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Verfahrenskombinationen

3 Grundlagen und prinzipielle Wirkungsweise der Verfahren

3.4 Verfahrenskombinationen

3.4.1 Hydraulisch/Pneumatische Verfahren

Da häufig sowohl der gesättigte als auch der ungesättigte Bereich maßgeblich verunreinigt sind, ergeben sich Sanierungsmaßnahmen beider Kompartimente als notwendig. Hierfür bietet es sich an, pneumatische und hydraulische Maßnahmen zu kombinieren.

Nachfolgend sind typische Kombinationen angeführt.

Bodenluftabsaugung und Grundwasserentnahme an getrennten Brunnen

Für die Anwendung von pneumatischen Verfahren, z. B. der Bodenluftabsaugung, haben hy-draulische Maßnahmen eine positive Wechselwirkung. Bei Bodenluftabsaugungen in der Nä-he des Grundwasserspiegels tritt eine Aufhöhung der GrundwasseroberfläcNä-he und eine Ver-ringerung des Luftraumvolumens ein. Bei gleichzeitigem Betrieb einer Grundwasserentnahme kann diese Aufhöhung kompensiert oder sogar ein Absenktrichter erzeugt werden. Nach DVWK 1991 ist die Sanierung eines belasteten Bereiches mittels Bodenluftabsaugung für leichtflüchtige Stoffe effektiver als eine hydraulische Sanierung, da in der Gasphase eine hö-here Mobilität der Substanzen vorliegt. Das Verfahrensprinzip einer Bodenluftabsaugung mit begleitender Grundwassererfassung ist in Abb. 3.4-1 dargestellt.

Bodenluftabsaugung und Grundwasserentnahme aus Kombinationsbrunnen

Bei geeignetem Ausbau (Filterstrecken bis oberhalb der Grundwasseroberfläche; luftdichter Ausbau nach oben) kann ein Brunnen kombiniert zur Grundwasserentnahme und Boden-luftabsaugung genutzt werden. Häufig werden vorhandene Brunnen oder Grundwassermeß-stellen entsprechend umgerüstet.

Abb. 3.4-1 Kombination der Bodenluftabsaugung mit einer Grundwasserspiegelabsenkung

Wellpoint-Verfahren

Das Wellpoint-Verfahren ist gekennzeichnet durch eine kombinierte Absaugung von Luft und Wasser über einen geeignet ausgebauten Brunnen mittels einer Vakuumpumpe (DVWK 98, 1991). Das Verfahren wurde ursprünglich als Vakuumentwässerungsverfahren zur Entwässe-rung von Baugruben eingesetzt und wird bevorzugt bei feinkörnigen Böden angewandt. (Dort wird der Begriff "Wellpoint" jedoch nach (HERTH, ARNDTS, 1984) abweichend definiert.) Der Einsatzbereich liegt im Bereich des Grundwasserspiegels bzw. Kapillarsaumes, der bei

rein pneumatischen oder hydraulischen Verfahren kaum gezielt erfaßt werden kann. Das Ver-fahrensprinzip ist in Abb. 4.3-2 (Kapitel 4.3.1) dargestellt. Besondere Anwendungsgrenzen sind (in Anlehnung an DVWK 98, 1991):

• Der Flurabstand darf nur gering sein, um eine Vakuumentwässerung überhaupt zu er-möglichen.

• Der Schwankungsbereich des Grundwasserstandes sollte gering und gut bekannt sein.

UVB-Verfahren und Bodenluftabsaugung

Das Verfahren des Unterdruckverdampferbrunnens kann ohne weiteres mit einer Boden-luftabsaugung kombiniert werden, da im Bereich der oberen Filterstrecke ohnehin im Brunnen ein Vakuum angelegt wird. Hierzu muß die Filterstrecke über dem sich beim Betrieb einstel-lenden Grundwasserstand hinaus nach oben verlängert sein.

3.4.2 Hydraulische und Einkapselungsverfahren

Ein umfangreiches Einsatzgebiet hydraulischer Verfahren bei Untergrundsanierungsmaßnah-men liegt bei der Kombination mit unterirdischen Absperrungen und Einkapselung von Berei-chen mit künstliBerei-chen Dichtungen und Dichtwänden.

Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß eine mögliche natürliche oder erfolgte künstliche Abdichtung einer Schadstoffablagerung oder einer möglichen Verunreinigungsquelle für Un-tergrund und Grundwasser (Lagerflächen, Tanks, Industriegelände u. a.) nicht vollständig dicht ist oder mit der Zeit undicht wird. Insofern muß neben laufenden Überwachungsmaß-nahmen meist noch eine zusätzliche Gefährdungsabsicherung durch begleitende MaßÜberwachungsmaß-nahmen stattfinden. Häufig werden aber auch zusätzliche künstliche Abschirmungen als unterstützen-de Ergänzungen im Rahmen von hydraulischen Sanierungen vorgenommen.

Nachfolgend sollen daher in kurzer Form beispielhaft einige derart kombinierte Verfahrens-möglichkeiten dargestellt werden, ohne daß damit ein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben werden kann.

