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Grundwassersanierung > Vorlesung 3 > Flashcards

Vorlesung 3 Flashcards

Sanierung Boden (63 cards)

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1
Q

Was versteht man unter einer physikalischen Barriere?

A

Verschiedene Prinzipien:
- Aushub der Erde und Einbau von Abdichtungsmaterial
- Verdrängung des anstehenden Bodens und Einbau eines Abdichtungsmaterials
- Verringerung der Durchlässigkeit des anstehenden Bodens

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2
Q

Welche Verfahren gibt es für den Einbau von Spundwänden?

A
  • Rammverfahren
  • Einpressverfahren
  • Vibrationsverfahren
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3
Q

Welche Schlossformen gibt es bei Spundwänden?

A
  • Larssenschloss
  • Hoeschschloss
  • Union Flachprofil
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4
Q

Wie können die Schlösser bei physikalischen Barrieren abgedichtet werden?

A
  • einseitige Bitumendichtung
  • einseitige Quelldichtung
  • Dichtlippen aus silanmodifiziertern Polymeren
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5
Q

Was ist das optimale Dichtungssystem?

A

Quelldichtung

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6
Q

Warum werden Schlösser nicht verschweißt für die Abdichtung?

A

Zu teuer

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7
Q

Welche Alternative zur Schlitzwand gibt es?

A

Mixed-in-place Wände

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8
Q

Erkläre das Vorgehen des Doppelten Pilgerschrittverfahrens.

A
  1. Primärstich
  2. zweiter Primärstich (zwei “Kreise” Abstand)
  3. Sekundärstich (Überlappung mit den ersten beiden Primärstichen)
  4. Zusatzstich (Ab dem zweiten “Kreis” des ersten Primärstichs)
  5. Zusatzstich (bis zum mittleren “Kreis” des zweiten Primärstichs)

Vorgang wiederholen

Herstellung mit Dreifachschnecke im Doppelten Pilgerschrittverfahren (patentiert) zur Sicherstellung durchgehender, fugenloser Wand wird jedes Wandelement mind. 2 mal durchfahren

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9
Q

Wie werden die Verfahren zur Dekontamination eingeteilt?

A

In-situ und ex-situ

-> ex-situ wird unterteilt in off-site und on-site

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10
Q

Welche Sanierungsmethoden gibt es für Böden und Schlämme?

A
  • Physikalisch/chemische Methoden
  • Biologische Methoden
  • Einkapselung
  • Thermische Behandlung
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11
Q

Nenne Beispiele für die physikalisch/chemische Methoden und wie sie dekontaminiert werden.

A
  • Bodenwaschen: ex-situ
  • Bodenspülen: in-situ
  • Bodenluftabsaugung: in-situ
  • Thermisch Unterstützte BA (Bodenluftabsaugung): in-situ
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12
Q

Nenne Beispiele für die biologischen Menthoden und wie sie dekontaminiert werden.

A
  • Bodenaufbringung: ex-situ
  • Mietenverfahren: ex-situ
  • Reaktoren: ex-situ, in-situ
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13
Q

Nenne Beispiele für die Einkapselung und wie dort dekontaminiert wird.

A
  • Zementeinschluss: ex-situ
  • Verglasung: ex-situ
  • Mineralisierung: ex-situ
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14
Q

Nenne Beispiele zur thermischen Behandlung und wie dort dekontaminiert wird.

A
  • Rostfeuerung: ex-situ
  • Rohrdrehöfen: ex-situ
  • Pyrolyse: ex-situ
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15
Q

Was ist das Ziel des Bodenwaschverfahrens und was muss dabei beachtet werden?

A

Trennung kontaminierter und unkontaminierter Kornklassen (Volumenreduktion).
Deponierung oder Behandlung der kontaminierten Kornklassen ggf. Behandlung von Prozesswässern

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16
Q

Welche Probleme treten beim Bodenwaschverfahren auf?

A
  • komplexe Kornklassen der Schadstoffe
  • Bodeneigenschaften
    • hoher Huminstoffanteil
    • hohe Silt- und Tonanteile
  • Verlust an Permeabilität
  • schlechte Wiedergewinnung von Waschzusätzen
  • komplexe Kontamination der Prozesswässer
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17
Q

Welche Grundidee steckt hinter der Bodenwäsche?

