In-situ Sanierung einer LCKW-Kontamination aufeinem ehemaligen Industriegelände mittelsGrundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB®)

Marc Sick*, Eduard J. Alesi*, Irina Przybylski**;* IEG Technologie GmbH, D-73344 Gruibingen

** CSD Ingenieure und Geologen AG, CH-Bern-Liebefeld

Nutzung des Geländes seit Mitte des 19. Jahrhunderts bis 1996 u.a. als:- Wäscherei, Färberei, chemische Reinigung und Lackfabrik

Schadstoffe im Untergrund:- Tetrachlorethen (PCE), Trichlorethen (TCE) und deren Abbauprodukte- aromatische Kohlenwasserstoffe (BTEX)- Polycyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) jedoch nur lokal begrenzt und invergleichsweise geringen Konzentrationen

• 1999 - 2001 Erkundungsmaßnahmen

• Ausmaß der Kontaminationen wurde in mehrerenUntersuchungsschritten erkundet

• 1 - 1,5 m des Oberbodens/Auffüllung wurde teilweise entfernt

• Sanierungsplanung in Abstimmung mit:- Gutachterbüro CSD AG, Schweiz- Grundstückseignern- Behörden

Erkundung und Sanierungsstrategie

- Verunreinigung der gesättigten und der ungesättigten Bodenzoneumfaßt nahezu das gesamte Areal (90000 m2)

- LCKW-Konzentrationen 10 - 1000 mg/l inkl. cis-1.2-DCE und VC(stellenweise DNAPL)

- BTEX, PAKs, aliphatische KW nur im Südteil des Geländes(stellenweise LNAPL)

Konzentrationsverteilung der LCKW-Verunreinigung im Grundwasser

• Fluß- und Glazialsedimente (Warschau-Berliner Urstromtal)• 1. Aquifer: Fein-, Mittel- und Grobsande• Durchlässigkeitsbeiwerte: Kf 1 x10 -3 bis 1 x10 -4

• Aquifermächtigkeit: 12 m bis 25 m• Grundwasserspiegel: 2,7 bis 3,5 m uGOK• GW-Gefälle 0,00025

Hydrogeologische Rahmenbedingungen

Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB®)

Grundlagen der Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB®)

Grundlagen der Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB®)

Durchströmung schlecht durchlässiger Schichten

P&T

GZB

Numerisches Rechenmodell

Numerisches Rechenmodell

Numerisches Rechenmodell

In-situ PilottestVersuchsanordnung der GZB®-Anlagen

Pilotanlagen

Sanierungsplanung “Full-Scale”-Sanierung

- 33 Grundwasser-Zirkulations-Brunnen (GZB®) und 18 Bodenluftabsaug-und Belüftungspegel wurden in den Schadensschwerpunkten und in derAbstromfahne installiert

- teilweise Zugabe von Nährstoffen in die Zirkulationszonen zurStimulierung biologischer Abbauprozesse

- aus 2 Brunnen wird Leichtphase (BTEX) abgepumpt

- einige der bereits existierenden GW-Messstellen werden als Pumpbrunnengenützt und nach Reinigung über Kompaktstrippanlagen wieder in denAquifer infiltriert

GZB®- Brunnenausbau und Brunnenanordnung

• „Sechseck“-Anordnung der Brunnen

• Ausbau Ø 400 - 800 mm mit 2 oder 3 Filterstrecken je nach Mächtigkeit

• Filterkies in der obersten Filterstrecke entnehmbar

• Standard Zirkulation („Rechtslauf“)

• GW-Reinigung z.T. in-situ (unter GOK) z.T. über Kompaktstripper (in Containern)

• Abluftreinigung über Aktivkohle

Mikrobiologischer Abbau von LCKWs

Biologischer in-situ Abbau von LCKW im Aquifer

- anaerobe reduktive Dechlorierung zu Ethen- aerober Kometabolismus von VC und 1,2-cis DCE zu Ethen und CO2

Voraussetzungen:- oxidative und reduktive Dechlorierung müssen zeitgleich im Aquifer ablaufen- reduktive Dechlorierung in anaeroben Teilbereichen produziert Ethen für die Ethen-

oxidierenden Mikroorganismen in den unmittelbar angrenzenden aeroben Bereiche- Verteilung von Ethen, O2 und Nährstoffen im Aquifer erfolgt über GZB®

Zirkulationsströmung im Aquifer

LCKW-Abnahme seit 2005

7 GZB®

Pilotversuch

+ 26 GZB®

“Full-Scale”-Sanierung33 GZB® ; teilw. Zugabe vonNährstoffen

Abnahme der cis-1,2,-DCE- und VC-Konzentrationen inden einzelnen GZB® von 2006 bis 2007 durch Strippung

Verlauf der LCKW - Gesamtkonzentrationen imZulauf der 33 GZB® von 06/2006 bis 01/2009

Grundwater Circulation Well number

LCKW-Konzentrationen in den GZB® nach Zugabe vonZusatzstoffen zur Steigerung der mikrobiologischen Aktivität

Berechnung des ausgetauschten Porenvolumensdurch die GW-Zirkulation (HØ = 18 m)

70 Tage für 1 Durchspülung bei r = 25 m25 Tage für 1 Durchspülung bei r = 10 m

ZusammenfassungStand August 2009

• > 50.000.000 m³ Bodenluft abgesaugt und gereinigt

• 15.000 kg LCKW und BTEX über Bodenluftabsaugungaus dem Untergrund entfernt

• > 8.400 kg BTEX direkt als Leichtphase (LNAPL)abgepumpt

• > 100.000 kg LCKW und BTEX zwischen April 2004 undAugust 2009 aus dem Grundwasser entfernt

ZusammenfassungStand August 2009

• In-situ GW-Sanierung mit 33 GZB®, dabei wurden3.500.000 m³ Grundwasser im Aquifer zirkuliert

• Zirkulationswassermenge insgesamt 155 m³/h

• zwischen 5 (r = 25m) und 20 (r = 10m) malDurchspülung des nutzbaren Porenraums pro Jahr

• > 200.000.000 m³ Luft zur Belüftung / Strippung desGrundwassers eingesetzt