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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Pilotversuch
eines in-situ Waschverfahrens
zur Quellensanierung
einer Rüstungsaltlast
S. Tränckner, U. Uhlig, S. Raimann,
U. Lieser, A. Meßling,
C. Weingran
HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Entwicklung von in-situ Verfahren
1. Aufnahme der komplexen Situation am Standort
2. Suche nach dem oder mehreren möglichen Zielprozessen
3. Labor- und Technikumsversuche
a) zur Anwendbarkeit der Zielprozesse und
b) Ermittlung der determinierenden Randbedingungen
Beispiel Rüstungsaltlasten
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Auswahl eines geeigneten Lösemittels
Untersuchung von
Phasenübergangsprozessen
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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Untersuchung der in-situ Abbauprozesse mit/ohne Lösemittel
Edelstahlmantel
Edelstahldeckel
mit Verschraubung
Teflon-Labyrinthringe
Probenahmeport
mit Gage
Aquifermaterial
Siebplatte und Gage
50
cm
10cm
Strömungsrichtung
Grundwasser
Ablaufflasche mit
Stickstoff-Gasbeutel
zum Volumenausgleich
Säule mit
Probenahmeports
Zulaufflasche mit
Stickstoff-Gasbeutel
zum Volumenausgleich
Schlauchpumpe
Probenahme
Ablauf
Probenahme
Zulauf
Probe-
nahme
P69A
Ablaufflasche mit
Stickstoff-Gasbeutel
zum Volumenausgleich
Säule mit
Probenahmeports
Zulaufflasche mit
Stickstoff-Gasbeutel
zum Volumenausgleich
Schlauchpumpe
Probenahme
Ablauf
Probenahme
Zulauf
Probe-
nahme
P69A
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 51,3 -200
-150
-100
-50
0
50
100
150
1 T13/0 2 T13/3 3 T13/6 mAU
min
3 246TNBs
2NBs
3NBs 4NBs
2M3NPh
2 2M3NPh
1 2NBs
4A26DNBzalk
2NBzalk
Bs 3NBs
4NBs 2M3NPh
2NBs
4A26DNBzalk
Bs 3NBs
4NBs
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
Nachweis von Metaboliten
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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Entwicklung von in-situ Verfahren
Konzept in-situ Sanierung (Machbarkeitsstudie, Kostenvergleich)
Planung eines Pilotversuches
Aufnahme der komplexen Situation am Standort
Suche nach dem oder mehreren möglichen Zielprozessen
Labor- und Technikumsversuche
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Erkundung des Testfeldes
• Geologie (Sedimente, Schichten, Porosität u.v.m.)
• Grundwasser (Strömung, Milieu, Neubildung)
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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Lage und Spektrum der Kontamination
0-1m uGOK
1-2m uGOK
2-3m uGOK
3-4m uGOK
4-5m uGOK
5-6m uGOK
6-7m uGOK
7-8m uGOK
STV [mg/kg]
MNT [mg/kg]
MA [mg/kg]
4ABs [mg/kg]
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Erkundung des Testfeldes
Planung des Pilotversuches
• Mengen (Lösungsmittel, Förderrate, Aufbereitung)
• Zeitdauer (Fließzeiten, Wirkzeiträume)
• Sicherheiten (Abstromsicherung, Metabolite)
3D-Modellierung der Grundwasserströmung als Werkzeug zur
Planung und Auswertung von Pilotversuchen
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Ergebnisse der 3D-Modellierung
• Abschätzung der Förderrate
• Abgrenzung des Wirkraumes
• Sicherung des Abstromes
P62
Bereich des Testfeldes
Ethanolin mg/l
1%10%
≥ 30%
Wirkraum nach Infiltration in Rigolen
Wirkraum nach Infiltration in Lanzen
P62Bereich des Testfeldes
Ethanolin mg/l
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Ergebnisse der 3D-Modellierung
• Abschätzung von Fließzeiten und der Gesamtdauer des
Pilotversuches
• Abstromsicherung
Förderbrunnen Testfeld
Rigolen t=25d
t=50dAufenthaltszeiten zwischen 20 und 90 Tagen
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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Teamarbeit von Fachleuten verschiedener Fachrichtungen
• Vor-Ort-Betreuung der technischen Anlagen
• Planung der Probenahme und des Analysenumfanges
• ständige Bewertung Analysenergebnisse
• Fortschreibung der begleitenden Modellierung
• Begleitung/ Anpassung der Aufbereitungsanlagen
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
P62
0
50
100
150
200
250
300
350
400
24/2
24/3
21/4
19/5
16/6
14/7
11/8
8/9
6/10
3/11
2N
T,
4N
T i
n m
g/l
0
10
20
30
40
50
60
MA
, D
NT
, T
NT
in
mg
/l
Infiltration Rigolen
Infiltration Lanzen
2NT
4NT
