Grundwassersanierung von LCKW-Schäden durch Pump and Treat oder Reaktive Systeme ?

Dr. Hans Dieter Stupp

1.                Einleitung

Mit der Detektion der ersten größeren Grundwasserschäden durch leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (LCKW) gegen Ende der 70er Jahre setzte die Entwicklung der entsprechenden Sanierungsverfahren ein. Bei der näheren Betrachtung der in den letzten 20 Jahren angewandten Techniken wird offenkundig, dass bei den meisten Sanierungsprojekten hydraulische Verfahren eingesetzt wurden.  War es zu Beginn der 80er Jahre noch "Sanierungspraxis", die entsprechenden Förderwässer ungereinigt in Kanalsysteme einzuleiten, so wuchs ab ca. 1983 die Anforderung, die  LCKW-haltigen Förderwässer vor der Ableitung zu reinigen (Pump and Treat, nachfolgend PT).

Das Spektrum der möglichen Vefahren zur Sicherung/Sanierung von kontaminiertem Grundwasser hat sich in den letzten Jahren erheblich erweitert. Neben der mikrobiologischen In-Situ-Sanierung und den neueren Entwicklungen zu den Reinigungstechnologien bei PT-Massnahmen werden vor allem die Reaktiven Systeme diskutiert. Darüber hinaus haben kostenmäßige Betrachtungen von Sanierungsvorhaben vor dem Hintergrund der allgemein gestiegenen Anforderungen an Kostenoptimierungen stark an Bedeutung gewonnen. Hierbei sind heute unter einem prognostischen Ansatz alle Kosten, bestehend aus Investitions-, Betriebs- und Finanzierungskosten in die Entscheidungsfindung über das kostenseitig „optimale“ Sanierungsverfahren einzubeziehen. Als Folge sind nach der Durchführung von Sanierungsuntersuchungen und Machbarkeitsstudien die für die Sicherung/Sanierung einer Grundwasservereinigung infrage kommenden Verfahren einer fundierten, kritischen Analyse zu unterziehen. Vor diesem Hintergrund werden PT-Verfahren mit den aktuell diskutierten „Reaktiven Systemen“ einer technisch und kostenmäßig vergleichenden Betrachtung unterzogen. 

2.      Sanierungserfahrungen

Heute liegen etwa 20 Jahre Erfahrung über die hydraulische Sanierung von Langzeitsanierungsprojekten vor. Diese Erfahrung lehrt, dass bei vielen und insbesondere größeren LCKW-Schäden sehr lange Zeiträume zur Sanierung erforderlich sind. Die ältesten von der Gerling Consulting Gruppe (GCG) betreuten LCKW-Sanierungsprojekte sind seit 1982 in kontinuierlichem Betrieb. Der Grund für die lange Dauer der Sanierungen ist darin zu sehen, dass mit fortschreitender Sanierungszeit keine oder nur noch eine langsame Abnahme der LCKW-Gehalte im Förderwasser der Sanierungsbrunnen erfolgt. Dieser Effekt der nur äußerst langsamen Reduzierung der LCKW-Gehalte in Sanierungsbrunnen wird in der Literatur als Tailing-Effekt beschrieben (1). Zur Veranschaulichung ist in der Abb. 1 ein Beispiel eines von der GCG betreuten Projektes gegeben, das die Entwicklung der LCKW-Gehalte eines seit 1983 in Betrieb befindlichen Sanierungsbrunnens zeigt.

Die wesentlichen Gründe für das Tailing sind auf Grund der in den letzten beiden Jahrzehnten gewonnenen Erfahrungen bekannt. Die wichtigsten Erkenntnisse sind nachfolgend zusammengefaßt:

·            Die Wasserlöslichkeit der verbreitetsten LCKW ist mit Werten zwischen 150 und 1.500 mg/l relativ gering.

