Bild von Institut mit Institutslogo
homeicon uni sucheicon suche siteicon sitemap kontakticon kontakt
unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung: Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS)

englishicon Druckansicht
 
Feste Wärmequellen im Grundwasser - F & E SERDP - USA
Projektleiter:Dr.-Ing. Hans-Peter Koschitzky, AD
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dr.-Ing. Uwe Hiester
Projektdauer:1.6.2005 - 30.6.2008
Finanzierung:SERDP USA, Strategic Environment Research and Development Program, Project ER-1423
Projektpartner:
Anschlussprojekt von: Technologieentwicklung zur thermischen In-situ-Sanierung gering durchlässiger Böden (THERIS)
Kommentar:

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt:
In-Situ Sanierungstechnologien

Publikationen: Link

Zusammenfassung:

Aufbauend auf den Erkenntnissen im F&E Projekt THERIS und dem erfolgreichen Einsatz dieses thermischen In-situ-Sanierungsverfahrens in der Praxis bei der Sanierung der ungesättigten Bodenzone, wurden durch das SERDP-Projekt die Grundlagen geschaffen für den Einsatz „Fester Wärmequellen“ (elektrisch betrieben Heizelemente) zur thermischen Sanierung der gesättigten Bodenzone (Grundwasserleiter).

Hierzu wurden Experimente auf kleiner und technischer Skala (u.a. Küvetten- und Großbehälterexperimente) aber auch begleitende numerischer Simulationen (durch den Projektpartner aus USA) durchgeführt, die u.a. zu einem guten Verständnis der Prozesse führten. Für die Untersuchungen im Technikumsmaßstab wurden zwei VEGAS-Großbehälter in Anlehnung an frühere Untersuchungen (THERIS) mit einer ungesättigten und gesättigten Bodenzone aufgebaut. Der Aufbau realisierte einen zweischichtigen, gespannten, mitteldurch-lässigen Aquifer (kf ~ 10-6 bis 10-5 m/s), der von einer gut durchlässigen ungesättigten Zone überlagert wurde. Für die Sanierungsuntersuchungen wurden definierte Schadstoffquellen von Tetrachlorethen (PCE) eingebracht. Durch die Untersuchungen wurden die Sanierungsrandbedingungen und -möglichkeiten quantifiziert.

Es wurde gezeigt, dass mit festen Wärmequellen eine gesättigte, gering durchlässige Schicht (Aquitard) effizient gereinigt werden kann, wenn der infolge der Erwärmung in situ erzeugte Dampfraum so gestaltet wird, dass der Schadstoffherd von außen nach innen aufgeheizt wird und dieser Bereich von der Bodenluftabsaugung erfasst wird.

Zudem sollte ein besonderes Augenmerk auf eine angemessen hohe Energiedichte, z.B. mind. 8 kW je m³ behandelten Bodens gelegt werden. Je zügiger die Erwärmung erfolgt, umso gesicherter erfolgt der gasförmige Schadstofftransport. Befindet sich der Schadensherd allerdings vor der Dampffront, kann es zu einer unerwünschten Verfrachtung der auskondensierenden, flüssigen Schadstoffe durch die Kumulation des kondensierten Schadstoffs an der Dampffront kommen. Die organische Phase wird dann von der Dampffront verdrängt, anstatt den Schadstoff zu verdampfen. Über die Bodenluftabsaugung kann dann nicht mehr zwangsläufig eine effiziente Reinigung gewährleistet werden. Allerdings wurde dieser Effekt unter den Randbedingungen im technischen Maßstab nur in geringem Maße beobachtet. Bei Feldanwendungen ist zudem zu beachten, dass der thermisch zu sanierende Bereich deutlich größer ist und Effekte am Rand des Sanierungsbereichs daher einen geringeren Einfluss auf den gesamten Sanierungserfolg haben. Wichtig sind daher die Planung der Randlage der Heizelemente und die zügige Erwärmung des Bereichs außerhalb der eigentlichen Schadensquelle.

Insgesamt zeigten die Untersuchungen, dass ein Einsatz fester Wärmequellen zur Quellensanierung in der gesättigten Zone vielversprechend sein kann.