Vorlesung 5

Question 1

Was ist das Ziel von Pump-and-Treat?

Answer 1

erstes Ziel: möglichst separate Erfassung NAPL als Phase

Erfassung eines Schadstoffes in-Phase (NAPL) durch Schaffung eines hydraulischen Gradienten mittels Entnahmebrunnen

Question 2

Wie wird Pump-and-Treat technische unterschieden?

Answer 2

• Entnahme von Wasser und NAPL in einem Brunnen als Gemisch
• Zwei-Brunnen-System mit einem Brunnen zur Grundwasserabsenkung und einem zweiten zur NAPL-Förderung
• Ein-Brunnen-System mit Grundwasserentsnahmepmpen und Ölabsaugsystem

Question 3

Nenne ein Beispiel zum Einsatz von Untergrunddrainagen zur DNAPL-Gewinnung.

Answer 3

In Schlitzbauweise oder mit Grabenfräse können Drainagen in den Untergrund verlegt werden, in denen drei zuströmende Flüssigkeiten gefasst werden, deren Zustrom durch Entnahmepumpen unterstützt werden kann.

Question 4

Welchen Zweck haben zwei übereinander liegende Drainagesysteme?

Answer 4

Der Betrieb zweier übereinander liegender Drainagesysteme ermöglicht die separate Erfassung von DNAPLs

Question 5

Wie muss das Drainagesystem mit zwei Drainagen ausgelegt sein?

Answer 5

Bei zu starker Drainwirkung der unteren Drainage bricht DNAPL ab und es wird nur Wasser gepumpt. Bei einer zu großen Drainwirkung der oberen Drainage wird DNAPL in der oberen Drainage gefördert und kein Wasser. Bei einer optimalen Auslegung fördert die obere Drainage Wasser und die untere Drainage DNAPL.

Question 6

Wie werden beim Pump-And-Treat Verfahren anorganische Schadstoffe behandelt?

Answer 6

Behandlung anorganischer Schadstoffe durch Fällung/Filtration z.B. Minenwässer Steinkohlebergbau

Question 7

Schildere den Ablauf des Pump-and-Treat Verfahrens.

Answer 7

1. Belüftung
2. Flockung nach Zugabe eines Flockungsmittels
3. Lamellenabscheider zur Abtrennung der Flocken
4. pH-Wert-Einstellung des Ablaufs aus dem Lamellenabscheider
5. Filterpressen zur Entwässerung des aus dem Lamellenabscheider abgezogenen Schlamms
6. Abtransport entwässerter Schlamm
7. Behandlung organischer Schadstoffe durch Sorption an Aktivkohle

Question 8

Was muss bei der Behandlung mit Metallen im Wasser beachtet werden?

Answer 8

Anaerobes Wasser muss mit Sauerstoff versetzt werden, um Eisen und Mangan zu oxidieren. Ansonsten bindet es sich schnell an der Aktivkohle und DCE (Dichlorethan) kann nicht mehr absorbiert werden.

Question 9

Wie hoch sind die Kosten für das Pump-and-Treat Verfahren? Wie lange sind die Laufzeiten

Answer 9

Zwischen 0,28 und 2,26 € pro Kubikmeter gereinigtes Wasser. Laufzeiten in der Regel 15 Jahre und mehr

Question 10

Skizziere die idealisierten Strömungsbilser bei
a) 2 Injektions- und einem Förderbrunnne
b) Grundwasserzirkulationsbrunnen
c) 2 teilweise überlagernden Grundwasserzirkulationsbrunnen
d) Injektionsgalierue mit hydraulischer Sicherung der Galerieränder

Answer 10

SIEHE VORLESUNG FOLIE 32

Question 11

Welche Probleme entstehen bei der Brunnenalterung durch Biofilme?

Answer 11

• Biofilme verstopfen die Filter
• Bei der Reinigung der Filter wird nur oberflächlich gereinigt und Biofilme im Boden bleiben unbehandelt

Question 12

Welche Folgen hat die Biofilmbildng?

Answer 12

Durch die Biofilmbildung steigt der Wasserspiegel an

Question 13

Wovon ist die Einschätzung der Schadstofffahne abhängig?

Answer 13

Einschätzung der Schadstofffahne abhängig von der Erkungsungstiefe

Question 14

Was ist die Aufgabe der Plob-Sanierung?

Answer 14

Aufgabe der Plob-Sanierung ist die Reduzierung von Schadstofftopfen durch das Umströmen dieser.

Question 15

Was ist das Prinzip hinter dem Grundwasserzirkulationsbrunnen?

Answer 15

Beim GZB wird Wasser über eine Pumpe entnommen und (innerhalb des Brunnens) gereinigt. Dabei kann z.B. die Strippung zum Einsatz kommen. Anschließend wird das Wasser wieder dem Boden zugeführt. Alles innerhalb des Brunnen. So entsteht ein geschlossener Kreislauf.
Treiber ist hier auch die Dichteänderung?

