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Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung:

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Entwicklung einer weitergehenden Grundwassersanierungstechnologie zur Abreinigung von anthropogenen chlorierten Kohlenwasserstoffen hoher Dichte (CKW) durch Alkoholinjektion
Projektleiter:Jürgen Braun, Ph.D.
Stellvertreter:Dr.-Ing. Hans-Peter Koschitzky, AD
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dr.-Ing. Philipp Greiner
Dipl.-Ing.(FH) Johannes Schnieders
Dipl.-Ing.(FH) Oliver Trötschler
Dr. rer.nat. Karolin Weber, M.Sc.
Projektdauer:1.1.2001 - 31.12.2004
Finanzierung:Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektpartner:Institut für Hydromechanik der Universität Karlsruhe (IfH)
Kommentar:

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt:
In-Situ Sanierungstechnologien

Publikationen: Link

Zusammenfassung:

Ziel dieses Projektes ist es, eine innovative In-situ-Sanierungstechnologie zu entwickeln, um CKWs effizient aus der gesättigten Bodenzone zu entfernen. Durch gezielte Injektion mittels eines Grundwasserzirkulationsbrunnens (GZB) soll ein Alkoholcocktail in den Boden injiziert werden und den kontaminierten Bereich durchströmen, so dass der Schadstoff durch Solubilisierung und kontrollierte Mobilisierung anschließend aus dem Grundwasserleiter entfernt werden kann.

Das Institut für Hydromechanik der Universität Karlsruhe (IfH) beschäftigt sich dabei mit der "Hydraulischen Steuerung der gezielten Alkoholinjektionen" mittels eines Grundwasserzirkulationsbrunnens. Am Institut für Wasserbau der Universität Stuttgart wird die "Solubilisierung und kontrollierte Mobilisierung von CKW" untersucht.

Basierend auf verschiedenskaligen Versuchen und mit Unterstützung numerischer Simulationen soll eine effiziente Sanierungstechnologie entwickelt werden.

In Batch- und Säulenversuchen wurde ein geeigneter Alkholcocktail ausgewählt und sein Verhalten im Boden und sowie in Bezug auf den Schadstoff untersucht. Rinnen- und großskalige Behälterversuche dienten dazu das hydraulische System während der Alkoholspülung weiter zu erforschen, um die Sanierungsdauer abzuschätzen zu können. Die verschiedenskaligen Versuche dieten zudem der Weiterentwicklung von Partitioning Tracer Tests (PTT) zur Detektion von DNAPL Schadensherden.

Die aus den Versuchen gewonnen Daten wurden zur Weiterentwicklung des numerischen Modells MUFTE (Multiphase Flow, Transport and Energy Model – Unstructured Grid) verwendet. Dabei wurden Gleichungen für die relevanten Einflussparameter des 2-Phasen / 4- Komponenten-Gemisches abgeleitet (Dichte-, Viskositätsänderung, Phasenübergänge und Änderung der Grenzflächenspannung), die in das numerische Modell implementiert wurden.

Ferner wurde einem Großversuch im VEGAS-Blockmodell (Länge: 9 m, Breite: 6 m, Höhe: 4,5 m) durchgeführt. Hierbei wurden in einem Bereich von ca. 1,5 m * 0,7 m* 0,9 m (L*B*H) 15,36 kg (= 9,5 l) PCE eingebracht. Bei einer Porosität von 0,33 ergab dies eine mittlere Schadstoffsättigung von 3% des Porenraums. Durch den Schadensherd wurde ein Grundwasserzirkulationsbrunnen (GZB) gerammt. Über diesen GZB wurde zunächst ein Alkoholcocktail, bestehend aus 54% 2-Propanol, 23% Wasser und 23% 1-Hexanol, mit einer Pumprate von 540 l/h über 8 Stunden zugegeben. Anschließend wurde eine Wasser / Propanol Mischung mit einer Pumprate von 330 l/h über 6 Stunden zugegeben, bevor 12 Stunden lang mit der selben Pumprate Wasser in das Blockmodell injiziert wurde. Die Versuchsdauer betrug insgesamt 26 Stunden. Durch diese Alkoholspülung konnte der Schadstoff PCE innerhalb kurzer Zeit sicher und effizient aus dem künstlichen Aquifer entfernt werden.

Der nächste Schritt ist die Übertragung der gewonnen Kenntnisse auf einen realen Schadensfall (Pilotprojekt).

Eine detailiertere Projektbeschreibung finden Sie hier.