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RUBIN-Statusseminar, Kiel - 28./29.06.2004 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

RUBIN-Statusseminar, Kiel - 28./29.06.2004 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Patent Nr. 19859862 Ein kostengünstiges, umweltschonendes Verfahren zur Sanierung von Schadstofffahnen PD Dr.-Ing. B. Barczewski, Dipl.-Ing. B. Memminger

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Presentation Transcript

  1. RUBIN-Statusseminar, Kiel - 28./29.06.2004 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR) Patent Nr. 19859862 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. Verfahrensprinzip DHR-Verfahren (natürliches Grundwassergefälle) Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

  4. Verfahrensprinzip 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. Aufgabenstellung / Untersuchungsprogramm 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 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

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

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

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

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

  10. Eliminierung von Schadstoffen PAK  CKW  BTEX  MKW  Sonderfall: Vinylchlorid – Sorption  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)

  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) Grundwassergefälle Grundwassergefälle ausreichend? ausreichend? ja ja nein nein Flurabstand Flurabstand Dichtwand Dichtwand < 8 m < 8 m ? ? realisierbar? realisierbar? ja ja nein* nein* ja ja nein nein P + T P + T P + T P + T Schadstoff Schadstoff - - Langzeitkosten Langzeitkosten mischung mischung + Investition + Investition + Abschreibung + Abschreibung + Verzinsung + Verzinsung 1 Reaktor … 1 Reaktor … n Reaktoren n Reaktoren < P + T ? < P + T ? Erforderliche Erforderliche Förderraten… Förderraten… ja ja nein nein HR HR DHR DHR P + T P + T Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

  17. Grundwassersanierung im Kraichgau Standort metallverarbeitender mittel-ständischer Betrieb mit einem CKW-Schaden im Untergrund 1993-2000 Sanierung mit dem P+T-Verfahren, dreistufige Stripp-anlage mit geschlossenem Luftkreislauf 2001 Ersatz der P+T-Anlage durch eine Heber-Reaktor-Anlage Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

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

  19. Grundwassersanierung im Kraichgau – Verfahrensvergleich G.M.F. mbH, Karlsruhe, Jan. 2004 *  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. Standort Fumy Geplante Pilotsanierung am Standort Fumy, Stuttgart Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

  21. Geplante Pilotsanierung am Standort Fumy, Stuttgart • Sekundärschaden im Abstrom des Öl-Epple-Areals • Schadstoffe: MKW, LHKW, BTEX, PAK, Chrom(VI) • Geeignete Voraussetzungen für Heber-Reaktor-Verfahren: - Flurabstand < 5 m, Gefälle > 1 % - Sanierungsbrunnen vorhanden - Reaktoren Überflur (Unterdruckbetrieb am Standort) - Indirekteinleitung ca. 100 m vom Standort • Pilotbetrieb ab Sommer 2004 Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

  22. Zusammenfassung und Ausblick /1/ • 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) Das Dichtwand-Heber-Reaktor-Verfahren (DHR)

  23. Zusammenfassung und Ausblick /2/ • 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 • FAZIT Forschungsvorhaben bestätigt Machbarkeit des Verfahrens, ebenso 1. erfolgreicher Anwendungsfall •  DHR-Abschlussbericht: http://bwplus.fzk.de 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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