläche bei 1 m Betthöhe des Sandes (0,7-1,2 mm). Der Abscheidegrad für Schwebstoffe liegt abhängig vom benutzten Filtermaterial bei %. Allgemein gilt, daß mit abnehmender Filtergeschwindigkeit und Korngröße der Sandpartikel eine Verbesserung der Filtratqualität einhergeht. Die Reinigungsleistung bei der Filtration ist besser als bei der Sedimentation. Flockung; Bei der Flockung werden feinstdispergierte oder kolloidale Teilchen durch Zugabe von Hilfsmitteln in einen Zustand überführt, bei dem eine mechanische Abtrennung z.b durch Sedimentation möglich ist. Als Flockungsmittel werden meist Eisen- und Aluminiumsalze, als Flockungshilfsmittel hochmolekulare Polymere oder Naturprodukte auf Stärkebasis eingesetzt. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 28

30 B-5 Einleitung von gereinigtem Grundwasser Die Einleitung des gereinigten Grundwassers kann auf drei verschiedene Arten erfolgen. Indirekteinleitung in öffentliche Abwasseranlagen, Direkteinleitung in Oberfflächengewässer, Reinfiltration in das Grundwasser. Die jeweiligen Einleitgrenzwerte für gereinigtes Grundwasser werden von den zuständigen Behörden vorgegeben. Sie liegen i.d.r. unterhalb der Sanierungszielwerte. Weitere rechtliche Bestimmungen zur Einleitung sind in Kapitel B-8 aufgeführt. B-6 Grundwasserreinigungsanlagen Nachfolgend werden exemplarisch einige Verfahrensschemata zur Grundwaserreinigung dargestellt. Grundwasserreinigung mittels Aktivkohleadsorption, LfU, BW, 1995 U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 30

31 Grundwasserreinigung mittels Filtration, Altenbockum & Partner, 1999 Grundwasserreinigung mittels Desorption, LfU, BW, 1995 U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 31

32 B-7 Dokumentation der Sanierung Verfahrensunabhängig ist in jedem Fall eine lückenlose Dokumentation des Sanierungsbetriebes anzufertigen. Darüberhinaus ist nach Abschluss der Maßnahme ein Monitoring durchzuführen. Umfang der sanierungsbegleitenden Dokumentationen: Beprobung aller Roh- und Reinwasser Zu- und Abflüsse, (Temperatur, ph-wert, Redoxpotential, elektrische Leitfähigkeit, Eisengehalt, Mangangehalt) begleitende chemische Analytik (belastungsabhängig), Erfassung der vorhandenen Schadstoffe und deren Abbauprodukte, Erfassung Art und Menge der chemischen (z.b. Fällungsmittel) und sonstigen Betriebsmittel (z.b. Gas für KatOx), Stromverbrauch, Bilanzierung der Stoffströme, Ermittlung der Betriebskosten, Dokumentation der Entsorgungswege, Erfassung der Entsorgungskosten. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 32

33 B-8 Rechtliche Aspekte der Grundwassersanierung Bundesbodenschutzgesetz Gem. BBodSchG 13 Abs. 2 kann die zuständige Behörde einen Sanierungsplan verlangen. Anforderungen an den Sanierungsplan werden in Anhang 3 der Bodenschutz- und Altlastenverordnung geregelt (BodSchV). Dem Sanierungsplan sind üblicherweise bau-, wasser-, immissionsschutz- und abfallrechtliche Antragsunterlagen beizufügen. Bundes-Immissionsschutzrecht Anlagen zur Grundwasserreinigung sind gem. BImSchG keine genehmigungsbedürftigen Anlagen. Eine Genehmigung kann erforderlich werden, wenn zum Reinigungsprozess thermische Anlagen (thermische Nachverbrennung, katalytische Oxidation) über einen Zeitraum von mehr als 12 Monaten eingesetzt werden. Baurecht Eine Baugenehmigung kann erforderlich werden, wenn einzelne Behälter mehr als 50 m³ Fassungsvermögen und > 3 m Höhe errichtet werden sollen (Standsicherheit, Statik). Soll die Reinigungsanlage in einer Einhausung betrieben werden, sind gemäß den länderspezifischen Bauordnungen folgende Unterlagen zur Genehmigung einzureichen: Erläuterungsbericht, Lagepläne, Baugrunduntersuchung, Baubeschreibung, Betriebsbeschreibung, Brandschutzkonzept (Fluchtwege, Löscheinrichtungen, Lagerung brennbarer Flüssigkeiten, Gase) Lärmschutzgutachten. Wasserhaushaltsgesetz (WHG) Gemäß 2,3 und 7 WHG ist sowohl die Grundwasserentnahme wie auch die Wiedereinleitung von gereinigtem Grundwasser (Reinfiltration, Direkt- oder Indirekteinleitung) erlaubnispflichtig. Die entsprechenden Anträge sind der zuständigen Behörde (i.d.r. Untere Wasserbehörde) zur Genehmigung vorzulegen. Werden wassergefährdende Stoffe beim Betrieb der Reinigungsanlage eingesetzt, können sich je nach Art und Menge der gelagerten Stoffe, Auflagen hinsichtlich der Lagerart sowie zur Löschwasserrückhaltung ergeben. U III Flächenentwicklung & Bodenschutz Grundwassersanierung 18-3 / Seite 33