A
  • Schadstoffe als definierte, physikalische Phasen
  • Schadstoffe auf eine Kornklasse bezogen
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18
Q

Auf welche Einschränkungen trifft das Bodenwaschverfahren?

A

Einschränkung der Bodenwäsche durch mögliche physikalische Verteilung von Schadstoffen in Böden:
- als Partikel
- als Flüssigkeitsfilm
- adsorbiert
- okkludiert
- in wässriger Porenflüssigkeit
- in fester oder flüssiger Phase in Poren

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19
Q

Wie können die Einschränkungen bei der Bodenwäsche umgangen werden?

A

ggf. Austrag durch Lösemittel, z.B. Tenside, dadurch erhöhte Aufbereitsungskosten

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20
Q

Skizziere kurz den Prozess in einer Bodenwaschanlage.

A

Kontaminierte mineralische Abfälle

  • trockene Aufbereitung (Sieben/Brechen) (Wird sortiert in Grobe Störstoffe und Schrott)
  • Nassaufschluss (Waschen)
  • Klassieren (Aussortieren von Feinpartikelfraktion)
  • Sortieren (Aussortieren von Organischen Fraktionen)
  • Spülen / Entwässern

Gereinigte Fraktion

Von der Trockenen Aufbereitung bis zum Sortieren wird die verwendete Luft einer Prozessluftreinigung unterzogen. Das vom Nassausschluss bis zum Spülen / Entwässern eingesetzte Wasser wird einer Prozesswasserreinigung unterzogen.

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21
Q

Was ist das Ziel der Bodenluftabsaugung?

A

Durch Anlegen eines Unterdrucks in Sanierungsbrunnen wird die flüchtige, organische Schadstoffe beinhaltende Bodenluft abgesaugt und anschließend ex-situ und on-site gereinigt

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22
Q

Welche Probleme treten bei der Bodenluftabsaugung auf?

A
  • Verfahren prinzipiell auf flüchtige Schadstoffe beschränkt
  • anwendbar nur in der vadosen Zone
  • Untergrund mit geringer Permeabilität
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23
Q

Skizziere kurz das Ablaufschema einer Bodenluftabsaugung.

A

Bodenluft wird angesaugt und über eine Verbindungsleitung zum Wasserabscheider geführt (Potenziell belastetes Wasser). Dann wird die Luft über einen Luftförderer zur Reinigungsanlage befördert (beispielsweise Aktivkohle).

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24
Q

Wie verhält sich das Unterdruckfeld im Boden bei einer offenen und bei einer geschlossenen Bodenoberfläche?

A

Geschlossen: eher Parabelförmig bzw. kreisförmig um die Absaugung herum.

Offen: Unterdrucksiolinien erst parallel zur Oberfläche, dann mit zunehmender Entfernung senkrecht