·            Die LCKW besitzen aufgrund ihrer hohen Dichte, niedrigen kinematischen Viskosität und niedrigen Oberflächenspannung ein hohes vertikal gerichtetes Migrationspotential als Schwerphase. Dies führt in der gesättigten Zone dazu, dass LCKW bevorzugt in feinkornigeren Aquiferpartien akkumulieren. Diese feinkornigeren Partien sind den advektiven Prozessen, die durch PT-Massnahmen induziert werden, nicht oder nur eingeschränkt zugänglich.

·            LCKW werden in starkem Maße an Aquifermaterial mit sorptiver Wirkung gebunden. Hierfür stehen in Grundwasserleitern insbesondere organisches Material, aber auch Tonminerale, Huminstoffe sowie Oxide und Hydroxide von Eisen und Mangan zur Verfügung. Die Desorption läuft unter Ungleichgewichtsbedingungen ab und erfordert ausgesprochen lange Zeiträume. Für weitergehende Informationen wird auf die Fachliteratur verwiesen (1).

·            LCKW sind im Vergleich zu halogenfreien Kohlenwasserstoffen, wie Heizöl, Diesel und Vergaserkraftstoff schlecht und nur unter besonderen Milieubedingungen überhaupt biologisch abbaubar (2).

Die Entwicklung von alternativen Technologien ging seit Beginn der 80er Jahre insbesondere von den USA aus. Dabei werden als derzeit wichtigste alternative Verfahren die Reaktiven Systeme (nachfolgend RS) diskutiert. In dieser Arbeit werden aus gutachterlicher Sicht die Vor- und Nachteile der PT- und RS-Verfahren unter Berücksichtigung neuer Entwicklungen einander gegenübergestellt. Damit eröffnet sich für die von LCKW - Grundwasserschäden Betroffenen die Möglichkeit zu einem orientierenden Vergleich bei der Planung entsprechender Sanierungsverfahren.

3.      Sanierungsverfahren nach dem Stand der Technik

Bei den heute bekannten Sanierungsverfahren können grundsätzlich aktive und passive Verfahren differenziert werden. Die aktiven Verfahren unterscheiden sich von den passiven dadurch, dass hier durch induzierte Maßnahmen unter Einbringung von Energie in verschiedener Form kontinuierliche oder diskontinuierliche Eingriffe auf das Grundwasser erfolgen (z.B. Wasserentnahme durch Pumpen bei PT-Maßnahmen, Injektion von Luft in den Aquifer bei Air Sparging). Eine Zusammenstellung der verschiedenen zur Verfügung stehenden Verfahren zeigt die Abb. 2. Da eine Beschreibung der einzelnen Verfahren den Rahmen dieser Arbeit sprengen würde, wird der interessierte Leser auf die weiterführende Fachliteratur verwiesen (3, 4).

3.1      Grundzüge des Pump and Treat-Verfahrens 

Bei  PT-Massnahmen wird durch die Entnahme von Grundwasser aus einem oder mehreren Brunnen das Strömungsbild des Grundwassers in der Weise beeinflusst, dass die im Grundwasser enthaltenen Schadstoffe dem Brunnen zufließen. Das verunreinigte Grundwasser wird zutage gefördert und durch eine entsprechende Behandlung gereinigt.

Unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung der Grundwasserbilanz wird heute die Wiederversickerung des von Schadstoffen befreiten Grundwassers angestrebt. In den Fällen, in denen einen Reinjektion auf Grund von Standortgegebenheiten oder störender Wasserinhaltsstoffe - beispielsweise hohe Carbonat-, Eisen- und Mangangehalte  -  nicht möglich ist, wird das Grundwasser in den Regenwasser- oder Schmutzwasserkanal eingeleitet.

