DE4445155A1 - Verfahren und Mittel zur Verhinderung von eisen- und/oder manganhaltigen Ablagerungen in Anlagen zur Grundwasseraufbereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Mittel zur Verhinderung von eisen- und/oder manganhaltigen Ablagerungen in Anlagen zur Grundwasseraufbereitung mittels Belüftung bzw. Strippung.

Ein verbreitetes Verfahren zur Grundwassersanierung ist bei Verunreinigungen mit flüchtigen Schadstoffen das Austreiben mittels Inertgas.

Da es sich bei diesen Verunreinigungen in erster Linie um organische Verbindungen handelt, hat sich im Grundwasser/Erdreich durch Teilabbau der organischen Verunreinigungen ein anaerobes Milieu eingestellt.

Neben den gegen gelösten zweiwertigen Verbindungen von Eisen und Mangan, wirkt ein anaerobes Milieu reduzierend auf natürliche, stabile Eisen- und Manganminerale, wie zum Beispiel Hämatit(Eisen-III-oxid), Geothit (Eisen-III-oxihydrat) oder Pyrolysit (Mangandioxid. Als Reaktionsprodukte entstehen wasserlösliche Eisen- und Mangan-II-Verbindungen, die sich im Grundwasser anreichern. In der Praxis findet insbesondere die Eisenkonzentration Beachtung. Hier sind für Grundwässer Angaben bis 30 mg/l keine Seltenheit.

Bei der Grundwassersanierung werden die Strippanlagen üblicherweise bei Umgebungstemperatur mit Luft als Strippgas betrieben.

Dabei werden die ausgetriebenen Stoffe, die nicht in die Umgebungsluft gelangen dürfen, durch Adsorption oder Kondensation entfernt.

Bei der Verwendung von Luft als Strippgas kommt es durch den Sauerstoffanteil zu oxidationsbedingten unerwünschten Ausfällungen. Als wasserunlösliche Reaktionsprodukte entstehen Eisen-III-Hydroxide, -oxidhydrate und -oxide, beim Mangan entstehen Oxidhydrate und das Mangandioxid.

Diese Fällungsprodukte setzen sich auf den Füllkörpern, der Wandung und in den Leitungen der Strippkolonne ab. Durch "Wachsen" der Ablagerungen ist eine stetige Abnahme der Strippkolonnen-Leistung zu beobachten, die letztlich zum Betriebsstop mit kostspieligen Reinigungsmaßnahmen führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin ein Verfahren und ein Mittel vorzustellen, wodurch die Bildung von eisen­ und/oder manganhaltige Ablagerungen in den Anlagen zur Grundwassersanierung wie beispielsweise Strippkolonnen vermieden werden können und somit die Leistungsfähigkeit der Stippkolonnen über einen längeren Zeitraum. unbeeinträchtigt bleibt und aufwendige Reinigungsmaßnahmen nicht erforderlich werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen enthalten.

Gemäß Anspruch 1 der Erfindung wird dem aufzubereitenden Grundwasser eine Mischung bestehend aus einer Kombination von gleichzeitig als Komplexbildner und pH-Wert stabilisierender Puffer wirkenden Verbindungen zugegeben. Bei dieser Mischung handelt es sich um ein weitgehend pH- neutrales System von Komplexbildnern aus gut wasserlöslichen, organische Salzen und Säuren in pulverisierter oder granulierter Form, die in der Lage sind, gelöste Eisen­ und/oder Manganverbindungen bei der Belüftung bzw. Strippung in Lösung zu halten.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei die Zugabe einer Mischung herausgestellt, die aus mindestens zwei der Verbindungen Citronensäure, Natriumdihydrogencitrat und/oder Kaliumdihydrogencitrat, Dinatriumhydrogencitrat und/oder Dikaliumhydrogencitrat und Trikaliumcitrat und/oder Trinatriumcitrat mit einer Zusammensetzung zwischen jeweils 0 und 99 Gew.-% besteht, wobei der pH-Wert der gepufferten wäßrigen Lösung zwischen 6,5 und 7,5 liegt.

Nach einem besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung werden dem zu behandelnden Grundwasser bei einem Eisen II-Gehalt von 20 mg/l bis zu maximal 0,1 ml pro Liter Grundwasser einer 30%- igen Lösung der Mischung vor dem Strippvorgang zu dosiert. In für den Fachmann überraschender Weise wird die stöchiometrisch benötigte Menge an Komplexbildnern auch nicht annähernd erforderlich um die eisen- und/oder manganhaltige Ablagerungen in Lösung zu halten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei von Natur aus stark gepufferten Grundwässern mit einem pH-Wert < 6 Natronlauge bis zum Erreichen des Neutralbereiches zudosiert.

