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Ökologie

1.1.03 Durchströmte Reinigungswände – Sanierungserfolg durch unterirdische Bauwerke

Grundwasser ist eine besonders wichtige und gleichzeitig sensible Ressource für die Trinkwasserversorgung. Häufig genügen schon geringste Schadstoffmengen, um Tausende Liter Wasser für den Menschen ungenießbar zu machen. Um belastetes Grundwasser zur Reinigung nicht mehr an die Oberfläche pumpen zu müssen, konzentrieren sich Forscher auch in Deutschland seit einigen Jahren verstärkt auf sogenannte In-situ-Verfahren, das heißt Technologien, die direkt im Grundwasserleiter angewandt werden. Als Impuls für die Neu- und Weiterentwicklung sogenannter durchströmter Reinigungswände in Deutschland unterstützt das BMBF seit 2000/2001 den Forschungsverbund RUBIN.

Die Reinigung von schadstoffbelastetem Grundwasser ist sehr aufwendig. Die meisten Sanierungen werden als aktive Verfahren nach der Pump-and-Treat-Methode durchgeführt. „Aktiv“ heißt: Das Wasser wird an die Oberfläche gefördert und dort in nachgeschalteten Anlagen behandelt. Dies verursacht hohe Kosten. Da das Wasser danach häufig in die Kanalisation geleitet wird, entstehen durch die Einleitgebühren weitere Kosten.

Sanierung im Grundwasserleiter

In den vergangenen Jahren wurde daher intensiv an der Entwicklung und Erprobung passiver In-situ-Sanierungstechnologien mittels durchströmter Reinigungswände gearbeitet. Diese werden in den Grundwasserabstrom von Schadensherden eingebaut, um Schadstoffe direkt im Grundwasserleiter zu eliminieren. Dadurch spart man dank eines einzigen neuen Verfahrens sowohl Kosten für das Pumpen des Grundwassers als auch Einleitgebühren. In der Praxis kamen bisher vor allem zwei Technologievarianten zum Einsatz: die vollflächig durchströmte Reinigungswand und das sogenannte Funnel-and-Gate-System, bei dem das Grundwasser über Leitwände (Funnel) einem durchströmbaren Reaktionsbereich (Gate) zugeleitet wird.

Schematische Darstellung einer vollständig durchströmten Reinigungswand (Mull u. Partner Ing. Ges. mbH, Hannover)

Schematische Darstellung einer vollständig durchströmten Reinigungswand (Mull u. Partner Ing. Ges. mbH, Hannover)
Schematische Darstellung einer vollständig durchströmten Reinigungswand (Mull u. Partner Ing. Ges. mbH, Hannover)
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Bei der vollflächig durchströmten Wand wird ein Graben, der bis in die grundwasserführenden Schichten reicht, mit reaktivem Material verfüllt. Dafür wird meist elementares Eisen bzw. Aktivkohle verwendet. Das belastete Grundwasser durchströmt die durchlässige Barriere, wobei die Schadstoffe am reaktiven Material, das wie ein Filter wirkt, zurückgehalten beziehungsweise abgebaut werden.

Die Technologie der durchströmten Reinigungswände wurde bisher vor allem in Nordamerika vorangebracht. In Deutschland gab es wenig praktische Erfahrungen mit Reinigungswänden.

RUBIN – Das Projekt

In dem vom BMBF geförderten Forschungsverbund „Anwendung von durchströmten Reinigungswänden für die Sanierung von Altlasten/Reinigungswände und -barrieren im Netzwerkverbund” (RUBIN) arbeiteten Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft und Forschungseinrichtungen bundesweit an verschiedenen Standorten eng und interdisziplinär zusammen. Die Hauptaufgabe bestand darin, die Potenziale und Anwendungsgrenzen sowie die Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit durchströmter Reinigungswände an einer größeren Zahl von Standorten in Deutschland in koordinierter Form detailliert und übergreifend zu untersuchen. Ein wichtiges Ziel des Forschungsverbundes war es dabei, verallgemeinerungsfähige Kriterien für die Anwendung durchströmter Reinigungswände zu erarbeiten, wie

  • Auslegung, Konstruktion, Bau und Betrieb;
  • Leistungsfähigkeit und Langzeitverhalten (Schadstoffabbau, auch bei Mischkontaminationen/Reaktorsysteme und reaktive Reaktor-Füllmaterialien);
  • Einsatzrandbedingungen und -grenzen sowie
  • Ökonomie (Verfahrenskosten) und Ökologie (Umweltverträglichkeit).

Ergebnisse für die Praxis

In sechs standortbezogenen Vorhaben wurden Langzeitverhalten, Abbauleistung sowie Materialveränderungen, Stoffumsatzprozesse, Reinigungswandsysteme, Reaktorfüllmaterialien und das Monitoring untersucht.

In einem weiteren Arbeitsschwerpunkt wurden von Mitarbeitern der Universität Kiel im Rahmen des Verbundprojekts RUBIN Qualitätsmanagementregeln aufgestellt und erprobt, die künftig eine zuverlässige Planung, Errichtung und Überwachung von Reinigungswänden in standardisierter Form ermöglichen. Ferner verglichen Experten der Universität Tübingen die Wirtschaftlichkeit der Methode mit konventionellen Sanierungsverfahren. Diese Studien gestatten es, den Anwendern dieser neuen Technologie künftig einen vertieften Kostenvergleich vorzunehmen.

Die Qualitätsmanagementregeln und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen sind ebenso wie die Gesamtergebnisse des Verbundes integrale Bestandteile des Handbuchs „Anwendung von durchströmten Reinigungswänden zur Sanierung von Altlasten“, das die wichtigsten Ergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse des Projekts dem interessierten Leser zur Verfügung stellt. Es wurde von der Ostfalia Hochschule, der Koordinierungsstelle des RUBIN-Verbundes, federführend erstellt und soll vor allem Anwendern – zum Beispiel Behörden, Sanierungspflichtigen, Planern und Umwelttechnologieanbietern – als allgemeingültige Orientierungshilfe dienen.

Funktionsprinzip der durchströmten Reinigungswand

Funktionsprinzip der durchströmten Reinigungswand
Funktionsprinzip der durchströmten Reinigungswand
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Mit weitergehenden Untersuchungen überprüften die Wissenschaftler Ergebnisse und Erkenntnisse an technischen Versuchspilotanlagen; Planung, Bau und Versuchsbetrieb wurden dabei umfassend begleitet. Resultierend daraus konnte die Technologie in die Marktreife überführt und in der Grundwassersanierungspraxis in Deutschland eingeführt werden. Die Förderung des BMBF ermöglichte es somit, eine neue, wirtschaftlichere und umweltschonendere Methode zur Schadstoffbeseitigung direkt im Grundwasser – eine der wichtigsten Trinkwasserressourcen hierzulande – bis zur Praxisreife zu entwickeln und damit den Umwelttechnologiestandort Deutschland zu stärken.

Projekt-Website www.rubin-online.de

Ostfalia –
Hochschule für angewandte Wissenschaften
Fakultät Bau-Wasser-Boden

Prof. Dipl.-Ing. Harald Burmeier
Prof. Dr. Volker Birke
Herbert-Meyer-Straße 7
29556 Suderburg
Tel.: 0 58 26/9 88-6 11 40, -6 15 60
E-Mail: h.burmeier@ostfalia.de, v.birke@ostfalia.de
Förderkennzeichen: FZK 0271241 und 02WR0828
Water as a resource
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Projekt-Website

www.rubin-online.de