Altlastensanierung

• Einfache Adhoc-Maßnahme zur unmittelbaren Gefahrenabwehr (Unterbindung von Ausgasung in die Raumluft).
• Effektiv in homogenen, gut durchlässigen Böden wie Sand und Kies mit moderaten Belastungen mit leichtflüchtigen Schadstoffen. Bevorzugt mit Stoffsiedetemperaturen <100°C bei Atmosphärendruck.
• Kann ergänzend zu Sanierungen im Grundwasser sinnvoll sein.
• Ein Großteil der Limitierungen lassen sich mit thermischen in-situ Sanierungen (TISS) kompensieren.

Pump and treat ist vornehmlich ein Verfahren zur Gefahrenabwehr bei Kontaminationen im Grundwasser. Im Grundwasser gelöste Schadstoffe werden bei natürlichen Untergrundtemperaturen über Brunnen oder Drainagen gefördert. Die Reinigung des kontaminierten Grundwassers erfolgt beispielsweise mit Aktivkohlefiltern, durch Luftstrippen oder chemische Verfahren. Schadstoffe wie gelöste Lösungsmittel, Schwermetalle oder Ölprodukte werden so aus dem Grundwasser entfernt. 

Durch den hydraulischen Gradienten wird eine Ausbreitung von Schadstoffen unterbunden. Pump and Treat lässt sich auch mit modernen Sanierungsverfahren wie einer chemischen In-situ-Oxidation (ISCO) oder einer thermischen In-situ-Sanierung (Verfahren THERIS, TUBA) kombinieren.

• Durch die Grundwassersicherung wird die Ausbreitung der Schadstofffahne verhindert.
• Die Kombination von Pump and Treat mit modernen Sanierungsverfahren erweitert die Einsatzbereiche.
• Lässt sich bei guter hydraulischer Durchlässigkeit mit hohen Schadstoffkonzentrationen effizient einsetzen.
• Es sind keine mikrobiellen oder chemischen Reaktionen im Grundwasser erforderlich.

• In heterogenen Grundwasserleitern, was die Regel ist, werden Schadstoffe nur in hochdurchlässigen Fließwegen entfernt. In den geringer durchströmten Bereichen verbleiben die Schadstoffe und bluten langsam nach (Diffusionslimitierung).
• Tendenziell eher ein Sicherungsverfahren, aber selten ein effizientes Sanierungsverfahren.
• Schwer zu kalkulierende Sanierungszeiten und tendenziell hoher Energieverbrauch, hoher Wasserverbrauch und hohe Sanierungskosten.
• Anthropogene Stoffe wie hohe Eisen- oder Mangangehalte können eine Wasserreinigung komplex machen.
• Niedrige Umgebungstemperaturen vermindern die Stripwirkung leichtflüchtiger Schadstoffe.
• Keine Entnahme von Schadstoffphase wie LNAPL (Leichtphase) oder DNAPL (Schwerphase) möglich.

Air-Sparging ist ein Verfahren zur Grundwassersanierung bei dem Luft in das Grundwasser injiziert wird. Die eingeblasene Luft überträgt leichtflüchtige Schadstoffe wie CKW, BTEX, und teils MKW in die Gasphase und mobilisiert diese. Diese Schadstoffe werden darüber im gut durchlässigen Boden durch eine Bodenluftabsaugung erfasst und in einer externen Aufbereitungsanlage, mit Aktivkohle oder durch thermische Abluftreinigungsverfahren entfernt. Die Effektivität hängt stark von den Bodenbeschaffenheiten ab, insbesondere der Homogenität und der Durchlässigkeit des Aquifers (Grundwasserleiter). Daher sind die wirtschaftlichen Einsatzbereiche stark eingeschränkt.

• Heterogene Grundwasserleiter und bindige, gering durchlässige Schichten limitieren den Aufstieg von Luft in die Bodenzone.
• Nur sehr eingeschränkt in gespannten Grundwasserleitern anwendbar.
• Problematisch bei Schadstoffphase (Problemlösung: Kombination mit MPE, TUBA oder THERIS).
• Problematisch bei niedrigen Restbelastungen im Grundwasser (meist kein Stand-Alone-Verfahren bei LCKW, Lösung: Treatment Train).

Bei der Mehr-Phasen-Extraktion werden gleichzeitig schadstoffbelastete Bodenluft, kontaminiertes Grundwasser und freie Schadstoffphase meist aus Bodenschichten mit geringer Durchlässigkeit mit Unterdruck abgesaugt. Ein leistungsstarkes Vakuumaggregat erzeugt den nötigen Unterdruck. Nachfolgend werden flüssige Bestandteile aus dem abgesaugten Gemisch abgeschieden. Je nach Zusammensetzung ist eine Abscheidung von Schadstoffphase anzuraten. Die Reinigung von schadstoffbelasteter Bodenluft und kontaminiertem Grundwasser erfolgt wie bei einer Bodenluftabsaugung bzw. einer Grundwassersanierung. Abgeschiedene Schadstoffphase wird separat entsorgt.

