Pump and Treat (1)

Pump & Treat (Ex-situ-Technologie)

- kontaminiertes Grundwasser wird durch Pumpen gehoben und ex situ behandelt

- große Flexibilität hinsichtlich der anzuwendenden Behandlungsverfahren

- erheblicher Energie- und Installationsaufwand

- kritisch sind in Phase vorliegende und im Aquifermaterial sorbierte Schadstoffe

Pump & Treat (1) zur Grundwassersanierung

Nach dem „Pump & Treat“ – Prinzip arbeitet heute die Mehrzahl der in Nordamerika und

Europa befindlichen Grundwasserreinigungsanlagen.

Abstromreinigung – keine Quellensanierung

Soil flushing (Kreislaufverfahren)

Spülung des Aquifers mit Tensiden, Mikroemulsionen oder Kosolvenzien

mit dem Ziel der Schadstoffmobilisierung und Extraktion

Kreislaufprinzip beim Einbringen von Adsorbenzien (Aktivkohle, Huminstoffe)

und Reagenzien bzw. Katalysatoren Transportproblem !

für Quellensanierung durchaus interessant, aber kostenintensiv

Regenerierung

Pump & Treat (2) zur Grundwassersanierung

Standort-, Schadstoff-, Quellen- und

Prozesscharakterisierung

Eine umfassende Standortcharakterisierung, d.h. eine

Abschätzung des Typs, der Ausdehnung und der

Quellencharakterisierung zusammen mit einer

Arbeitshypothese zur Schadstoffquelle, ist eine wichtige

Voraussetzung, um

1. die Anwendbarkeit von P&T nachzuweisen und

2. realistische Sanierungsziele zu erreichen.

Verständnis

Prozeßskalen

Zeitskalen: Lösungsprozesse

Prozeßskalen

Wenn man Prozesse beschreibt, muß man die

räumliche und zeitliche Skala angeben!

Standort-Skala

Bohrkern-Skala

Poren-Skala

Sub-Poren-Skala

2 Typen von Lösungsprozessen?

HÜ5: Task 9

Verständnis

Prozeßskalen

Zeitskalen: Lösungsprozesse

9

P&T-Zeitskalen:

Auflösung von NAPL-Pools

11

Pore-Volume-Konzept zur Abschätzung von Clean-up-Zeiten

effP VV

12

PVv

Lt

x

upclean

VP

VNAPL

L

vx vx

PV – Anzahl der notwendigen Porenvolumina zur Pool-Auflösung

Notwendige Zeit zur Pool-Auflösung:

HÜ 5: Task 6, 7!

TCE

wC max,

TCE

Annahme: Verteilungsgleichgewicht: Wasserphase - NAPL!

P&T:

Problematik (1)

Capture zone -Konzept

bekannt: Pump and Treat als hydraulisches Sicherungsmassnahme

Capture Zone (= Einfangzone)

Wichtig: Steady-State zwischen einfliessenden und abgepumpten GW !

Auf welchen Bahnen werden Benzen-Teilchen transportiert ?

Gegeben ist der Isohypsen-Plan (Linien mit gleichem hydraulischen Potenzial).

A) Capture Zone B) Isohypsen-Plan

LERNMODUL 3

Aufgabe: Dimensionierung einer P&T-Sanierungsmaßnahme A) Lage des Pumpbrunnes (X,Y) und B) Pumpleistung Q

Was heißt Dimensionierung ?

1. Einfangbreite P = Y-Koordinate, 2. X-Koordinate und 3.Pumpleistung in

Abhängigkeit der hydraulischen Eigenschaften des Aquifers, der Geometrie

der Schadstofffahne und Testfeldes bestimmen!

Wollen einfache Dimensionierung durchführen ! Bedingung: Qb = QAquifer

Pumpbrunnen mit

Pumprate Q

P = Q/Ti

Formeln zur Berechnung der Capture-Zone-Grenzlinie

Einfangsbreite = P

Wenn man Pumprate QB = PTi wählt, dann wird

Wasservolumen innerhalb der neutralen Kurve (Grenzlinie)

abgepumpt !

x

y

Q

yiT

B

arctan12

1

P = Q/Ti

Implizite, tranzendente Glg. für neutrale Kurve

HÜ 6: Task 24 (EXCEL)

Dimensionierung einer single-well P&T: A) Lage des Pumpbrunnes (X,Y) und B) Pumpleistung Q

0. Prozeßverständnis (Heft 2, S. 13)

1. Einfangbreite P = Y-Koordinate (Heft 1, S. 90)

2. X-Koordinate und

3. Pumpleistung (ÜA 24)

In Abhängigkeit der hydraulischen Eigenschaften des Aquifers, der

Geometrie der Schadstofffahne und Testfeldes bestimmen!