Question 16

Schemaskizza Unterdruckverdampfer-Brunnen

Answer 16

SIEHE FOLIE 39

Question 17

Schemaskizze Hydro-Airlift-Brunnen

Answer 17

SIEHE FOLIE 40

Question 18

Wie beeinflusst die Luftdurchsatzrate die Treibkraft (Wassersäule)?

Answer 18

Je höher die Luftdurchsatzrate durch den GWZB, desto höher die Wassersäule

Question 19

Welche Strömung kann beim GWZB angestrebt werden?

Answer 19

• Aufwärtsgerichtete Strömung innerhalb des Brunnen “Rechtslaufend” oder Standard-Zirkulation
• Abwärtsgerichtete Strömung innerhalb des Brunnen “linkslauf” oder Reverse-Zirkulation

Question 20

Nenne eine weitere GZB-Variante und was daran kritisch sein könnte.

Answer 20

Mehrfachzirkulationsbrunnen
kritisch:
- Beherrschung Anisotropie (Eigenschaft dass Eigenschaft des Materials in unterschiedlichen Richtungen verschieden sind)
- Nachweis geschlossene Massenbilanz

Question 21

Was ist ein Surfactant?

Answer 21

grenzflächenaktive Substanz, Tenside

Question 22

Was bedeutet amphiphicil?

Answer 22

• hydrophobe und hydrophile Molekülschnitte
• haben einen Einfluss auf die Oberflächenspannung

Question 23

Wie wirken die Surfactanten?

Answer 23

Organischer Schadstoff bindet sich an Surfactant Monomer. Diese Bindung bildet mit anderen Monomeren eine Surfactant Micelle

Question 24

Wie viel muss an Surfactanten für eine gute Löslichkeit hinzugegeben werden?

Answer 24

So viel, bis CMC überschritten wird
CMC = Critical Micelle Concentration

Question 25

Wie beeinflussen Tenside die Löslichkeit von Schadstoffen mit unterschiedlicher Anzahl an Ringen?

Answer 25

Ohne Tenside nimmt die Löslichkeit mit zunehmender Anzahl an Ringen stark ab. Je mehr Tenside hinzugegeben werden, desto eher nimmt der Unterschied der Löslichkeit ab, bis zu annähernd gleich ist (bei 1000x cmc)

Question 26

Wie beeinflussen Tenside die Freisetzung von Naphthalin, Phenanthren und Benzo(a)anthracen bspw. aus Steinkohleteer on residualer Phase?

Answer 26

Ohne Tenside dauert die Freisetzung sehr lange (Jahre). Mit Tensiden ist die Lösungsrate der jeweiligen Stoffe nach ca. 1 Jahr bei 0

Question 27

Was bewirkt eine Tensidinjektion kombiniert mit Luftinjektion?

Answer 27

Erhöhung der Durchlässigkeit in bindigen Lockergestein

Question 28

Nenne Beispiele für Surfaktanten.

Answer 28

- SDS - ADBAC - beta-CD - Rhamnolipid - Tween 80

Question 29

Wie beeinflussen Temperatur und Salinität die Tensideigenscahften?

Answer 29

Mit zunehmender Temperatur bzw. Salinität nimmt der Anteil an überschüssigen NAPL ab (Winsor Type I) und geht in die Tensid/NAPL-Phase über (Winsor Type III). Steigt die Temperatur bzw. Salinität weiter an, steigt der Anteil an überschüssigen Wasser (Winsor Type II)

Question 30

Was ist ein Cosolvent?

Answer 30

Lösungsvermittler, Kosolvent Substanzen ermöglichen eine vollständige Mischung zweier nicht mischbaren Flüssigkeiten (Injektion konzentrierter (> 70 %) organischer Lösungen

Question 31

Welche NAPL-Entfernung gibt es im Typ II Phasensystem?

Answer 31

2-Phasen-System (NAPL und Wasser, geringe Cosolventkonzentration) 1-Phasen-System (hohe Cosolventkonzentration)

Question 32

Was versteht man unter der Mobilisierung der NAPL-Phase?

Answer 32

Minderung der NAPL-Wasser-Grenzflächenspannung Typ II(+) System (Cosolvent bevorzugt NAPL-Phase)

Question 33

Was versteht man unter der Erhöhung der NAPL-Löslichkeit im Grundwasser?

Answer 33

Typ II(-) System (Cosolvent bevorzugt Wasser-Phase)

Question 34

Wie verhält sich die NAPL-Sättigung, wenn c(Cosolvent) < und > als die kritische Linie ist?

Answer 34

Ist c(Cosolvent) < kritische Linie, herrscht zwischen der Lösungsfront und der Cosolvent-Front eine mit der Strömungsrichtung zunehmende NAPL-Sättigung. Rechts von der Cosolvent-Front NAPL-Wall und residuale NAPL-Sättigung. Ist c(Cosolvent) > kritische Linie, bildet sich keine Lösungsfront aus- Links ist die 1-Phasen-Zone und rechts ein hoher NAPL-Wall

Question 35

Welchen Einfluss haben Alkoholspülungen?

Answer 35

Alkoholspülung erhöht die Löslichkeit von PCE, erniedrigt aber die Flüchtigkeit. negativ für Abtrennung als VOC (z.B. GZB. Stripping)