DE19925601A1

DE19925601A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Schadstoffrückhaltung von gelösten Uran- und Schwermetallverbindungen aus dem Grundwasser durch vorbehandelte Aktivkohle

Info

Publication number: DE19925601A1
Application number: DE1999125601
Authority: DE
Inventors: Eckart Buetow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2001-01-11

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Schadstoffrückhaltung von gelösten Uran- und Schwermetallverbindungen aus dem Grundwasser durch vorbehandelte Aktivkohle. DOLLAR A Uranerz-Abraumhalden (z. B. in Sachsen, Thüringen) enthalten radioaktive Uran- und Schwermetallverbindungen, die durch Versickern in das Grundwasser eine Umweltbelastung darstellen. Eine Sanierung der Halden ist aufgrund der Ablagerungsvolumina und aus Kostengründen in der Regel nicht möglich. Die Erfindung verhindert langfristig und finanziell tragbar den Austrag der Verbindungen durch Reinigung des Grundwassers. Grundlage ist ein technisches Bauwerk, das aus durchströmten Segmenten besteht, die mit Sorptionsmaterialien gefüllt werden. DOLLAR A Das Verfahren basiert auf der Komplexierung der Uran- und Schwermetallverbindungen im Grundwasser mit natürlichen oder technischen Komplexbildnern und der Reinigung des Grundwassers von diesen Komplexverbindungen durch Aktivkohle in einer Reinigungswand auf Höhe des unterirdischen Grundwasserstromes. DOLLAR A Methoden der Zugabe der Komplexbildner: DOLLAR A Aktivkohle wird vor Einfüllen in die Reinigungswand mit den Komplexbildnern vorbehandelt. DOLLAR A Die Aktivkohle wird zunächst ohne Komplexbildner in die Reinigungswand eingebracht. Die Zugabe von Komplexbildnern erfolgt kontinuierlich im Grundwasserstrom z. B. durch die Freisetzung von Huminstoffen aus Rindenmulch oder Torf. Das huminstoffhaltige Material wird in einem vorgeschalteten Kiesbettfilter angeordnet (siehe Zeichnung). DOLLAR A Die Vorrichtung und ...

Description

In den Jahren zwischen 1945 und 1990 wurde auf einem Gebiet von 4000 Hektar zwischen Aue im Erzgebirge und Ronneburg in Ostthüringen Uranerz abgebaut. Der durch den Bergbau entstandene Uranerz Abraum umfaßt große Halden radioaktiv strahlenden Materials, das u. a. Uran und Schwermetalle enthält. Es kommt zum Eintrag dieser Stoffe in die Grundwässer unter den Halden und der angrenzenden Gebiete und somit zu einer Belastung der Umwelt. Bisher gibt es noch keine Methode, die diesen Prozeß langfristig zu unterbinden vermag. Landschaftssanierungen, bei denen ein Tagebau mit Uranerz-Abraum gefällt wird (z. B. Tagebau Lichtenberg) verbessern zwar das äußere Bild, wirken jedoch nicht den Gefahren der unkontrollierten Verbringung von Radioaktivität in die Umwelt entgegen.

Die Erfindung stellt eine finanziell tragbare Lösung des Problems dar, die langfristig den Austrag von radioaktiven Uran- und Schwermetallverbindungen mit dem Grundwasser in das weitere Umfeld (Flüsse, Seen) durch die Reinigung des Grundwassers beim Durchströmen einer Reinigungswand (auch Reaktive Wand genannt) verhindert. Eine solche Reinigungswand ist ein in Untergrund eingebrachtes, vom Grundwasser durchströmtes Bauwerk, daß mit speziellen Sorptionsmaterialien gefüllt ist, die die Schadstoffe aus dem Grundwasser herausfiltern. Die Erfindung bezieht sich auf die Sorptionsmaterialien, die speziell für die Rückhaltung von Uran und Schwermetallen ausgerichtet sind. Grundlage ist Aktivkohle, die in der Wasseraufbereitung Verwendung findet und deren Sorptionseigenschaften durch Vorbehandlung optimiert werden.

Erfahrungen aus der Wasseraufbereitung haben gezeigt, daß die Adsorption von Uran- und Schwermetallverbindungen durch unbehandelte Aktivkohle unzureichend ist. Der Kernansatz der vorliegenden Erfindung besteht einerseits in der Nutzung der Eigenschaft von Uran- und Schwermetallverbindungen mit organischen Stoffen komplexe Verbindungen einzugehen und andererseits in der Nutzung der Fähigkeit von Aktivkohle vordringlich organische Verbindungen zu binden.

Das Verfahren basiert auf der Komplexierung der Uran- und Schwermetallverbindungen im radioaktiv kontaminierten Grundwasser mit natürlichen (z. B. Huminstoffen) oder technischen Komplexbildnern (z. B. EDTA, NTA) und der Reinigung des Grundwassers von diesen Komplexverbindungen durch Aktivkohle in der Reaktiven Wand. Hierbei wird zwischen zwei Methoden der Zugabe der organischen Verbindungen unterschieden:

1. Vorbehandlung der Aktivkohle mit natürlichen oder technischen Komplexbildnern
2. Kontinuierliche Zugabe von natürlichen oder technischen Komplexbildnern im Anstrom zur mit Aktivkohle gefüllten Reinigungswand.