3.2      Grundzüge der Reaktiven Systeme 

Die Diskussion über den Einsatz von RS zur Sicherung / Sanierung von Grundwasserreinigungen wird in der BRD seit ca. vier Jahren mit zunehmender Intensität geführt. Die Entwicklung von reaktiven Materialien zur Behandlung LCKW-haltiger Grundwässer geht auf die vor ca. 10 Jahren begonnenen Arbeiten von Gillham zurück. Dabei postulierten Gillham und O‘Hannesin den Einsatz von 0-valentem Eisen zur Dehalogenierung von LCKW (5).

Nach dem heutigen Entwicklungsstand stehen im Wesentlichen drei unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, die als „reactive walls“, „funnel and gate“ und „funnel and reactor“ bezeichnet werden. Der gemeinsame Ansatz dieser Varianten ist darin zu sehen, daß das Grundwasser nicht gefördert wird, sondern die Reinigung passiv durch Reaktoren mit geeigneten Materialien abläuft. 

Bei der Reactive Wall durchströmt das verunreinigte Grundwasser eine vertikal in den Untergrund eingebrachte reaktive Wand (Abb. 3a). Bei dem Funnel and Gate-Verfahren wird das mit Schadstoffen beladene Grundwasser zunächst durch ein vertikales Dichtelement gefasst und durch ein mit reaktiven Materialien gefülltes „Tor“ geleitet (Abb. 3b). Analog hierzu wird beim Funnel aud Reactor-Prinzip anstelle des Tors ein Reaktor eingesetzt (Abb. 3c). Wird dieser Reaktor als Untertagebauwerk vorgesehen, kann das gesamte System passiv betrieben werden. Dagegen ist bei Anwendung von übertage installierten Reaktoren der Einsatz von Pumpen erforderlich, womit bei dieser Variante der passive Charakter des Gesamtsystems nicht mehr erfüllt ist.

Als reaktive Materialien stehen heute in erster Linie 0-valentes Eisen in Form von Eisengranulat und Eisenschwamm sowie Aktivkohle zur Verfügung. Darüber hinaus werden Entwicklungen mit Adsorberharzen und veredelten Harzen, beispielsweise mit Palladium dotierten Harzen, verfolgt (6). Eine interessante Entwicklung ist auch in der Kombination von Aktivkohle und Mikrobiologie zu sehen (7).

Für detaillierte Informationen über den Entwicklungsstand reaktiver Materialien und die bauliche Ausführung RS wird auf die weiterführende Literatur verwiesen (8).

4.      Vorteile und Limitierung der Verfahren

4.1      PT-Verfahren 

Eine vergleichende Betrachtung beider Verfahren führt schnell zu der Erkenntnis, daß das PT-Verfahren seit über 20 Jahren zur LCKW-Sanierung eingesetzt wird und umfangreiche Erfahrungen über diese Technologie vorliegen. PT-Verfahren können grundsätzlich als sichere Verfahren eingestuft werden, mit denen Schadenzentren und Kontaminationsfahnen langfristig saniert und die Schadstoffe unter dem Aspekt der Gefahrenabwehr an der weiteren Ausbreitung im Grundwasser gehindert werden. 

Der Einsatz ist relativ unabhängig von den lokalen Grundwasserverhältnissen, und jahreszeitliche Variationen der Grundwasserfließrichtung können bei sachgemäßer Konzeption des Sanierungsvorhabens sicher beherrscht werden. Zur grundsätzlichen Anwendbarkeit sind jedoch bestimmte Mindest-Durchlässigkeiten der Wasser führenden Sedimente mit kf-Werten von möglichst > 5 x 10 ^-5 m/s erforderlich, da ansonsten eine unproblematische und kontinuierliche Wasserentnahme nicht gewährleistet ist.

Ein nicht zu übersehender Vorteil besteht darin, dass ein sehr großes Spektrum von organischen Inhaltsstoffen behandelt werden kann. Hierbei ist hervorzuheben, dass zur Grundwasseraufbereitung bis vor wenigen Jahren im Wesentlichen nur die Standardverfahren Aktivkohle-Adsorption und Desorption zur Verfügung standen.