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25
Wie beinflusst die Korngröße die Bodenluftabsaugung?
Je größer die Poren, desto besser die Absaugung. Ungefähr nach dem Motte je mehr Sand und "Silt" und je weniger Ton, desto geeigneter ist der Boden.
26
Aus welchen Phasen werden VOC mobilisiert?
- NAPL - Haftwasser - Korn
27
Warum sollte man nach dem ersten Abstieg der Konzentration trotzdem iterativ weiter machen?
- aus Kostengründen - Konzentration wird wieder steigen (Je kleiner das Konzentrationsgefälle, desto länger dauert der Vorgang der Freisetzung)
28
Nenne die physikalischen Prozesse bei denen VOC im ungesättigten Porenraum ausgetragen werden.
1. Desorption des Schadstoffes von Bodenfestphasen in das Haftwasser 2. Diffusion des Schadstoffes durch das Haftwasser 3. Verdampfen des Schadstoffes aus der wässrigen Phase in die stagnierende Porenluft 4. Verdampfen des Schadstoffes aus der Festphase in die stagnierende Porenluft 5. Diffusion des Schadstoffes durch die stagnierende Porenluft in den nutzbaren Luftporenraum 6. Konvektion des Schadstoffes im nutzbaren Luftporenraum
29
Welche Einflussfaktoren haben einen Einfluss auf die Effizient der Bodenluftabsaugung?
- Vor-Ort-Situation - Bodeneigenschaft - Schadstoffeigenschaft - Verfahrensgrößen - Zielgrößen
30
Was beeinflusst die Vor-Ort-Situation?
- Geometrie der Kontamination - Mächtigkeit der vadosen Zone - Versickerungsrate - Heterogenität - Temperatur - Luftdruck
31
Was beeinflusst die Bodeneigenschaft?
- Permeabilität - Porosität - Huminstoffgehalt - Bodenskelett - Bodenfeuchte - Bodenart
32
Was beeinflusst die Schadstoffeigenschaft?
- Henry-Konsante - Wasserlöslichkeit - Adsorbierbarkeit - Diffusivität - Dichte - Viskosität
33
Was beeinflusst die Verfahrengrößen?
- Brunnenkonfiguration - angelegter Unterdruck - Brunnenabstand - Absaugzeit, Iterationen - Feuchte, Temperatur der eigespeisten Luft
34
Was fällt unter die Zielgrößen?
- Druckgradient - endgültige Verteilung flüchtiger Schadstoffe - eingestellte Bodenfeuchte - flüchtiger Schadstoff in der Prozessluft - Feuchte der Prozessluft - Temperatur der Prozessluft - Energieeinsatz
35
Was ist das Ziel der Thermische unterstützten Bodenluftabsaugung?
TUBA = Thermisch unterstützte BLA Verbesserung der Sanierungseffizienz der Bodenluftabsaugung durch Injektion von Wasserdampf oder Dampf/Luft-Gemischen in den Untergrund
36
Welche Effekte hat die TUBA?
- Erhöhung des Sättigungsdampfdruckes - Verminderung der Viskosität - Verminderung der Residualkonzentration - Steigerung der biologischen Abbaurate
37
Was muss bei der TUBA beachtet werden?
Kondensation des Wasserdampfes vermeiden, damit Schadstoffe nicht mobilisiert werden und sich ausbreiten
38
In welchen Bereichen wird die TUBA angewendet?
- ungesättigte Bodenzone - Locker- und Festgesteine (klüftig) mit guter bis mäßiger Durchlässigkeit (Feinsand bis Schluff) - organische Schadstoffe LNAPL und DNAPL (nur Dampf-Luft-Injektion) - bei reiner Dampfinjektion erfolgt Kondensation der Schadstoffe an der Kondensationsfront; alleinige Dampf-Injektion nur bei LNAPL möglich; Dampf-Luft-Gemische bei DNAPL: injizierte Luft wirkt als inertes Trägergas - Sanierung unter Gebäuden bei Erhalt der Gebäudenutzung während der Sanierung
39
Welche Anwendungsgrenzen hat die TUBA?
- gering durchlässige Schichten großer Mächtigkeit - schwerflüchtige Schadstoffe
40
Welche Vorteile bringt die TUBA mit sich?
- Hohe Schadstoffaustragungsraten von LNAPL und DNAPL - Deutliche Reduktion von Betriebskosten (Energiekosten) und Sanierungszeit im Vergleich zu Bodenluftabsaugung - Vollständige Reinigung der über die Gemischsiedetemperatur des entsprechenden Schadstoffs hinaus erwärmte Bereiche - Hydraulisch schlecht durchlässige Schichten, wie z.B. Schluff- oder Tonschichten bis zu mehrere dm Mächtigkeit können thermisch mittels konduktiver Aufheitzung saniert werden