3.4.2.1 Hydraulische Sicherung einer vollständigen Abkapselung bzw. Ab-schirmung

Typischer Fall ist eine Altablagerung oder auch eine noch betriebene Deponie, bei der ange-nommen werden kann, daß sie gegen umgebenden Untergrund und Grundwasser durch unter-irdische Dichtwände vollständig abgekapselt ist (Abb. 3.4-2). Hier ist grundsätzlich innerhalb der Einkapselung durch Entnahmeanlagen (Brunnen oder Rigolen) für eine dauernde Absen-kung des Wasserstandes gegenüber dem außen anstehenden Grundwasser zu sorgen, damit bei Undichtigkeiten nur ein Zusickern aber kein Wasseraustritt möglich ist.

Dieser Fall ist besonders von Bedeutung, wenn die eingekapselte Anlage nicht gegen eine dichte Grundwasserleitersohle sondern über eine annehmbar weitgehend dichte und im Abla-gerungsbereich überall ausreichend vorliegende (oder vermutete) Zwischenschicht im Unter-grund von unten abgeschirmt ist (Abb. 3.4-3).

Abb. 3.4-2 Wasserstandsabsenkung mit Brunnen innerhalb einer vollständigen Abkapselung (nach KOBUS, RINNERT, 1983)

Abb. 3.4-3 Wasserstandsabsenkung innerhalb einer Abkapselung zur Verhinderung einer Aus-sickerung über eine schwach durchlässige Zwischenschicht, Schemaskizze (nach KOBUS, RIN-NERT, 1983)

3.4.2.2 Hydraulische Sicherung einer Teilabkapselung bzw. Abschirmung

Auch der Fall der Teilabkapselung eines kritischen Standortes ist vielfach üblich, wenn dabei beispielsweise eine Durchströmung dieses Bereiches und eine vollständige Erfassung eines starken, möglicherweise verunreinigten Grundwasserabstromes verhindert werden kann.

Am praktischen Beispielfall einer Altablagerung wurde eine hydraulische Sicherung gegen abströmendes verunreinigtes Grundwasser mit einem Einzelbrunnen ohne und mit unter-schiedlicher Teilabkapselungen untersucht. In Abb. 3.4-4 sind drei Varianten mit Angabe der jeweils notwendigen dauernden Abpumprate des Brunnens dargestellt. Man erkennt daraus sehr gut die Wirksamkeit einer kombinierten Vorgehensweise. Allerdings muß hier angemerkt werden, daß eine Standardisierung solcher kombinierten Verfahrensweisen nahezu unmöglich ist, weil günstige Vorgehensweisen weitgehend von den örtlichen Verhältnissen abhängen.

3.4.3 Hydraulische und chemisch/biologische Verfahren

Schon in Abschnitt 3.2.2.4 wurde auf die häufig zusätzlich im Untergrund zustande kommen-den chemisch/biologischen Sanierungseffekte und ihre mögliche Beeinflussung im Rahmen hydraulischer Maßnahmen hingewiesen. Es liegt nahe, daß, in Kombination mit hydraulischen Maßnahmen, auch eine gezielte Steuerung von chemisch/biologischen Reaktionen im Grund-wasser möglich ist und sinnvollerweise auch vielfach angewandt wird. Häufig dienen sogar die hydraulischen Maßnahmen hauptsächlich zur Ingangsetzung und dauernden Aufrechter-haltung derartiger in-situ Sanierungen. So kann ein notwendiger Stoff für eine chemische Re-aktion im verunreinigten Grundwasserbereich oder auch ein Nährstoff zur Anregung biologi-scher Aktivitäten (z. B. Sauerstoff in irgendwelcher Form) durch hydraulische Spülungsmaß-nahmen zugeführt werden.

Beispielhaft hierfür ist in Abb. 3.4-5 die Schemaskizze eines praktisch durchgeführten Sanie-rungsfalles von Kohlenwasserstoffverunreinigungen im Untergrund wiedergegeben. Dabei wurde über Infiltrationsbrunnen im Untergrund mit Nitrat angereichertes Wasser infiltriert, aus dem im Verunreinigungsbereich durch mikrobielle biochemische Umsetzung Sauerstoff für aeroben Schadstoffabbau genutzt wurde. Im Abstrom der Verunreinigung wurde das Was-ser zur Rückführung in den Kreislauf wieder abgepumpt und aufbereitet. Zur Begrenzung der Ausdehnung der unterirdischen Spülmaßnahme wurden in diesem Fall oberhalb der Brunnen zur Spülinfiltration noch zusätzliche Infiltrationsbrunnen mit Einleitung reinen Wassers be-trieben, deren Abstrom den Sanierungsbereich umströmte und so einen Schutz gegen abflie-ßendes verunreinigtes Wasser bewirkte.

Auch bei diesen Kombinationsverfahren muß hier auf eine weitere Beschreibung wegen der Vielfalt der Möglichkeiten verzichtet werden. Ausführliche Hinweise zu biologischen in-situ Maßnahmen finden sich außerdem in (LfU, 1991a).

Abb. 3.4-4 Erforderliche Entnahme aus einem Abschöpfbrunnen bei unterschiedlicher Teilab-kapselung einer Deponie gegen Durchströmen des Grundwassers (nach ZENZ, ZIPFEL, 1990)

Abb. 3.4-5 Betrieb einer kombinierten hydraulisch-biologischen Untergrundsanierung (nach BATTERMANN, WERNER, 1984)