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RUBIN-Statusseminar, Kiel - 28./29.06.2004 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Patent Nr. 19859862 Ein kostengünstiges, umweltschonendes Verfahren.

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1 RUBIN-Statusseminar, Kiel - 28./ Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Patent Nr Ein kostengünstiges, umweltschonendes Verfahren zur Sanierung von Schadstofffahnen PD Dr.-Ing. B. Barczewski, Dipl.-Ing. B. Memminger Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau, VEGAS

2 Verfahrensprinzip DHR-Verfahren kein ausreichendes natürliches Grundwassergefälle ausreichendes Potentialgefälle durch Dichtwand Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

3 DHR-Verfahren (natürliches Grundwassergefälle) Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Verfahrensprinzip

4 VORAUSSETZUNGEN Ausreichendes Gefälle (> 0,5-1 %) Grundwasserflurabstand 8 m Vermeidung von Kavitation Funktionsfähigkeit der Reaktoren VORTEILE kaum Energiekosten sehr hohe Funktionssicherheit geringe Wartungskosten Sanierungserfolg einfach kontrollierbar Anwendung über mehrere GW-Stockwerke möglich Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

5 1. Randbedingungen für den Einsatz eines Hebers prüfen - Flurabstand max. 8 m (praktisch) - ausreichendes Gefälle zum Vorfluter / Grundwasserleiter 2. Funktionsfähige Reaktoren im Unterdruck schaffen 3. Rohrleitungsdimensionierung 4. Pumpe im Bypass Automatischer Anlauf 5. Entlüftungseinrichtung am Hochpunkt der Anlage 6. Mess- und Kontrolleinrichtungen 7. Zudosierung von Hilfsstoffen Aufgabenstellung / Untersuchungsprogramm Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

6 Prinzipieller Aufbau einer (D)HR-Anlage Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Einleitung F 2F 1F n h - p + p Entnahme P 1 PN P 2B 1 Q

7 Versuchsstand in der VEGAS- Versuchshalle Funktionsfähige Reaktoren im Unterdruck /1/ Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

8 Funktionsfähige Reaktoren im Unterdruck /2/ Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

9 Automatische Entlüftung Druck- und Durchflussmessung Entlüftung, Mess- und Kontrolleinrichtungen Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

10 Eliminierung von Schadstoffen Batch- und Säulenversuche mit Standortwasser zur Sorption von Vinylchlorid auf Aktivkohle Vergleich verschiedener Aktivkohlen Inhibierung des mikrobiellen Abbaus mit Natriumazid Entfernung von VC bis unter die Nachweisgrenze bei konkurrierender Sorption anderer CKW CKW-Gesamtbeladungen betrugen in Säulenver- suchen bis zu 1 %, bevor ein Durchbruch von VC festgestellt wurde. Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Sonderfall: Vinylchlorid – Sorption PAK CKW BTEX MKW

11 Sonderfall: Vinylchlorid – Sorption Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

12 Sonderfall: Vinylchlorid – Mikrobieller Abbau Zudosierung eines Sauerstoffträgers und evtl. einer Nährstofflösung über eine Kapillare Isolierung von VC-Abbauern von der Aktivkohle einer P+T-Anlage (Öl-Epple-Areal) und Reproduzierung des VC-Abbaus in Batch-Versuchen VC-Abbau bis unter die Nachweisgrenze bei Ausgangskonzentrationen bis zu 15 mg/l Keine Zugabe von Sauerstoff, Nährstoffen oder Cosubstraten zum Standortwasser erforderlich Phosphatzugabe beschleunigt z. T. den VC-Abbau Kein konkurrierender Schadstoffabbau Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

13 Sonderfall: Chrom(VI) Schritt 1:Reduktion zu Chrom(III) - Chemisch: mit Sulfit, Eisen(II) oder Wasserstoffperoxid -Biologisch: Oxidation organischer Verbindungen, Chrom(VI) als Elektronenakzeptor Schritt 2:Hydroxidische Fällung Oder:Kationenaustausch (Zeolithe) Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

14 Heber-Reaktor-Verfahren - Messdatenerfassung / Beispiel 1 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

15 Heber-Reaktor-Verfahren - Messdatenerfassung / Beispiel 2 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

16 Entscheidungshilfe – DHR oder P+T (bzw. F+G) Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Grundwassergefälle ausreichend? janein*janein janein Flurabstand < 8 m? Dichtwand realisierbar? Schadstoff- mischung Erforderliche Förderraten… 1 Reaktor … n Reaktoren Langzeitkosten + Investition + Abschreibung + Verzinsung < P + T ? janein HRDHRP + T Grundwassergefälle ausreichend? janein*janein janein Flurabstand < 8 m? Dichtwand realisierbar? Schadstoff- mischung Erforderliche Förderraten… 1 Reaktor … n Reaktoren Langzeitkosten + Investition + Abschreibung + Verzinsung < P + T ? janein HRDHRP + T

17 Standort metallverarbeitender mittel- ständischer Betrieb mit einem CKW-Schaden im Untergrund Sanierung mit dem P+T- Verfahren, dreistufige Stripp- anlage mit geschlossenem Luftkreislauf 2001 Ersatz der P+T-Anlage durch eine Heber-Reaktor-Anlage Grundwassersanierung im Kraichgau Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

18 Einleitung des gereinigten Wassers in den Vorfluter Automatische Entlüftung Wasser-Aktivkohlefilter Sanierung mit dem Heber-Reaktor-Verfahren Grundwassersanierung im Kraichgau Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

19 Verfahren (Zeitraum) Pump & Treat ( ) Heber-Reaktor (07/01 – 01/02) Heber-Reaktor (02/02 – 12/02) Heber-Reaktor (07/01 – 12/03) Mittlere Wasser- förderung [m³/h] ca. 0,6 (intermittierend) ca. 0,33 (0,15 – 0,65) ca. 0,55 (0,19 – 0,72) 0,4 (0,15 – 0,75) Insgesamt geförderte Wassermenge [m³] ca ca. 240 / Monat ca. 380 / Monat Geförderte CKW- Menge [kg] ca Durchschnittliche CKW-Menge pro Monat [kg] ca. 3,33 (Beginn) – ca. 1,5 * (Ende) 4,145,19*3,2 Anzahl Aktivkohle- wechsel [-] k. A.235 Ungefährer Verlauf der CKW- Konzentration [mg/l] ca. 30 (Beginn) – ca. 3 (Ende) 7,5 – 2014 – 15ca. 7,5 (Beginn) – 9,7 (Dez. 03) G.M.F. mbH, Karlsruhe, Jan Grundwassersanierung im Kraichgau – Verfahrensvergleich * Effizienzsteigerung um den Faktor 3 Reduzierung der Betriebskosten um über 80 % (aber: Auslegung und Betrieb der P+T-Anlage waren nicht optimal) Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

20 Geplante Pilotsanierung am Standort Fumy, Stuttgart Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Standort Fumy

21 Geplante Pilotsanierung am Standort Fumy, Stuttgart Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Sekundärschaden im Abstrom des Öl-Epple-Areals Schadstoffe: MKW, LHKW, BTEX, PAK, Chrom(VI) Geeignete Voraussetzungen für Heber-Reaktor-Verfahren: - Flurabstand 1 % - Sanierungsbrunnen vorhanden - Reaktoren Überflur (Unterdruckbetrieb am Standort) - Indirekteinleitung ca. 100 m vom Standort Pilotbetrieb ab Sommer 2004

22 Funktionsfähige Reaktoren im Unterdruck Zusatzeinrichtungen (Entlüftung, Mess- und Kontrolleinrichtungen, Zudosierung von Hilfsstoffen) Eliminierung von Vinylchlorid durch Bioabbau oder Sorption Eliminierung von Chrom(VI) durch Reduktion und Fällung Planungshilfe für (D)HR-Anlagen (Voraussetzungen, Aufbau, Dimensionierung) Zusammenfassung und Ausblick /1/ Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

23 Erfolgreicher Anwendungsfall im Kraichgau (seit 07/01) Anwendungsplanung für das Öl-Epple-Areal in Stuttgart Geplante Pilotsanierung am Standort Fumy in Stuttgart Geplante Anwendungen in Heitersheim und Titisee-Neustadt FAZITForschungsvorhaben bestätigt Machbarkeit des Verfahrens, ebenso 1. erfolgreicher Anwendungsfall DHR-Abschlussbericht: Zusammenfassung und Ausblick /2/ Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

24 Wir danken dem Land Baden-Württemberg für die Förderung des Projektes im Rahmen des Forschungsprogrammes BWPLUS – Baden-Württemberg Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung (Förderkennziffer BWD 20005)


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