Mit diesen Verfahren können jedoch nicht alle chlorierten Verbindungen behandelt werden. In den letzten Jahren wurde das Spektrum der Reinigungstechnologien durch die Verfahren Naßoxidation, Harzadsorption, Flüssig-Flüssig-Extraktion (MPPE) und Elektronenstrahl-Technik (HVEA) ergänzt. Insbesondere bei größeren Schadenfällen und bei Grundwasserschäden mit einem großen Spektrum verschiedener Verbindungen sind diese neuen Entwicklungen interessant.

So werden Harzadsorption und MPPE-Verfahren seit längerer Zeit bei entsprechenden Grundwasserschäden, insbesondere unter Kostengesichtspunkten, mit Erfolg eingesetzt. Mit beiden Technologien sind Halogenorganika, die für die konventionellen Verfahren Aktivkohleadsorption und Desorption als Problemstoffe zu bezeichnen sind, sicher bis unter die behördlich geforderten Einleitegrenzwerte beherrschbar. Derartige Problemstoffe sind beispielsweise 1.2-Dichlorethan, Vinylchlorid und chlorierte Ether. Über das HVEA-Verfahren liegen ermutigende Reinigungsergebnisse von Grundwasser komplexer Organika-Zusammensetzung vor, die eine praktische Umsetzung wahrscheinlich machen. Eine Publikation mit einer vergleichenden Betrachtung dieser Verfahren anhand von praktischen Erfahrungen ist zur Zeit in Vorbereitung (9).

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass auf Grund neuerer Entwicklungsarbeiten auch mikrobiologische Reinigungsverfahren interessant erscheinen. In diesem Zusammenhang wird auf den Einsatz von Ethen als Auxilisiersubstrat zur Dehalogenisierung von LCKW verwiesen (10).

Als nachteilig für PT-Verfahren ist zu bewerten, dass bei Vorliegen von signifikanten LCKW-Mengen in der gesättigten Zone von sehr langen Sanierungszeiträumen auszugehen ist. In diesem Kontext betreut die GCG mehrere Vorhaben, die seit Anfang der 80er Jahre saniert werden und für die z. T. noch von Sanierungszeiträumen von über 10 Jahren auszugehen ist. Bei solchen Konstellationen fallen aufgrund der langen Zeiträume sehr hohe Gesamtbetriebskosten an. Als weitere Nachteile sind das anlagebedingte mögliche Auftreten von Restemmisionen und das Anfallen von beladenen Sorptionsmitteln bzw. von Schadstoffkonzentraten anzusehen. Unter ungünstigen Standortbedingungen können die Grundwasserabsenkungen auch zu Setzungen und damit zu Schäden an Gebäuden und Anlagen führen.

4.2      Reaktive Systeme

Die Erfolg versprechende Anwendbarkeit von RS ist im Vergleich zu dem PT-Maßnahmen in stärkerem Maße an bestimmte Voraussetzungen und Bedingungen geknüpft. Die wichtigsten derartigen Vorbedingungen und Anforderungen sind nachfolgend zusammengestellt:

·                Zugänglichkeit einer gering durchlässigen Schicht bis zu einer Tiefe von ca. 25 m unter Gelände, in die das Vertikalsystem eingebunden werden kann

·                geringe jahreszeitliche Variationen der Grundwasserfließrichtung 

·                Durch Modellierungen ist abzusichern, dass die Vertikalsysteme nicht um -bzw. unterströmt werden

·                Unter Berücksichtigung des LCKW-Spektrums ist sicherzustellen, dass alle LCKW - Einzelstoffe bis unterhalb der zulässigen Abstromwerte abgereinigt werden können. Als kritischere Komponenten gelten cis-1.2- DCE und Vinylchlorid

·                Bei der Planung der Systeme müssen im Hinblick auf die meist unregelmäßige dreidimensionale LCKW-Verteilung im Grundwasserleiter die Aquiferpartien mit prädestinierten LCKW-Migrationsbahnen („LCKW-Röhren“ mit Maximalfracht) bekannt sein, so dass das System auf diese stärksten „LCKW-Migrationskanäle“ ausgelegt werden kann. 

