DE10310508A1

DE10310508A1 - Seifenbarrieren im Grundwasserleiter zum reduktiven Abbau unerwünschter oxidierender Stoffe

Info

Publication number: DE10310508A1
Application number: DE2003110508
Authority: DE
Inventors: Franz Dietrich Oeste
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-03-08
Publication date: 2004-10-14

Abstract

Seifebarrieren im Grundwasserleiter zum reduktiven Abbau unerwünschter oxidierender Stoffe im Grundwasserleiter. Dabei handelt es sich um wasserunlösliche permeable Barrieren im Grundwasserleiter gegen die Ausbreitung von unerwünschten oxidierenden Stoffen im Grundwasser. Die Barrieren eignen sich insbesondere gegen die Ausbreitung von Nitrat, Nitrit, Sulfat, Nitroaromaten und sonstige nitroorganische Verbindungen sowie HKW. Bevorzugte Seifen, die für diesen Zweck eingesetzt werden, sind Erdalkaliseifen.

Description

Seifebarrieren im Grundwasserleiter zum reduktiven Abbau unerwünschter oxidierender Stoffe im Grundwasserleiter. Dabei handelt es sich um wasserunlösliche permeable Barrieren im Grundwasserleiter gegen die Ausbreitung von unerwünschten oxidierenden Stoffen im Grundwasser. Die Barrieren eignen sich insbesondere gegen die Ausbreitung von Nitrat, Nitrit, Sulfat, Nitroaromaten und sonstige nitroorganische Verbindungen sowie HKW. Bevorzugte Seifen, die für diesen Zweck eingesetzt werden sind Erdalkaliseifen. Diese Patentanmeldung ist Zusatz zu Patentanmeldung DE 103 02 902.8 .
Seifen gehören in die Gruppe der Tenside. Tenside sind Stoffe, die über ein negativ oder positiv polarisierten Molekülteil verfügen, der in oder an einem unpolaren Molekülrest gebunden ist. Seifen, das sind die Salze der Fettsäuren, gehören zur Gruppe der anionischen Tenside. In der Patentanmeldung DE 196 08 818 werden Barrieren im Grundwasserleiter aus anionischen Tensiden beschrieben, die mindestens ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Eisen, Mangan und Aluminium enthalten.
In der gleichen Patentanmeldung werden auch Barrieren im Grundwasserleiter aus anionischen Tensiden beschrieben, die mindestens ein oder mehrere Stoffe aus der Gruppe Ocker, Aluminiumhydroxid und Huminstoff enthalten.
In der Patentanmeldung DE 102 14 022 werden Barrieren aus Kalkseife und Huminstoff im Grundwasserleiter und ihre Anwendung als Kombinationsbarriere beschrieben, von denen eine Barriere Rost oder Schwefel-Eisen-Verbindungen enthält und eine andere Barriere Kalkseife und Calciumhuminat enthält.
Die oben genannten Barrieren und Barrierekombinationen erfordern zu ihrer Herstellung und Unterhaltung im oxidierenden Grundwasserleiter in der Regel außer dem Zusatz von Seifenlösung einen zumindest einmaligen oder wiederholten Zusatz weiterer Stoffe in das Grundwasser, die darin nicht enthalten sind und die das Grundwasser nachhaltig verändern können: nämlich z. B. die Kationen von Aluminium, Eisen, Alkalien und die betreffenden Anionen wie z. B. Chlorid und Sulfat.
Überraschend wurde hier gefunden, daß an reinen Seifenbarrieren, zu deren Aufbau ausschließlich die im oxidierenden Grundwasserstrom vorhandenen Erdalkaliionen genutzt worden sind, ein effizienter Abbau von oxidierenden Schadstoffen, wie z. B. Nitrat, Nitrit, Sulfat, Nitroaromaten und sonstige nitroorganische Verbindungen sowie halogenorganischen Stoffen geschehen kann. Es ist dazu nicht erforderlich, daß die ausgefällte Seifenbarriere zusätzlich einen oder mehreren Stoffe aus den Gruppen Ocker, Braunstein, Aluminiumhydroxid, Huminstoff, Eisensulfid oder Pyrit enthält.