• Geeignet, um Grundwasser aus mäßig durchlässigen Grundwasserleitern, oder Schichtwasser entnehmen zu können, wenn konventionelle Brunnenpumpen aufgrund eines zu geringen Wassernachflusses zum Brunnen stark takten (schnelle Brunnenleerung, langsamer Nachfluss).
• Erzeugen eines konstanten hydraulischen Gefälles zur Optimierung der Fluidnachflusses.
• Gut geeignet für flüchtige organische Schadstoffe, wie z.B. BTEX, Benzin, LCKW sowie aufschwimmende Produktphase (LNAPL).
• Aufgrund des Schadstoffspektrums kann eine Anwendung bei Tankstellenschäden und Tanklagern sinnvoll sein.
• Die Kombination von MPE mit anderen in-situ Sanierungsverfahren (z.B. TUBA, THERIS) erhöht die Effizienz des Verfahrens.

• Zu hohe Durchlässigkeit (Mittelsand und besser). Hier kann kein hinreichender Unterdruck aufgebaut werden.
• Sehr gering durchlässige Bodenschichten (z.B. Ton).
• Sehr mächtige Leichtphase.
• Das Erreichen geringer Restbelastungen kann durch eine diffusive Schadstoffnachlieferung verzögert werden.
• Anthropogene Stoffe wie hohe Eisen- oder Mangangehalte können eine Wasserreinigung komplex machen.

• Sanierungszeit meist 3-6 Monate je Sanierungsfeld.
• Sanierung unterhalb der Stoffsiedetemperatur, daher keine vollständige Bodentrocknung erforderlich.
• Mikrobiologische Abbauprozesse im Nachgang zur Sanierung möglich.
• Gute Anpassung an Standortbedingungen:
  • keine Limitierungen durch Gebäude und Infrastruktur, Heterogenitäten, Schadstoffverteilungen, Sanierungsziele u.ä.
• Erwärmung beschleunigt den Schadstoffaustrag und reduziert den Energieeinsatz je kg Schadstoff.
• Automatisierte Verfahrensüberwachung, Datenvisualisierung, Austragsbilanzierung zur Plausibilisierung des Sanierungsfortschritts möglich.
• Erneuerbare Energien können zum Betrieb des TUBA-Verfahrens genutzt werden.

• Sehr gering durchlässige Bodenschichten (z.B. Ton).
• Komplexere Anlagen- und Verfahrenstechnik gegenüber konventioneller BLA oder P&T.
• Gutes Prozessverständnis zum Sanierungsmanagement erforderlich.

• Sanierungszeit meist 3-6 Monate je Sanierungsfeld.
• Sanierung unterhalb der Stoffsiedetemperatur, daher keine vollständige Bodentrocknung.
• Mikrobiologische Abbauprozesse im Nachgang zur Sanierung möglich.
• Gute Anpassung an Standortbedingungen:
  • keine Limitierungen durch Gebäude und Infrastruktur, Heterogenitäten, Schadstoffverteilungen, Sanierungsziele u.ä.
• Erwärmung beschleunigt den Schadstoffaustrag und reduziert den Energieeinsatz je kg Schadstoff.
• Automatisierte Verfahrensüberwachung, Datenvisualisierung, Austragsbilanzierung zur Plausibilisierung des Sanierungsfortschritts.
• Das THERIS-Verfahren kann vollständig mit erneuerbaren Energien betrieben werden.

Eine In-situ Waschung kann Kontaminationen in der ungesättigten Bodenzone mobilisieren. Dabei werden Schadstoffe von den Bodenkörnern mit einem Waschmittel oder Löslichkeitsvermittler gelöst und durch den Spülprozess ausgetragen. Die belastete Waschlösung wird direkt aus dem Schadensbereich abgepumpt. Anschließend erfolgt eine Regeneration der Waschlösung, bei der die Schadstoffe aus dem Wasser entfernt werden.

• Einsparung von Sanierungskosten im Vergleich zu konventionellen Methoden.
• Austrag und Rückgewinnung großer Schadstoffmengen (z.B. PFAS).

• Nur in gut durchlässigem Boden anwendbar.
• Nur in der ungesättigten Zone anwendbar.
• Potenziell nennenswerte Verluste der zugeführten Waschmittel/Löslichkeitsvermittler an der Bodenmatrix sind möglich und sollten in einer Machbarkeitsstudie quantifiziert werden.
• Durchführung von Machbarkeitsstudien im Labor erforderlich.

• Die Verfahren ermöglichen den Schadstoffabbau ohne aufwändige Bodenaushubarbeiten oder technische Apparaturen.
• In Böden mit entsprechend vorhandener Mikrobiologie können angeregte mikrobiologische Prozesse ohne ein aktives Eingreifen durch den Menschen entstehen.
• Behandlung von gelösten Schadstoffen im Grundwasser (Aquifer), aber auch in der ungesättigten Zone.
• Schwermetall-Immobilisierung: z.B. durch mikrobiologische Aktivität. Führt zur Ausfällung von ursprünglich löslichen Speziationen wie z.B. CrVI zu unlöslichen und am Mineralkorn adsorbierten Speziationen z.B. CrII & CrIII.