·                Die Langzeitfunktion des Reaktiv-Systems ist sicherzustellen

·                Der erforderliche Platzbedarf zur Installation des Systems muss gegeben sein

Im Gegensatz zu dem PT-Verfahren bestehen in der BRD mit RS derzeit noch keine Langzeiterfahrungen. Die ersten Systeme wurden 1998 installiert und in Betrieb genommen. Da es sich um passiv arbeitende Verfahren handelt, die vom Ansatz eher einer Sicherungs- als eine Sanierungsmaßnahme entsprechen, muss die Funktionsfähigkeit langfristig ausgerichtet sein. Je nach Einzelfall ist hier von Zeiträumen bis zu mehreren Dekaden auszugehen, möglichst ohne dass ein Austausch des reaktiven Materials erforderlich wird.

Grundsätzlich sind negative Auswirkungen auf die Langzeitwirkung in erster Linie durch folgende Prozesse denkbar:

·            Verringerung der Aktivität von 0-valentem Eisen durch Mineralausfällungen. Beispielsweise können höhere Sulfatgehalte des Grundwassers zur Bildung von sulfidischen Mineralien führen, die die Eisenpartikel "umkrusten" und somit die Aktivität der Dehalogenierung reduzieren

·            Verringerung der Durchlässigkeiten des reaktiven Systems durch chemische Ausfällungen oder biologische Prozesse.

Schlussfolgernd sollte vor der Umsetzung von RS abgesichert sein, ob mit funktionsstörenden Prozessen zu rechnen ist. Diese Anforderung setzt eine detaillierte Kenntnis der chemischen Zusammensetzung des Grundwassers und Prognose der wahrscheinlichen Reaktionen von Wasserinhaltsstoffen im RS voraus. 

Vorteilhafte Aspekte von RS bestehen auf Grund der unterbleibenden Entnahme und Aufbereitung des Grundwassers darin, dass zu deren Betrieb keine Energie erforderlich ist. Darüber hinaus wird die Bilanz des Grundwasserhaushaltes nicht gestört, und je nach der Art des reaktiven Materials sind keine mit Schadstoffen beladenen Sorptionsmittel oder Schadstoffkonzentrate zu entsorgen (z.B. bei 0-valentem Eisen). Restemissionen in andere Umweltmedien sind ebenfalls nicht gegeben. Im Hinblick auf die Durchlässigkeiten Wasser führender Sedimente sind RS im Gegensatz zu PT-Maßnahmen auch und gerade bei deutlich geringeren Kf-Werten als 5 * 10 ^-5 m/s einsetzbar.

5.      Kosten

In den letzten Jahren haben betriebswirtschaftliche Aspekte bei der Entscheidung über den Einsatz von "konkurrierenden" Sanierungsverfahren weiter an Bedeutung gewonnen. Dabei sind unter Berücksichtigung der Schätzung möglichst realistischer Sanierungszeiträume insbesondere die mit verschiedenen Techniken verbundenen Betriebskosten zu bewerten.

Da die tatsächlich anfallenden Gesamtkosten immer von den Gegebenheiten eines Einzelfalles abhängen, sind pauschale Aussagen wie „RS ist immer billiger als PT" nicht angebracht. Nachfolgend wird für ein konkretes Sanierungsprojekt auf der Grundlage des Ergebnisses einer Machbarkeitsstudie für ein RS und eines Kostenvergleichs mit einer PT-Massnahme das Ergebnis der vergleichenden Kostenbetrachtung vorgestellt. Dabei handelt es sich mit einer erforderlichen Fördermenge für die PT-Massnahme von 6 m³/h und einer PCE-Konzentration des zu sanierenden Grundwassers von 10 mg/l um eine Konstellation, die bei Sanierungsvorhaben häufiger anzutreffen ist. Die Grundlagen der Kostenberechnungen sind den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen.

