Eliminierung von leichtflüchtigen chlorierten, aromatischen und chloraromatischen Kohlenwasserstoffen durch Adsorption und Abbau auf Aktivkohle (SAFIRA)< zurück

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Am Beispiel einer komplexen Grundwasserkontamination (u.a. CKW und Chlorbenzole) auf dem Gelände eines ehemaligen Industrieareals in Bitterfeld werden im Rahmen des BMBF-Verbundvorhabens SAFIRA verschiedene passive Sanierungstechnologien erprobt. Das TZW entwickelt in Zusammenarbeit mit der TU Dresden ein Reaktorsystem, das die Elimination des Schadstoffcocktails durch die Kombination von Adsorption auf Aktivkohle und mikrobiologischem Abbau vorsieht.

Generell sind für die Verfahrenskombination Mikrobiologie/Aktivkohle gegenüber den Einzelverfahren mehrere Vorteile zu erwarten. Zunächst verlängert sich die Standzeit der Aktivkohle durch die kontinuierliche oder periodische Regeneration durch biologischen Schadstoffabbau. Die Aktivkohle wiederum ist ohne Adaptionsphase sofort wirksam und dient als Aufwuchsfläche für die Mikroorganismen. Die Konzentration der Reinigungsprozesse in der kleinräumigen Aktivkohlebarriere ermöglicht eine einfache Überwachung und Steuerung.

Die Untersuchungen am Technologiezentrum Wasser werden mit den Modellschadstoffen Trichlorethen (TCE), Chlorbenzol und Benzol durchgeführt. Der biologische Abbau der Chlorethene, insbesondere der höher chlorierten Verbindungen wie Perchlorethen (PCE) und TCE, erfolgt bevorzugt unter anaeroben Bedingungen. Die aus dem Abbau von PCE und TCE entstehenden niedriger chlorierten Verbindungen wie cis-Dichlorethen (DCE) und Vinylchlorid (VC) können auch unter aeroben Bedingungen eliminiert werden. In beiden Fällen werden die Dechlorierungsprozesse durch Auxiliarsubstrate stimuliert. Der Abbau der weiteren Schadstoffe - Chlorbenzol und Benzol - erfolgt bevorzugt bei Anwesenheit von Sauerstoff. Die sequentiell anaerob/aerobe Betriebsweise ermöglicht den vollständigen biologischen Abbau des Schadstoffgemisches.

In Laborversuchen konnte im 1. Aktivkohle-Reaktor, der anaerob mit den Auxiliarsubstraten Ethanol und Saccharose betrieben wurde, TCE vollständig zu 1,2-cis-Dichlorethen (cis-DCE), teilweise auch zu Vinylchlorid (VC) und Ethen transformiert werden. Unabhängig von deutlichen Schwankungen der begleitenden sulfatreduzierenden und methanogenen Prozesse, waren die reduktiven Dechlorierungsprozesse über den gesamten Versuchszeitraum von ca. 1 Jahr stabil. Erst bei sehr geringen Auxiliarsubstratdosierungen konnte keine Dechlorierung mehr beobachtet werden.

Im 2. Aktivkohle-Reaktor, der unter Zugabe von Wasserstoffperoxid und Nitrat aerob betrieben wurde, wurde Chlorbenzol dechloriert. Die Dechlorierung war hier durch die Verfügbarkeit von Sauerstoff limitiert. Ergänzende Untersuchungen zeigten, dass auch cis-DCE und VC aus der anaeroben TCE-Dechlorierung oxidativ in Anwesenheit z.B. der Auxiliarsubstrate Ethen, Chlorbenzol, Benzen oder Saccharose und Ethanol dechloriert werden. Die zunächst durch Sorption eliminierten Schadstoffe waren für den biologischen Abbau verfügbar, so dass die Aktivkohle-Barrieren regeneriert wurden.

Insgesamt bestätigen die Ergebnisse das Konzept der kombinierten sorptiven/mikrobiologischen Verfahrensführung. Gegenwärtig werden die Untersuchungen in der Pilotanlage fortgeführt.

Ansprechpartner

Dipl.-Geol. Axel Müller

Tel.: +49(0)721/9678-223
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Förderung

BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung

im Rahmen von SAFIRA - Sanierungs-Forschung in regional kontaminierten Aquiferen

Projektdauer

1999 - 2004