• Nicht anwendbar in schlecht bis gering durchlässigem Boden.
• Zumindest zeitweise oder bei unvollständigem Schadstoffabbau können beim mikrobiologischen Schadstoffabbau toxische Zwischenprodukte entstehen (z.B. Vinylchlorid beim CKW-Abbau).
• Störfaktoren, z.B. mit mikrobiologischer Ökotoxizität können auftreten, z.B. gelöstes Quecksilber oder zu hohe Schadstoffkonzentrationen.
• Detaillierte Machbarkeitsstudien mit Labor und / oder Feldtests sind notwendig.

Bei einer in-situ Immobilisierung werden Schadstoffe mit einem Bindemittel so fixiert, dass eine weitere Migration oder Schadstoffausbreitung vermieden oder unterbunden wird. Diese Bindemittel können wie Aktivkohle oder spezielle Polymere adsorptiv wirksam oder chemisch reaktive, bindende Hilfsstoffe sein.

• Einsparung erhebliche Sanierungskosten im Vergleich zu konventionellen Verfahren.
• Fixierung und Immobilisierung großer Schadstoffmengen (z.B. Hg, PFAS).

• Längerfristige Überwachung (5 – 10 Jahre), z.B. Grundwassermonitoring und eventuell auch Sickerwassermonitoring bei einer Anwendung in der ungesättigten Zone.
• Nicht anwendbar in schlecht bis gering durchlässigem Boden.
• Durchführung von Machbarkeitsstudien im Labor und mit Feldtests dringend empfohlen.

• Schadstoffe können schnell und vollständig zerstört werden.
• In manchen Fällen Lieferung von zusätzlichem Sauerstoff für aerobe mikrobiologische Sanierungsanwendungen.
• Reaktion mit Bodenmatrixbestandteilen und oxidieren dieser zu z.B.: Fe²⁺ zu Fe³⁺, Mn²⁺ zu Mn⁴⁺ und S^2- zu S⁰ oder zu SO₄^2-. Diese stehen für einen anaeroben mikrobiologischen Schadstoffabbau den Bakterien wieder zur Verfügung.

• Konkurrenzreaktion bei starker Anwesenheit von natürlichen organischen Bodenbestandteilen, wie Huminstoffen, Torf und anderem organischen Kohlenstoff
• Oxidationsmittel werden weggefangenund stehen den weniger oder fast nicht mehr zum Schadstoffabbau zur Verfügung.
• Diese potentiellen Nachteile müssen durch Machbarkeitsstudien vorab geklärt werden.
• Nicht anwendbar in schlecht bis gering durchlässigem Boden.

Das Verfahren der in-situ chemischen Reduktion (ISCR) wird eingesetzt, um Schadstoffe im Untergrund durch chemische Reduktion so umzuwandeln, dass deren Toxizität, Löslichkeit oder Verfügbarkeit für Organismen verringert wird. Dieses Verfahren dient der Gefahrenabwehr. In einer technisch-ökonomischen Machbarkeitsstudie wird im Feldversuch und im Labor das geeignete Verfahren ermittelt.

• Einsparung von Sanierungskosten im Vergleich zu konventionellen Methoden.
• Sanierung von komplexen Schadensherden, durch Abbau (z.B. LCKW) oder Adsorption am Bodenkorn (z.B. CrVI-Reduktion). 

• Starke Präsenz von Oxiden, Sulfat, Nitrat und hohen Redoxpotentialen (z.B. Eh > 50 mV) vermindern die Wirkung von nullwertigem Eisen oder anderen Reduktionsmitteln (ggf. Nachinjektionen erforderlich).
• Labor und / oder Feld-Machbarkeitsstudien sollten durchgeführt werden.

• Nicht anwendbar in schlecht bis gering durchlässigem Boden.

   

Die Ölphasenmobilisierung ist ein Verfahren in der Altlastensanierung, das eingesetzt wird, um eingeschlossene oder stagnierende Ölphasen im Boden oder Grundwasser gezielt zu mobilisieren. Die Extraktionsrate von Öl in Förderbrunnen kann durch geringe Fließgeschwindigkeiten des Grundwassers, hohe Viskosität des Öls oder Bodenstrukturen mit geringer Durchlässigkeit limitiert sein. Durch die gezielte Verbesserung der Fließeigenschaften, z.B. durch Wärmezufuhr, werden die Ölphasen beweglich gemacht, so dass sie effektiver entfernt oder weiterbehandelt werden können. 

• Kombinationsmöglichkeit mit thermischen in-situ Sanierungsverfahren (z.B. TUBA und THERIS).
• Wärme mobilisiert schwerzugängliche oder eingeschlossene Ölphasen und ermöglicht eine verbesserte Extraktion.
• Mikrobiologische Abbauprozesse im Nachgang zur Sanierung möglich.

• In heterogenen Böden mit geringdurchlässigen Schichten verzögern diese eine hydraulische Mobilisierung der Ölphase. Gleichwohl funktioniert diese thermisch auch in Bodenschichten mit sehr geringer Durchlässigkeit.
• Fundiertes Prozessverständnis, gestützt durch präzise Prozessanalysen, Simulationen und Modellierungen um die Extraktion gezielt zu steuern ist erforderlich.