Das Resultat der Kostenkalkulation ist in den Abb. 4 und 5 für einem Zeitraum von 10 Jahren veranschaulicht, wobei die Abb. 4 die Kostenentwicklung ohne Kreditfinanzierung /Abschreibung und die Abb. 5 mit Kreditfinanzierung/Abschreibung aufzeigt. 

5.1      Kostenentwicklung ohne Kreditfianzierung/Abschreibung 

Zunächst ist zu beachten, dass die Investitionskosten des RS mit ca. 415 TDM erheblich über den Investitionskosten der PT-Massnahme liegen. Für die PT-Massnahme wurden drei unterschiedliche Varianten gerechnet, die sich im Wesentlichen durch die Art der Grundwasserableitung und den optionalen Einsatz einer Enteisenungsanlage unterscheiden (vergl. Abb. 4).

Im Hinblick auf die zehnjährige Kostenprognose geht aus der Abb. 4 eindeutig hervor, daß sich das RS im Vergleich mit PT durch signifikant geringere Betriebskosten auszeichnet. Unter Bezug auf die nach 10 Jahren eingetretenen Gesamtkosten würden diese für die verschiedenen PT-Varianten zwischen 1.180 und 1.710 TDM liegen. Dagegen würden sich die Gesamtaufwendungen für das RS auf ca. 655 TDM belaufen. Dabei liegt der "Breakeven Point", d.h. die Zeitspanne ab dem das RS günstiger wird als PT, zwischen ca. 2,4 und 3,8 Jahren. Diese Befunde indizieren, dass bei der Kostenbetrachtung ohne Kapitaldienst/Abschreibung die Vorteile des RS für diesen Anwendungsfall offensichtlich sind. 

5.2      Kostenentwicklung mit Kreditfianzierung 

Im Unterschied zu der Abb. 4 ist in der Abb. 5 eine Kreditfinanzierung in Höhe von 6 % bei den vier betrachteten Scenarien berücksichtigt. Das entsprechende Darlehen wird über einen 10-jährigen Zeitraum getilgt. Zusätzlich ist eine ebenfalls über 10 Jahre laufende kalkulatorische lineare Abschreibung berücksichtigt. Diese Modalitäten entsprechen den Kalkulationsgrundlagen, wie sie häufig von den betroffenen Unternehmen  für die Berechnung der Kosten zugrunde gelegt werden. Die Berücksichigung von Entwicklungen, die Zeiträme von mehr als 10 Jahren erfassen, treten bei der praktischen Bearbeitung von Sanierungsprojekten in den Hintergrund. 

Eine theoretisch ebenso denkbare Kreditfinanzierung der Betriebskosten spielt in der Sanierungspraxis ebenso keine große Rolle, so dass in dem vorgestellten Kostenscenario die Abdeckung der Betriebskosten aus den Betriebsmitteln erfolgt. Die Randbedingungen der gewählten Kostenschätzung dürften somit dem in der Praxis am häufigsten anzutreffenden Kostenscenario entsprechen. Da die steuerliche Abschreibung von der jeweiligen spezifischen Situation der Unternehmen abhängt, wurde dieser Einfluss nicht in die Kostenbetrachtung aufgenommen.