41
Was muss beim Bau von TUBA beachtet werden?
Anlagenbau entsprechend Chemiestandards zum kontinuierlichen Betrieb erforderlich, z.B. rednundante Pumpen mit Bestimmung der maßgeblichen Stoffströme, Temperaturen und Drücke
42
Was ist das Ziel der thermischen In-Situ Sanierung (THERIS)?
Verbesserung der Sanierungseffizienz der Bodenluftabsaugung durch Einbringen von Wärme über elektrisch betriebene feste Wärmequellen
43
Welche Effekte hat THERIS?
- Erhöhung des Sättigungsdampfdruckes - Verminderung der Viskosität - Verminderung der Residualkonzentration - Steigerung der biologischen Abbaurate
44
In welchen Bereichen wird THERIS angewendet?
- ungesättigte Bodenzone - Feinsand, Schluff, Lehm, Ton - BLA muss möglich sein, z.B. in überlagernden Schichten - organische leicht- bis schwerflüchtige LNAPL und DNAPL - Sanierung unter Gebäuden bei Erhalt der Gebäudenutzung während der Sanierung
45
Welche Anwendungsgrenzen weist THERIS auf?
- zu große Durchlässigkeiten > 10^-9 m/s - Abstand der Heizelemente ist projektspezifisch abhängig von (Hydro-)Geologie, Schadstoffart, Energieverlust, Sanierungsziel, Sanierungszeit etc. - aus der max. Länge der Heizelemente (4-5 m) können sich u.U. Restriktionen ergeben
46
Welche Vorteile bringt die THERIS mit sich?
- erhöhte Schadstoffaustragsraten von LNAPL und DNAPL auch aus bindigen Schichten - deutliche Reduktion von Betriebskosten und Sanierungszeit (im Vergleich zur BLA) - energiesparend (im Vergleich zur BLA), wartungsarm - vollständige Reinigung der erwärmten Bereiche - Kombination mit TUBA mit geringem technischen Mehraufwand realisierbar
47
Welche Nachteile bringt die THERIS mit sich?
- Durchlässigkeit bindiger Schichten wird nach Aufheizung (Austrocknung) erhöht
48
Was ist das Ziel der elektrokinetischen Bodensanierung?
schadstofentfernung in gering durchlässigen Böden; Wanderung kolloidaler Teilchen (Elektrophorese) und Schadstoff im Bodenwasser (Elektroosmose) in einem Gleichstromfeld
49
In welchem Bereich kann die Elektrokinetik angewandt werden?
- ungesättigte Bodenzone (Schadensherd) - gut. Blei, Cadmium, Kupfer, Phenole und Alkohole, Chrom - bedingt: Arsen, Cyanide (komplex), Leichtflüchtige KW (BTEX), MKW (Diesel, Schmieröle), Nickelm Pestizide Quecksilber ,PAK - gut in feinkörnigen Böden: Feinstaub, Schluffsand, Ton - bedingt: Mittelsand - ungeeignet: Kies, Bauschutt
50
Welche Grenzen hat die Elektrokinetik?
- maximaler Elektrodenabstand 10 m - maximal angelegte Spannung aus Sicherheitsgründen unter 500 V - tonhaltiger und schluffiger Untergrund mit einer Wassersättigung min. 80 %
51
Was ist das Ziel der Biologischen Behandlungsmethode?
Abbau organischer Schadstoffe zu unschädlichen Metaboliten bzw. ihre Mineralisierung durch Mikroorganismen
52
Was sind die Vorteile der Biologischen Behandlungsmethode?
- Beseitigung der Kontaminanten - Anwendung zur Schadstoffbehandlung on-site, aber auch in-situ - Ausnutzung natürlicher Prozesse - Anwendbar sowohl für Böden als auch für Schlämme - Schadstoffe nieten selbst das Kulturmedium für Mikroorganismen
53
Welche Probleme zieht die biologische Behandlung mit sich?
- toxische Schadstoffkonzentration - ungeeignete Biozönose - Nährstoffmangel (Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Spurenelemente) - Bodenreaktion außerhalb des optimalen Bereiches von 5,5 - 8,5 - Bodenfeuchte außerhalb des optimalen Bereiches von 25 - 85 % der FK - Bodentemperatur außerhalb des Optimums von 15 - 45 ^C (mesophile Bakterien) - Änderung des Redoxpotentials von aerob zu anaerob - Schadstoff okkludiert bzw. an Huminstoffe adsorbiert
54