24DNT
TNT
2MA
4MA
EthanolSchadstoffe
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
P62
P98
P99
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
L9
L10
L11
L12
L13
L14
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
P62
P98
P99
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
L9
L10
L11
L12
L13
L14
2NT vier
Monate
nach
Infiltration:0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
450 500 550 600 650 700
Modell-Zeit in Tagen
Eth
an
olk
on
z. in
mg
/l
Messwerte
Modell2NT vorher:
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Zusammenführung verschiedener Untersuchungsebenen
• Analysen (Stoffe, Milieuparameter)
• hydraulische Randbedingungen (Förderraten,
Infiltrationsraten, Niederschlagsereignisse)
• Stoffbilanzen (Schadstoffe, Lösemittel)
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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Wirksamkeit/ Effektivität des Verfahrens am Standort
• 1 Jahr nach Infiltration wurden ca. 70% des eingesetzten
Lösemittels wieder gehoben, 20% wurden mind. abgebaut
• 390kg an STV entfernt, 81% der berechneten Gesamtmasse
im Testfeld
• Effektivität: 47g STV/kg Ethanol
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Eth
an
olm
as
se
Abbau mitk=0,002d-1
im GW gelös teE thanolmenge
aus GräbengeförderteE thanolmenge
mit Grundwas s ergeförderteE thanolmenge
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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
Upscaling neu entwickelter in-situ Verfahren
• Nachweis der Wirksamkeit unter in-situ Bedingungen
• technische/ hydraulische Beherrschung des Verfahrens
Einfluss der Standortbedingungen
• Geologie
• Kontamination (Spektrum, Konzentrationen)
• NA-Prozesse
• hydraulische Randbedingungen (Fließzeiten u.v.m.)
die gezeigte Vorgehensweise ist für jeden Standort spezifisch
abzuarbeiten
HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Upscaling neu entwickelter in-situ Verfahren
• Nachweis der Wirksamkeit unter in-situ Bedingungen
• technische/ hydraulische Beherrschbarkeit des Verfahrens
Entwicklung von in-situ Verfahren
1. Aufnahme der komplexen Situation am Standort
2. Suche nach dem oder mehreren möglichen Zielprozessen
3. Labor- und Technikumsversuche
a) zur Anwendbarkeit der Zielprozesse und
b) Ermittlung der determinierenden Randbedingungen
Beispiel Rüstungsaltlasten
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
• Standortgegebenheiten
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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• Standortgegebenheiten vor der Einrichtung des Versuchsfeldes
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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• Kontaminationsspektrum
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
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HLUG Seminar/ Wetzlar 2011: Altlasten und Schadensfälle-Neue Entwicklungen
Entwicklung von in-situ Verfahren
Beispiel Rüstungsaltlasten:• Kontaminationsspektrum (ca. >20 Einzelstoffe)
• Standortgegebenheiten
• natürliche Abbauprozesse (KORA TV 5)
• chemisch/ physikalische Stoffparameter
Aufnahme der komplexen Situation am Standort
2. Suche nach dem oder mehreren möglichen Zielprozessen
3. Labor- und Technikumsversuche
a) zur Anwendbarkeit der Zielprozesse und
b) Ermittlung der determinierenden Randbedingungen
In-situ Sanierungsverfahren
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz
Auswahl des Zielprozesses: Auswaschung mit Lösungsmittel
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Schlussfolgerungen des Pilotversuches
• die Strömung der gelösten Schadstoffe und des Lösemittels ist in der
ungesättigten Zone hydraulisch nicht beeinflussbar, deswegen
sollten Sicherungsmaßnahmen und Vorerkundung für die
ungesättigte Zone intensiviert werden (Aufenthaltszeit und
Fließrichtung)
• die gesättigte Zone konnte nach modelltechnischer Vorplanung
hydraulisch gut beherrscht werden
• Wirkung der Reinigung bisher über Austrag der STV quantifiziert,
Kontrollbohrungen folgen noch
• Infiltrationssystem sollte verändert werden, Rigoleninfiltration
zeigte lokal differierende Infiltrationsleistungen
Pilotversuche
Entwicklung Planung Durchführung Auswertung Quintessenz