Die Einbeziehung des Kapital- und Abschreibungsdienstes führt zu einer erheblichen Verschiebung des „Breakeven Points“ über einen Zeitraum von mindestens 4,3 Jahren gegenüber der teuersten PT-Variante (Enteisenung und Reinjektion). Im Vergleich des RS mit der günstigsten PT-Maßnahme (Reinjektion ohne Enteisenung) resultiert eine Verzögerung des „Breakeven Points“ auf einen Zeitraum außerhalb des Betrachtungszeitraumes und damit von über 10 Jahren. Geht man davon aus, daß nach 10 Jahren die Sanierung noch nicht abgeschlossen wäre, so würde dieser „breakeven point“ unter Berücksichtigung der nach 10 Jahren entfallenden Aufwendungen für den Kapital- und Abschreibungsdienst bei ca. 14 Jahren liegen. Diese Ausführungen verdeutlichen, dass bei Einbeziehung der Kapitalgestehungs- und Abschreibungskosten eine genauer Kostenvergleich des RS- und des PT-Verfahrens sinnvoll ist und die Verfahrensentscheidung im Anwendungsfall davon abhängig sein wird, welche Option der möglichen PT-Verfahren umsetzbar wäre. Als Ergebnis der Kosten-Analyse von mehreren Machbarkeitsstudien deutet sich an, dass bei einem über dem Faktor vier liegenden Investment für das RS gegenüber der PT-Massnahme unter Einbeziehung des Kapital- und Abschreibungsdienstes günstige Optionen der PT-Verfahren auch langfristig Kostenvorteile gegenüber RS besitzen. Im Vordergrund von Entscheidungen über Sanierungsverfahren sollte jedoch immer die kritische Kostenprüfung des Einzelfalles stehen.

6.      Schlussbemerkung

Eine wesentliche Schlußfolgerung lautet, dass das PT-Verfahren vielseitiger einsetzbar ist und vom Standpunkt der Verfahrenssicherheit weniger Risiken beinhaltet. Ein Vorteil des PT-Verfahrens existiert weiterhin in der wesentlich größeren Anpassungsfähigkeit an die Entwicklung des Sanierungsfortschritts. So kann es bei langlaufenden Sanierungsvorhaben betriebswirtschaftlich sinnvoll sein, bei abnehmenden Stoffkonzentrationen im Rohwasser des/der Sanierungsbrunnen eine Optimierung der Reinigungstechnik vorzunehmen. Auf Grund des weitgehend modularen Aufbaus der Aufbereitungsanlagen ist dies in der Regel ohne größere Probleme möglich. Als Beispiel sei auf abnehmende Gehalte an Vinylchlorid hingewiesen. Hier bietet sich bei Einsatz einer Desorptionsanlage der Austausch einer katalytischen Anlage zur Stripluftreinigung durch eine Aktivkohleanlage an.

Auf der Grundlage von bisher geprüften Projekten zeichnet sich ab, dass RS unter Berücksichtigung der Anwendungsvoraussetzungen in 10 - 20 % der LCKW Grundwasserschäden eingesetzt werden könnten. Infolgedessen sind RS nicht als universelle Sanierungsverfahren einzustufen. Bei entsprechenden Vorhaben gilt es vielmehr sorgfältig zu prüfen, ob die in Kap. 3 vorgestellten Voraussetzungen über die geologisch-hydrogeologischen Verhältnisse und die chemische Zusammensetzung des Grundwassers gegeben sind. Bestehen darüber hinaus keine Risiken hinsichtlich der Beeinträchtigung der Aktivität und Durchlässigkeit des reaktiven Materials, kann die Installation von RS gutachterlich befürwortet werden. Dabei eröffnen sich im Hinblick auf die langfristige Kostenentwicklung interessante Perspektiven. Bei der umfassenden Bewertung der Verfahren sollte nicht außer Acht gelassen werden, ob nach Beendigung der Sicherungs-/Sanierungsmaßnahme Aufwendungen für einen gegebenfalls erforderlichen Rückbau des RS zu veranschlagen sind. 

Zum besseren Verständnis der mit RS verbundenen risikorelevanten Prozesse ist eine erhebliche Intensivierung der Forschungsarbeiten erforderlich. Darüber hinaus ist eine aussagekräftige Datendokumentation der in der BRD angelaufenen Projekte zur Beurteilung des Sanierungserfolges zwingend notwendig. Bei Erfüllung dieser Anforderungen werden sich RS in den nächsten Jahren als wichtige und sinnvolle Maßnahmen zur Sanierung von LCKW - Grundwasserschäden entwickeln. 