Wollen einfache Dimensionierung durchführen !

Problem: Heterogenität

Für alle in situ Sanierungsmethoden

stellt heterogener Aquifer ein

Herausforderung dar!

Heterogenität am Safira-Standort Zeitz

Pump and Treat – Simulation:

Heterogener Aquifer

100m

100m

B) Isohypsen-Plan A) Capture Zone

Bevor Sie P&T anwenden können,

müssen Sie sich an den

Ablaufplan einer Sanierung

erinnern !

verschiedene PHASEN einer Sanierung

1. Phase: Bestandsaufnahme Historie des Schadens (Verursacher ?)

Schadstoffe, Quelle ?

2. Phase: Untersuchungsphase Sanierungsziele, nationale + europäische Gesetze

vorangegangene Untersuchungen

Welche zusätzlichen Untersuchungen (Kosten!)

sind notwendig ?

Detaillierte Untersuchungen, chem. Analysen

Risikoanalyse: Schutzgüter ?

ÜA: Lokalisierung einer

TCE-Schadensquelle

Wichtig: Grundwasserströmungsrichtung

Hydraulisches Dreieck

N

TCE-Schadensfall: - 3 Pegel beprobt

SAFZeitz01/98

SAFZeitz02/98

SAFZeitz03/98

Frage: Wo vermuten Sie

dieTCE-Quelle ?

NW

W

O

2. Schicht

TCE wird entlang bevorzugter Strohmbahnen (Kies) transportiert!

P&T-Seminar 11.1.2013

Sanierungsziel: < 10mg/l TCE

Abnahme der Konzentration

im Pumpbrunnen

nach 50 Tagen

Frage: Ist Sanierungsziel erreicht ?

Antwort: nächstes Seminar am 16.1 nach HÜ5!

P&T-Seminar 11.1.2013

Dimensionierung einer single-well P&T: A) Lage des Pumpbrunnes (X,Y) und B) Pumpleistung Q

0. Prozeßverständnis

1. Einfangbreite P = Y-Koordinate

2. X-Koordinate und

3. Pumpleistung (ÜA 24), (Heft 2, 13), Demo-EXCEL file

In Abhängigkeit der hydraulischen Eigenschaften des Aquifers, der

Geometrie der Schadstofffahne und Testfeldes bestimmen!

Wollen einfache Dimensionierung durchführen !

P&T-Seminar 11.1.2013

Bedingungen:

my

mxx

g

gs

502

100

Heft 3, S.25

Demo-EXCEL file

P&T-Seminar 11.1.2013

Übungsaufgaben 1. Lsg der impliziten Glg (EXCEL: Iteration)

2. Lsg der expliziten x-Glg

P&T-Seminar 11.1.2013

1. Lsg der impliziten Glg (EXCEL: Iteration)

P&T-Seminar 11.1.2013

Diagramme für Multi-Brunnen-P&T

Wähle Breite P Bestimme Pumprate QB der einzelnen Brunnen

für Aquiferparameter Bu (Beachte u = q!) ÜA 29!

P&T-Seminar 11.1.2013

29

P&T-Seminar 11.1.2013

Dimensionierung einer Multi-well P&T:

A) optimale Lage der Pumpbrunnen (X,Y) B) Pumpleistung Q

In Abhängigkeit der hydraulischen Eigenschaften des Aquifers, der

Geometrie der Schadstofffahne und Testfeldes bestimmen!

ÜA 29: Dimensionierung 4-Brunnen-Gallerie !

P&T-Seminar 11.1.2013

Dimensionierung einer Multi-well P&T:

Optimal distance between 2 wells:

Neutral Curve:

Scheitelpunkt Xs: dy/dx = 0

Dimensionierung einer Multi-well P&T:

ÜA 29 an Tafel vorrechnen!