Falls die biologischen Bedingungen des zu behandelnden Grundwasser es erfordern, kann der Mischung nach einem anderen Merkmal der Erfindung bis 2,0 Gew.-% Biozid zugegeben werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Ein Grundwasser mit einem Eisen-II-Gehalt von 20 mg/l, einem Mangan-II-Gehalt von 1,4 mg/l und einem pH-Wert von 6,89 wird belüftet.

Bereits nach 10 Minuten sind 90% des zweiwertigen Eisens oxidiert und als Eisen-III-hydroxid gefällt.

Nach Zugabe von 0,05 ml pro Liter Grundwasser einer 30%-igen Lösung der erfindungsgemäßen Mischung in Leitungswasser stellt sich ein pH-Wert von 6,7 ein. Nach Belüftung ist auch hier eine schnelle Oxidation vom zweiwertigen zum dreiwertigen Eisen zu beobachten. Ausfällungen von Eisen-III-Hydroxid konnten nicht nachgewiesen werden. Durch die stabile Komplexierung wird selbst nach 15 Stunden Belüftung das Eisen in Lösung gehalten. Der Anteil an gelöstem Mangan von 1,4 mg/l ändert sich während der Belüftung nicht. Durch die Dosierung der erfindungsgemäßen, in Leitungswasser gelösten Mischung, erhöht sich die organische Belastung des untersuchten Wassers um einen CSB-Wert von 8 mg/l. Ungewöhnlich bei dieser Versuchsanordnung ist der geringe Verbrauch an erfindungsgemäßen Komplexbildnern.

Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß durch die Kombination von Komplexbildner und pH-Wert-stabilisierenden Puffer eine effektive Komplexierung der bei dem Strippvorgang durch Luftoxidation entstehenden Eisen-III-Verbindungen erzielt wird. Gleichzeitig wird eine Stabilisierung des pH-Wertes um 7 erreicht. Dies ist im Hinblick für die Einleitung in öffentliche Abwasseranlagen ein wichtiger Parameter. Der eingesetzte Komplexbildner besteht aus einer Mischung der Verbindungen Citronensäure, Natriumdihydrogencitrat, Dinatriumhydrogencitrat und Trinatriumcitrat. Durch die Einstufung dieser Stoffe in die Wassergefährdungsklasse (WGK) 0, ist das Produkt aus umwelttechnischer Sicht als unbedenklich einzustufen.

Aufgrund ihrer Zusammensetzung unterliegt das Produkt nicht der Verordnung über gefährliche Stoffe und ist von einer Kennzeichnungspflicht ausgenommen. Darüber hinaus unterliegt das Produkt nicht den Transportvorschriften für gefährliche Güter.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verhinderung von eisen- und/oder manganhaltigen Ablagerungen in Anlagen zur Grundwassersanierung mit Strippung, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufzubereitenden Grundwasser eine Mischung bestehend aus einer Kombination von gleichzeitig als Komplexbildner und pH-Wert stabilisierender Puffer wirkenden Verbindungen zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Eisen II-Gehalt von 20 mg/l bis zu maximal 0,1 ml pro Liter Grundwasser einer 30%-igen Lösung der Mischung dem zu behandelnden Grundwasser zudosiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung vor dem Strippvorgang zugegeben wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mindestens zwei der Verbindungen Citronensäure, Natriumdihydrogencitrat und/oder Kaliumdihydrogencitrat, Dinatriumhydrogencitrat und/oder Dikaliumhydrogencitrat und Trikaliumcitrat und/oder Trinatriumcitrat mit einer Zusammensetzung zwischen jeweils 0 und 99 Gew.-% enthält und der pH-Wert der gepufferten wäßrigen Lösung zwischen 6,5 und 7,5 liegt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung bis 2,0 Gew.-% Biozid zugegeben wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei von Natur aus stark gepufferten Grundwässern mit einem pH-Wert < 6 Natronlauge (NaOH) bis zum Erreichen des Neutralbereiches zudosiert wird.

7. Mittel zur Verhinderung von eisen- und/oder manganhaltigen Ablagerungen in Anlagen zur Grundwassersanierung mit Strippung, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mischung aus mindestens zwei der Verbindungen Citronensäure, Natriumdihydrogencitrat und/oder Kaliumdihydrogencitrat, Dinatriumhydrogencitrat und/oder Dikaliumhydrogencitrat und Trikaliumcitrat und/oder Trinatriumcitrat mit einer Zusammensetzung zwischen jeweils 0 und 99 Gew.-% besteht.

8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung bis 2,0 Gew.-% Biozid enthält.