SAFIRA. Teilprojekt B 1.3: Entwicklung von gekoppelten in situ-Reaktoren und Optimierung der geochemischen Prozesse im Abstrom von verschiedenen in situ-Reaktor-Systemen Abschlussbericht

The Bitterfeld ground water is contaminated with many different pollutants over a large area. Long-term measures like reactive barriers for purification are required. However, groundwater contaminated with multiple contaminants cannot be purified by a single reactive material; for this reason, the effectivity of combinations of different reactive materials was investigated. Of the combinations investigated, reducing iron and activated carbon connected in series was the most effective: The iron will remove the reducible chlorinated hydrocarbons, while the rest of the contaminants are adsorbed to the activated carbon. Iron and ORC was another interesting option, but the combination of iron and activated carbon was found to be the most favourable option. Until a better method is available, it is recommended to connect iron and activated carbon in parallel for removing contaminant mixtures. Directly behind reactive iron barriers (also when combined with activated carbon), the limiting values of the Freshwater Ordinance for Fe(II) and pH are exceeded. Directly behind ORC reactors, the limiting values for Mg and pH are exceeded. Investigations in the outflow of these reactive materials showed that the high pH values are buffered by contact with the aquifer material to values typical of aquifers, which usually are below the limiting values of the Freshwater Ordinance. However, as the buffer capacity of the soil is exhausted, a zone with a higher pH starts to grow in the aquifer. The growth of this zone depends on the pH and on the aquifer material. Especially in soils as found at Bitterfeld, with a high concentration of organic matter, we find long-term desorption of pollutants from the aquifer materials which will burden the purified water leaving the water treatment system and prohibit its utilization.Der Grundwasserleiter im Raum Bitterfeld ist grossraeumig mit vielen verschiedenen Substanzen kontaminiert. Aufgrund der grossraeumigen Erstreckung kommen nur langfristig kostenguenstige passive Massnahmen wie reaktive Barrieren zur Sanierung in Frage. Grundwasser, das mit mehreren und unterschiedlich reagierenden Stoffen kontaminiert ist, kann jedoch nicht mit Hilfe eines einzelnen reaktiven Materials gereinigt werden, daher wurde die Effektivitaet von Kombinationen unterschiedlicher reaktiver Materialien zur Sanierung untersucht. Von den untersuchten Kombinationen erwies sich die Hintereinanderschaltung von reduzierendem Eisen und Aktivkohle als besonders effektiv. Reduzierbare chlorierte Kohlenwasserstoffe werden im Eisen entfernt, die verbleibenden Kontaminanten adsorbieren auf der Aktivkohle. Auch die Hintereinanderschaltung von Eisen und Sauerstoff abgebenden ORC, in denen ein aerober mikrobieller Abbau statt findet, ist zur Entfernung von Mischkontaminationen geeignet. Eine Kostenschaetzung zeigt, dass die Kombination von Eisen und Aktivkohle in Abhaengigkeit von der Zusammensetzung der Kontamination guenstiger als Aktivkohle allein sein kann und generell guenstiger als die Kombination von Eisen und ORC ist. Ohne ein guenstigeres Verfahren zum Einbringen von Sauerstoff in den Aquifer wird die Hintereinanderschaltung von Eisen und Aktivkohle zur Sanierung von Mischkontaminationen empfohlen. Im direkten Abstrom von reaktiven Eisenbarrieren (auch in Kombination mit Aktivkohle) sind die Grenzwerte fuer Fe(II) und pH entsprechend der Trinkwasserverordnung ueberschritten. Im Abstrom von ORC-Reaktoren werden die zulaessigen Werte fuer Mg und pH ueberschritten. Untersuchungen im Abstrom dieser reaktiven Materialien zeigen, dass die hohen pH-Werte durch den Kontakt mit dem Aquifermaterial auf Aquifer-typische Werte gepuffert werden, die ueblicherweise unter den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung liegen. Mit Erschoepfen der Pufferkapazitaet des Bodens breitet sich jedoch eine Zone mit erhoehtem pH-Wert im Aquifer aus. Die Geschwindigkeit dieser Ausbreitung haengt vom pH-Wert und dem Aquifermaterial ab. Gerade fuer sehr Organik reiche Boeden wie in Bitterfeld wird auch eine lange anhaltende Desorption von Schadstoffen aus dem Aquifermaterial beobachtet, durch die das saubere Wasser, das die Sanierungsanlage verlaesst, wieder mit Schadstoffen beladen wird, was zu einer anhaltenden Nutzungseinschraenkung fuehrt. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F03B632+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman