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Thorben Riehm, Yasmin Yazdi Kassel, den 06.08.2013
GrundwasserSanierung und Sicherung
Allgemeine Hydrogeologie SS 2013 Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch
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Allgemeine Hydrogeologie 2
Gliederung
• Gesetzlicher Rahmen
• Grundwassersituation in Deutschland und Kontaminationsquellen
• Grundwassersicherung
• Grundwassersanierung
• Beispiel Fa. Boehringer Ingelheim
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Allgemeine Hydrogeologie 3
Gesetzlicher Rahmen
• WRRL:– Guten mengenmäßigen und chemischen Zustand erreichen– Sanierung und Verhinderung weiterer Verschmutzungen
• BImSchG und IED:– Ausgangszustandsbericht– Rückführungspflicht des Betreibers
• BBodSchG:– Pflicht schädliche Bodeneinwirkungen abzuwehren– Pflicht zur Sanierung von Gewässerverunreinigungen
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Allgemeine Hydrogeologie 4
Grundwassersituation in Deutschland
Quelle: BMU
Mengenmäßiger Zustand Chemischer Zustand
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Allgemeine Hydrogeologie 5
Grundwassersituation in Deutschland
• Der mengenmäßige Zustand wird über den Grundwasserstand bewertet
• Für den chemischen Zustand gelten folgende Grenzwerte:– Nitrat 50 mg/l– Pestizide, Biozide und Metaboliten jeweils 0,1 μg/l; 0,5 μg/l in Summe
• Meist ist Nitrat für die schlechte Bewertung verantwortlich
• Verunreinigungen großräumig
• Viele unterschiedliche Quellen
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Allgemeine Hydrogeologie 6
Kontaminationsquellen
Quelle: ITVA Arbeitshilfe
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Allgemeine Hydrogeologie 7
Anwendungsgebiete der Sanierung/ Sicherung
• Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen für klar lokalisierbare, kleinräumige Verschmutzungen
• Hauptanwendungsbereiche:
– AltstandorteEhemalige IndustriestandorteDefekte Rohre/Leitungen
– AltablagerungenAblagerungen von Abfällen
Ablagerungen von Produktionsrückständen
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Allgemeine Hydrogeologie 8
Möglichkeiten bei Schadstoffbelastung
• Sicherung:– Einschluss des kontaminierten Bereichs– Schutz des umliegenden Gebietes– Reine Gefahrenabwehr
• Sanierung:– Beseitigung der Kontamination im Boden und Wasser– Über Sicherung hinausgehende Maßnahme
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Allgemeine Hydrogeologie 9
Kriterien für Verfahrenswahl
• Schadstoffbelastung:– Typ des Schadstoffs – Konzentration– Verteilung des Schadstoffs
• Örtliche Gegebenheiten und folgende Nutzung
• Situation im Untergrund
• Kosten
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Allgemeine Hydrogeologie 10
Sicherungsverfahren
• Die Sicherung hat zum Ziel, die weitere Ausbreitung der Kontamination zu unterbindenEinkapselung
• Um dieses Ziel zu erreichen werden Abdichtungsmaßnahmen ergriffen:– Oberflächenabdichtung– Seitenabdichtung– Untergrundabdichtung
• Zusätzlich wird Wasser aus der Einkapselung abgepumpt
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Allgemeine Hydrogeologie 11
Sicherungsverfahren
• Oberflächenabdichtung– Bildet die Abdichtung gegen Niederschlagswasser– Abdichtung aus Asphalt am weitesten verbreitet
• Seitenabdichtung– Verschiedene Verfahren möglich
SpundwändeSchmalwändeSchlitzwände
- Auswahl des Verfahrens nach Gegebenheiten vor Ort
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Allgemeine Hydrogeologie 12
Sicherungsverfahren
• Untergrundabdichtung– Abdichtung durch anstehende undurchlässige Böden; wichtig
ist die Anbindung der vertikalen Dichtung.– Bei nicht undurchlässigen Böden sind zusätzliche
Sicherungsmaßnahmen nötigJet GroundingEinbringen von Dichtungsmitteln ins Grundwasser
• Abpumpen von Wasser– Hydraulisches Gefälle für den Fall einer Undichtigkeit
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Allgemeine Hydrogeologie 13
Sicherungsverfahren
Quelle: Script Umweltgeotechnik Uni Kassel
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Allgemeine Hydrogeologie 14
Sanierungsverfahren
• In-situ, On-Site oder Off-Site
• Aktive Verfahren: – Schaffung von Strömungen und/oder chemischen o.