Vorrichtung und Verfahren zur Schadstoffrückhaltung unter Anwendung der Methode 1)

Generell wird Aktivkohle zur Wasseraufbereitung in einem Tankfahrzeug angeliefert. Die Aktivkohle muß pumpfähig sein, um sie in eine Reinigungswand bzw. Adsorberwand einzubringen. Die Pumpfähigkeit bekommt Aktivkohle durch die Zugabe von Wasser. Diesem Wasser werden beim Befüllen des Tankfahrzeugs natürliche oder technische Komplexbildner zudosiert. Beim Antransport der Aktivkohle im Tankbehälter wird ein Teil der organischen Komplexe an der Aktivkohle gebunden. Somit ist die Aktivkohle beim Einpumpen in die Reaktive Wand bereits mit organischen Verbindungen angereichert. Die Uran- und Schwermetallverbindungen aus dem kontaminierten Grundwasser bilden Komplexverbindungen mit diesen organischen Verbindungen und verbleiben in der Aktivkohle.

In der Zeichnung 1 ist die Ausführung der Erfindung unter Anwendung der Methode 1) dargestellt: Die Reinigungswand befindet sich im Untergrund auf der gesamten Höhe des Grundwasserstromes und reicht bis an die Geländeoberkante. Über ein Tankfahrzeug wird die vorbehandelte Aktivkohle in die Reinigungswand gepumpt. Das kontaminierte Grundwasser strömt durch die so beladene Reinigungswand, in der der Prozeß der Reinigung des Grundwassers verläuft.

Vorrichtung und Verfahren zur Schadstoffrückhaltung unter Anwendung der Methode 2)

In der Zeichnung 2 ist die Ausführung der Erfindung unter Anwendung der Methode 2) dargestellt:
Die Reinigungswand befindet sich im Untergrund auf der gesamten Höhe des Grundwasserleiters und reicht bis an die Geländeoberkante. Über ein Tankfahrzeug wird die unbehandelte Aktivkohle in die Reinigungswand gepumpt. Dem Aktivkohlesegment in der Reaktiven Wand wird auf gesamter Höhe ein Segment, bestehend aus einem Kiesbett und einer Rindenmulch-/Torfauflage vorgeschaltet. Während die Aktivkohle nach oben hin abgedeckt wird, ist die Rindenmulch-/Torfschicht den Niederschlägen ausgesetzt, so daß auf diesem Wege Huminstoffe in das Kiesbett gelangen. Die Vorbehandlung der Aktivkohle erfolgt somit nachträglich mit dem Durchströmen des Grundwassers durch das Kiesbettfilter in Richtung der Aktivkohle. Die Uran- und Schwermetallverbindungen aus dem kontaminierten Grundwasser gehen Komplexverbindungen sowohl im Kiesbettfllter als auch in der Aktivkohle ein und verbleiben in der Aktivkohle.

Mit dem Erschöpfen der Beladungskapazität der Aktivkohle muß bei beiden Methoden die Aktivkohle ausgetauscht und entsorgt werden. Durch ein Monitoringsystem am Auslauf der Adsorberwand läßt sich die Beladung ermitteln. Eine andere Möglichkeit besteht durch eine kontinuierliche Probenahme von Aktivkohle aus dem Reinigungselement und seiner Analytik. Zur Analytik lassen sich bestimmte Leitparameter verwenden, die einfach zu ermitteln sind.

Claims

1. Vorrichtung und Verfahren zur Schadstoffrückhaltung von gelösten Uran- und Schwermetallverbindungen aus dem Grundwasser durch vorbehandelte Aktivkohle, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Aktivkohle wird beim Antransport im Tankfahrzeug mit natürlichen oder technischen Komplexbildnern vorbehandelt.
b) Eine Reinigungswand, in die die vorbehandelte Aktivkohle eingebracht wird, steht im unterirdischen Grundwasserstrom.
c) Grundwasser, kontaminiert mit gelösten radioaktiven Uran- und Schwermetallverbindungen, durchströmt die Reinigungswand.
d) Beim Kontakt des kontaminierten Grundwassers mit der Aktivkohle in der Reinigungswand werden die Uran- und Schwermetailverbindungen an die Aktivkohle gebunden.

2. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) man im Verfahrensschritt a) die Aktivkohle unbehandelt antransportiert,
b) im Verfahrensschritt b) die Aktivkohle unbehandelt in die Reinigungswand, die im unterirdischen Grundwasserstrom steht, eingebracht wird,
c) der Reinigungswand ein Segment vorgeschaltet wird, das aus einem Kiesbett und einer Rindenmulch-/Torfauflage besteht und
d) aus dieser Auflage Huminstoffe in das Kiesbett und anschließend mit dem Grundwasserstrom in die Aktivkohle gelangen,
e) die Aktivkohle auf diese Weise während des Prozesses mit den Huminstoffen nachträglich angereichert wird und
f) die im Grundwasser gelösten Uran- und Schwermetallverbindungen im Kiesbett und in der Aktivkohle Komplexverbindungen eingehen und an die Aktivkohle gebunden werden.