Welche ex-situ Behandlungsverfahren für die biologische Behandlungsmethoden gibt es?
- Beetverfahren oder Land Farming (ca. 40 cm hohe Beete, Oberflächenbehandlung) - Wnedebeetverfahren (Trapezmieten, regelmüßiges Wenden mit einer Maschine) - Bio-Miete (3-4 m hohe Haufwerke, trocken oder nass, Zwangsbe- und -entlüftung - In-situ-Verfahren (Behandlung des Boden in ungestörter Lage)
55
Wie entwickelt sich die MHC-Konzentration bei der Biologischen Behandlung?
MHC-Konzentration nimmt im Laufe der Behandlung ab. Nach weiteren Wiederholungen startet die Konzentration im hohen Bereich und sinkt dann wieder
56
Was sind die Vorteile der ex-situ, on-/off-site Sanierungsverfahren bei der biologischen Behandlungsmethode?
- gleichmäßige Schadstoffverteilung durch Aufbereitung - verbesserter Kontakt Mikroorganismen - Schadstoff - Optimierte Prozesssteuerung
57
Was sind die Nachteile der ex-situ, on-/off-site Sanierungsverfahren bei der biologischen Behandlungsmethode?
- Emissionen beim Aushub, Umlagerung, Transport - Sekundärkontamination von Luft, Wasser, Boden
58
Welche Ansätze verfolgt das biologische in-situ Verfahren?
- Verstärkung der biologischen Abbauraten durch Verbesserung der Lebensbedingungen der Mikroorganismen im Untergrund - Zugabe spezieller Mikroorganismen - Zugabe von Enzymen - Abbaustimulierung durch Pflanzenbewuchs (Rhizospährensymbiosen)
59
Wodurch wird die Abbaurate in-situ beeinflusst?
- Belüftung - pH-Kontrolle - Steuerung des Wassergehalts - Nährstoffzugabe - Schadstoffdesorption
60
Was sind Vorteile der in-situ Sanierungsverfahren bei der biologischen Behandlung?
- Einsatz bei schlecht zugänglichen Kontaminationen - gleichzeitiges Behandeln der ungesättigten und gesättigten Zone - Verringerung von Umweltgefährdung durch Nutzung des Untergrunds als "Reaktor" - Vermeidung von solchen Verflüchtigungen und Ausgasungen leichtflüchtiger Schadstoffe, die beim Aushub der Kontamination entstehend können - Oberflächenbehandlungsverfahren, da hier Emissionen nicht auszuschließen sind - Kostensenkung, da die Lagerung des Aushubs unter Berücksichtigung der entsprechenden Sicherheitstechnik und Arbeitsschutzvorschrift entfällt
61
Was sind Nachteile der in-situ Sanierungsverfahren bei der biologischen Behandlung?
* ausschließliche Anwendbarkeit bei ausreichender Durchlässigkeit des anstehenden Gesteins (kf > 10-4 m s-1 ), Porengrundwasserleiter * möglichst genaue Erfassung der Stofftransportverhältnisse im Grundwasserleiter durch sehr aufwendige Voruntersuchungen (Tracer-, Pumpversuche etc.) * erfolgreiche Anwendbarkeit nur bei ausreichend homogener Verteilung der Kontamination * Anwendbarkeit nur bei Verhinderung der Ausbreitung der Schadstoffe in die Umgebung * Gefahr der Verstopfungen des Porenraums durch unkontrolliertes Bakterienwachstum * Gefahr der Verstopfungen des Porenraums durch Verockerungen bzw. Versinterung bei Verwendung ungeeigneter Materialien der Injektionsbrunnen * Gefahr des Verbleibs von Restkonzentrationen, die nicht abbaubar sind * Einsatz des Sanierungsprozesses nur über lange Zeitspannen um Effektivität zu erlangen * Langzeitauswirkungen entstehender Abbauzwischenprodukte sind häufig unbekannt * Kontroll- und Steuerungsmöglichkeiten der Abbauprozesse sind nur bedingt gegeben und kurzfristig kaum wirksam * Sehr hoher Überwachungsaufwand
62
Wie beeinflusst der biologische Abbau PAKs?
Der Vergleich zweier Bohrkernproben aus dem Testfeld mit einer Referenzprobe zeigt den guten Abbau niedermolekularer PAKs und die Persistenz von PAKs mit 4 - 6 Ringen
63
Wie werden die Dekontaminationsverfahren eingeordnet?
- Bodenwaschverfahren - Thermische Bodenbehandlung - Biologische Behandlungsmethoden GRAFIK FOLIE 54

Grundwassersanierung (10 decks)

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