biologischen Vorgängen Energieeintrag von außen– Pump and Treat, Mikrobiologische in-Situ Sanierung
• Passive Verfahren:– Keine Induktion von aktiven Prozessen– Reaktive Wände
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Allgemeine Hydrogeologie 15
Sanierungsverfahren – Pump and Treat
• In-Situ-Verfahren
• Gezielte Beeinflussung der Wasserströmung/ Stofftransport
• Anordnung von Brunnen je nach Belastungssituation
• Sofortmaßnahme zur Verhinderung der Stoffausbreitung
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Allgemeine Hydrogeologie 16
Sanierungsverfahren – Pump and Treat
Quelle: Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle
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Allgemeine Hydrogeologie 17
Sanierungsverfahren – Pump and Treat
Quelle: Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle
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Allgemeine Hydrogeologie 18
Sanierungsverfahren – Reaktive Wände
• In-Situ Sanierung
• Verhinderung der Ausbreitung von Schadstoffen und gleichzeitige Reinigung
• Reaktive Wand besteht aus Filtermaterial
• Zwei wesentliche Konstruktionsarten: CRB (Continous reactive barrier) und F&G (Funnel and Gate)
• Schadstoffe werden zurückgehalten bzw. abgebaut
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Allgemeine Hydrogeologie 19
Sanierungsverfahren – Reaktive Wände
Quelle: Handbuch RUBIN
Quelle: Handbuch RUBIN
CRB Draufsicht
F&G Draufsicht
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Allgemeine Hydrogeologie 20
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
• Rahmenbedingungen:– Standort seit 1923– Anfänglich Produktion von Medikamentengrundstoffen– Ab 1951 Produktion von Insektiziden – Stilllegung 1984
• Verschmutzung– Boden vor allem mit Chlorbenzolen, Hexachlorcyclohexanen
und chlorierten Phenolen belastet– Bodenverschmutzung hauptsächlich im Bereich des
Werkstandortes, außerhalb nur geringe Belastungen im Boden– Große Ausbreitung der Schadstofffahne im Grundwasser
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Allgemeine Hydrogeologie 21
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
• SanierungsplanEntwickelt durch DEKONTA und dem Büro IGB
– Erster Ansatz (Ab 1991)Thermische Behandlung von Gebäudeabbruch und hochbelastetem Boden (Prometheus)
Versuche mit mikrobakterieller Reinigung im Boden
- Zweiter Ansatz (Ab 1994)Sicherung durch Einkapselung der AltlastSanierung des Grundwassers
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Allgemeine Hydrogeologie 22
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
• Sicherung– Herstellen einer Dichtwand– Einbindung der Dichtwand in natürliche Untergrundabdichtung– Untergrund aus Glimmerton– Oberflächenversiegelung mit Asphalt– Grundwasserabsenkung innerhalb der Einkapselung
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Allgemeine Hydrogeologie 23
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
Quelle: www.bsu.hamburg.de
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Allgemeine Hydrogeologie 24
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
• Sanierung
– Grundwasserförderung mit 8 Brunnen4 Brunnen innerhalb der Einkapselung (7,5 m³/h)4 Brunnen innerhalb der Fahne (12 m³/h)
- Wasseraufbereitung On-Site in 3 Phasen EisenfällungBiologische AufbereitungAktivkohlefilterDurchsatz 20 m³/h, bzw. 150.000 m³/a
- Einleitung des gereinigten Wassers in den Moorfleeter Kanal
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Allgemeine Hydrogeologie 25
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
Quelle: BAUER und MOURIK UMWELTTECHNIK GmbH & Co
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Allgemeine Hydrogeologie 26
Sanierungsbeispiel - Boehringer Ingelheim
• Anlage seit 1998 in Betrieb, seitdem– keine weitere Ausbreitung der Fahne – Rückgang der Belastung in der Fahne – kein Schadstoffaustrag aus der Einkapselung
• Reinigungsleistung liegt für die signifikanten Stoffe bei 99,9%
• Kosten- Ca. 167 Mio.€ für die Herstellung der Anlage und Sicherung- Ca. 500.000€ jährliche Kosten- Finanzierung der laufenden Kosten durch Verpachtung des
Geländes an mehrere Nutzfahrzeughändler
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Allgemeine Hydrogeologie 27
Diskussion
• Lohnt sich die Grundwassersanierung?
• Wer bezahlt die Sanierung?
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Allgemeine Hydrogeologie 28
Quellen
http://www.tauw.de/themen/ausgangszustandsbericht/ http://de.wikipedia.org/wiki/Schwerphase http://de.wikipedia.org/wiki/Leichtphase http://www.geoportal.de/SharedDocs/Karten/DE/Themenkarte_Nitrat-im-Grundwasser.htmlwww.bsu.hamburg.de BMU - Die Wasserrahmenrichtlinie – Auf dem Weg zu guten GewässernITVA – ArbeitshilfeHandbuch Altlasten und GewässerschadensfälleHandbuch RUBINBAUER und MOURIK UMWELTTECHNIK GmbH & Co
Skript Umweltgeotechnik Uni Kassel