C-Eintrag zur Stimulation der heterotrophen Sulfatreduktion (Reaktionszonen)
Verfahrensbeschreibung
Kontinuierliche oder pulsweise Infiltration von flüssigen organischen Elektronendonatoren und ggf. Nährstoffen in den belasteten Grundwasserleiter mittels temporär gehobenen Grundwassers im geschlossenen System (ohne Sauerstoffzufuhr). Durch ein spezielles Pumpregime wird das mit Corg angereicherte Grundwasser im Aquifer räumlich verteilt. Im Abstrom der Infiltrationspunkte kommt es zur mikrobiellen Sulfatreduktion und Eisensulfidfällung.
Einsatzbereich
sulfat- und metallhaltige Grundwässer; bis zu mehrere Hundert Meter Strombreite (Kostenfaktor)
Behandlungsziel
Verminderung der Konzentration von grundwasserbürtigen Schadstoffen mit Fokus auf Verringerung der Sulfatkonzentration und korrespondierenden Metall(oid-)en
Verfahrensart
Bergbau
Umwelteinflüsse
Zugabe einer flüssigen Kohlenstoffquelle und ggf. Nährstoffe in den Grundwasserstrom
Überwachung
Grundwassermonitoring
Nachsorge
Grundwassermonitoring
Nachbesserung
gut untersuchte Untergrundverhältnisse für optimale Anlagenkonfiguration
Relevante Prozesse
- Induzierung der mikrobiellen heterotrophen Sulfatreduktion;
- folgend Fällung von Metall(iod-)en als Sulfide;
- Aziditätsminderung;
Anwendungsstand
Entwicklungsphase
Zeitaufwand
keine Angabe
Rechtliche Anforderungen
Arbeitsschutz
- TRGS 201, 400, 402, 407, 500, 509, 510, 524, 555, 600, 723, 724, 745/TRBS 3145, 746/TRBS 3146, 800
- DGUV-Regel 101-004 „Kontaminierter Bereiche“, 112-190 "Benutzung von Atemschutzgeräten", 112-195 "Benutzung von Schutzhandschuhen"
- GefStoffV
- Materialienband "Leitfaden zum Arbeitsschutz bei der Altlastenbehandlung" des Freistaates Sachsen
- DIN-Vorschriften der VOB Teil C
Bestehende Patentrechte
Offenlegungsschriften 002005035150A1 (2005); Patent DE102006039141 (2007), DE000010360704 (2007)
Genehmigungsfähigkeit
wasserrechtliche Genehmigung zum Eintrag der Reaktanten erforderlich
Erforderliche Genehmigungen
| Gesetz | Notwendig |
|---|---|
| Abfallrecht | Nein |
| Baurecht | Ja |
| Immissionsschutzrecht | Nein |
| Wasserrecht | Ja |
| Sonstige | u. U. |
Bewertung
Eignungsgrad für Schadstoffe
gut
- Sulfate
- Schwermetalle
- Saures Wasser
- basisches Wasser
bedingt
- Arsen
- Blei
- Cadmium
- Phosphate
- Schwebstoffe mit adsorbierten Schadstoffen
ungeeignet
- Kupfer
- Nickel
- Zink
- Schwefelwasserstoff
Umweltauswirkung
| hoch | mittel | gering | ohne | |
|---|---|---|---|---|
| Transportaufkommen | X | |||
| Grundwasserbelastung | X | |||
| Flächenbedarf | X | |||
| Bodenbelastung | X | |||
| Luftbelastung | X | |||
| Lärmbelastung | X | |||
| Abfallaufkommen | X |
Anforderungen
- Behandlung im anaeroben Grundwasserleiter
- Sulfatbelastung mit stöchiometrisch korrespondierender Metall(oid-)konzentration
Anforderungen an Umwelt
- geringer Flächenbedarf für Bau
- Langzeit-Monitoring
Beispiele weltweit
- einige Pilotvorhaben
- Maasmechelen (Niederlande)
- Monument Valley (USA)
Beispiele in Sachsen
- Ruhlmühle (Glycerininjektion, Eisen- und Sulfatimmobilisierung)
- Skadodamm (Methanol- bzw. Glycerininjektion, Eisen- und Sulfatimmobilisierung)
Leistungsfähigkeit unter sächsischen Bedingungen
- für lokale Grundwasserströme (Hotspots bis zu einigen 100 m Länge)
Vorteile
- geeignet zur Behandlung von Grundwasserströmen
- großes erschließbares Reaktionsvolumen
- keine Entsorgung von Reaktionsprodukten
- Steuerung der Zugabe der reaktiven Stoffe möglich
- geringere Baukosten als reaktive Barrieren
- Temperaturkonstanz (ganzjährige Behandlung möglich)
Nachteile
- höhere Betriebskosten als reaktive Barrieren (Pumpen, Steuerung, Monitoring)
- umfassende hydrogeologische Erkundung des Aquifers vorab
- Überwachung nur punktuell in Zu-, Abstrom, Reaktor (Qualitätskontrolle)
- Reoxidation der gefällten Sulfide unter aeroben Verhältnissen möglich
- weniger effiziente Dosierung der C-Quelle (abh. von Einmischen über Fließweg)
Investitionskosten
- reine Baukosten gering;
- dazu kommen Kosten für Planung, ggf. Grundstückskauf und Genehmigung
Kosten für laufenden Betrieb
- hoch: durch Status des Verfahrens hohe Kosten für Überwachung, Monitoring,
Kosten für Chemikalien
- C-Quelle, ggf. Nährstoffe
Datenstand
13.01.2020
Literatur
- PIRAMID Consortium (2003) Engineering guidelines for the passive remediation of acidic and/or metalliferous mine drainage and similar wastewaters. European Commission 5th Framework RTD Project no. EVK1-CT-1999-000021 "Passive in-situ remediation of acidic mine / industrial drainage". University of Newcastle upon Tyne, Newcastle upon Tyne, UK.
- GTK (2016): Mine Closure Wiki http://wiki.gtk.fi/web/mine-closedure/wiki/-/wiki/Wiki/Permeable+reactive+barrier/pop_up, zuletzt besucht 30.10.2018.
- Henderson AD, Demond AH (2007) Long-Term Performance of Zero-Valent Iron Permeable Reactive Barriers: A Critical Review. Environmental Engineering Science 24:401–423.