Im Hinblick auf die Kostensituation sind die hohen Investitionskosten der RS im Vergleich mit PT-Massnahmen ein erheblicher Nachteil, der sich vor allem bei Berücksichtigung der Kapitalgestehungs- und Abschreibungskosten ungünstig auf dieses Verfahren auswirkt. Hier hätten weniger kostenintenisve Installationen der RS eine Verschiebung des „Breakeven Points“ zu Gunsten der RS zur Folge. Ein erheblicher Kostenanteil ist in dem Einbau der reaktiven Materialien durch konventionelle Bautechnik zu sehen. Sollte es gelingen, die Einbaukosten der reaktiven Materialien durch innovative Techniken - unter Sicherstellung der nachweisbaren Funktionsfähigkeit - zu reduzieren, würde dies zu einer starken Kostenreduzierung der RS führen. Entsprechende Techniken, beispielsweise in Form von Injektionsverfahren, befinden sich im Erprobungsstadium. Die weitere Entwicklung bleibt abzuwarten und darf mit Spannung verfolgt werden.

Autor:   Dr. Hans Dieter Stupp

            e-mail: dieter.stupp@dscweb.de

            Artikel publiziert in TerraTech 2/2000

            Literaturverzeichnis

(1)  Grathwohl, P. (1992):

Die molekulare Diffusion als limitierender Faktor

UWSF – Z. Umweltchem. Ökotox. 4 (4), S. 231-236

(2)   Scholz-Muramatsu, H. & Flemming H.-C. (1991):

Unter welchen Milieu-Bedingungen erfolgt ein Abbau leichtflüchtiger chlorierter Kohlenwasserstoffe (LCKW) ?

Wasserkalender 1991, 25. Jahrgang, Hrsg.: R. Wagner, S. 135 – 158

(3)   Edel, H.G. (1997):

Grundwassersanierung – praxisrelevante Techniken und Verfahren

Entsorgungspraxis, Heft 7-8, S. 64-68

(4)   Stupp, H.D. & Eigen, N. (1989):

Hydraulische Verfahren zur Sanierung von kontaminiertem Grundwasser

Haus der Technik, Essen, Tagungsunterlagen des workshops vom 18.10.1989

(5)   Gillham, R.W. & O’Hannesin, S.F. (1994):

Enhanced Degradation of Halogenated Aliphatics by Zero-valent Iron

Ground Water, 32 (6), 958-967

(6)   Schüth, Ch. & Reinhard, M. (1997):

Catalytic hydrodehalogenation of some aromatic compounds using palladium on different support materials

213. ACS-Meeting, April 13-17, San Fancisco, Proceedings, Vol. 37, No. 1, 173-175

 (7)   Werner, P. (1998):

The impact of microbal processes on the efficiency of reactive walls

Groundwater Quality: Remediation and Protection

Proceedings of the GQ’98 Conference held at Tübingen, September 1998,

IAHS Publ. No. 250, pp. 497-500

(8)   Dahmke, A., Beitinger, E. (1998):

Durchströmte Wände – eine kostengünstige Alternative zu hydraulischen Grundwassersanierungsverfahren

Tagungsunterlagen BEW-Seminar der Veranstaltung vom 17.11.1998

(9)   Stupp, H.D. et al. (2000):

Innovative Reinigungsverfahren für mit organischen Stoffen verunreinigte Grundwässer

Publikation in Vorbereitung, Terra Tech, Ausgabe 2000

(10)  Koziollek, P.; Bauer, S.; Bryniok, D. & Knackmuss, H.-J. (1999): 

Arrobes Verfahren zur mikrobiellen Eliminierung von Dichlorethen und Vinylchlorid

In: S. Heiden (Hrsg.): Innovative Techniken der Bodensanierung – Ein Beitrag zur Nachhaltigkeit

Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg – Berlin, S. 137-151