Dies hat den besonderen Vorteil, daß zu ihrer Herstellung außer dem Zusatz von Alkaliseife zum belasteten Grundwasserstrom keine weiteren Zusätze zum Grundwasser notwendig sind, weil in allen natürlichen Grundwässern mindestens die Erdalkalien Calcium und Magnesium enthalten sind. Nur dort, wo der natürliche Erdalkaliengehalt sehr niedrig ist, ist es notwendig, Erdalkalien zuzusetzen.
Der Zusatz von Alkaliseife zum Grundwasser geschieht als verdünnte Lösung nach einem oder mehreren der an und für sich bekannten Verfahren zur Infiltration oder Injektion von Flüssigkeiten in den Grundwasserleiter.
Falls zusätzlicher Erdalkalizusatz zum Aufbau der Barriere notwendig erscheint, geschieht der Zusatz vorzugsweise als verdünnte Erdalkalisalzlösung und zwar vorzugsweise intervallweise alternierend mit dem Zusatz von Alkaliseifenlösung, damit die Fällung der Erdalkaliseife erst im Grundwasserleiter geschieht und nicht in den Infiltrations- bzw. Injektionsvorrichtungen.
Gehalte des Grundwassers an anderen Kationen außer den Erdalkalien, die ebenfalls schwerlösliche Seifen bilden, stört nicht. Das sind im wesentlichen die Kationen Aluminium, Eisen und Mangan. Geringe Anteile von Eisenseife und/oder Manganseife in der Erdalkaliseifenbarriere stören nicht, sie sind sogar förderlich für die Ausbildung der sulfatreduzierenden bis methanogenen Mikrobiologie, die für die Abbaureaktion der oxidierenden Schadstoffe notwendig ist.
Ein Erdalkalienseifengehalt je Kubikmeter Grundwasseraquifer im Lockergestein zwischen dem einstelligen Grammbereich und dem einstelligen Kilogrammbereich ist die bevorzugte Beladung des Grundwasserleiters in der Kalkseifenbarriere. Aber selbst bei Beladungen im Zehntelgrammbereich und im Zehner-Kilogrammbereich ist die Kalkseifenbarriere noch wirksam. Allerdings setzt oberhalb des Zehner-Kilogramm-Beladungsbereichs deutlicher Permeabilitätsrückgang ein. Daher gehört dieser Beladungsbereich nicht zur bevorzugten Ausführung der Kalkseifenbarriere. Der Beladungsbereich im Zehntelgrammbereich und darunter gehört ebenfalls nicht zur bevorzugten Ausführung der Kalkseifenbarriere, weil sich die Barriere bei derart geringer Beladung in sehr kurzen Intervallen durch erneute Infiltration von Seifenlösung regeneriert werden muß, was unwirtschaftlich ist.
Die Regenerierungsintervalle der Seifenbarriere richten sich nach dem Gehalt des Grundwasserleiters an Oxidationsmitteln und oxidierenden Schadstoffen. Nach Beginn der erstmaligen Inbetriebnahme der Seifenbarriere ist der Betriebsintervall bis zur notwendigen Regeneration kürzer als später, weil neben den mit dem Grundwasser angetragenen Oxidationsmitteln in der Regel mehr oder weniger große immobile Oxidationsmittelmengen in ungelöster mineralischer Form im Grundwasser vorliegen. Dazu gehören z. B. manganoxidische Verbindungen, eisenoxidische Verbindungen, oxidierte Huminstoffe, Gips, Anhydrit, Baryt und gelegentlich auch Elementarschwefel. Wenn diese Stoffe reduziert sind, und ausschließlich die gelöste Oxidationsmittelfracht reduziert werden muß, und bei einigermaßen konstanter Grundwasserzusammensetzung und -strömung stabilisieren sich die notwendigen Betriebsintervalle zwischen den Regenerationsphasen auf Phasen konstanter Dauer.

Claims

Permeable Barrieren im Grundwasserleiter zum reduktiven Abbau unerwünschter oxidierender Stoffe im Grundwasserleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung unerwünschter Stoffe aus dem Grundwasser ausschließlich an wasserunlöslichen grundwasserdurchströmten Barrieren im Grundwasserleiter vorgenommen werden, die ausschließlich aus ungelösten Seifen aufgebaut sind.