Aufgabenstellung

Auf einem Industriegelände war ein Zinkchlorid-Tank leck geschlagen und hat über längere Zeit unbekannte Mengen an ZnCl2 in den Untergrund abgegeben. Über die Jahre hat sich eine signifikante, bis zu 500 m lange Schadstofffahne im Grundwasser entwickelt. Das Sediment des Aquifers wird durch Mittelsand dominiert mit untergeordneten Anteilen von Feinsand. Die Zinkkonzentrationen in der Abstromfahne lagen im geplanten Bereich der in situ Barriere zwischen 5 und 20 mg / l.

Die Abstandsgeschwindigkeit betrug um 0,7 m/Tag. Aufgrund des aktiven Betriebs des Industriestandorts und der Tiefe des Aquifers (Grundwasserspiegel ca. 14 m unter GOK) kam eine Auskofferung des Schadens nicht in Frage. Die ColFerroX-Technologie wurde dann im Pilotmaßstab getestet, um den Schadstoff zu immobilisieren.

Laborversuche

Sedimente vom Standort und Standortwasser wurden gewonnen und in Säulenversuchen eingesetzt, um die Mobilität der Colferrox™-Partikel im Sediment zu zeigen. Die Eisenoxide verhielten sich während der Injektionsphase völlig mobil, waren aber schon nach einem Tag Aufenthalt in der Sedimentsäule stabil auf dem Sediment gebunden. Anschließend wurde schwermetallhaltiges Grundwasser vom Standort (10 mg/L Zink) durch die Säulen geleitet und die Adsorption der Schwermetalle analysiert. Es zeigte sich, dass der Vergleichssand selbst einen relativ hohen Gehalt an Eisenoxiden hatte und deutlich Schwermetalle adsorbiert, aber nicht genug, um den Schadstoffgehalt unter den Grenzwerten zu halten. Durch die Injektion der Colferrox™-Partikel wurde die Rückhaltung der Schwermetalle nochmals deutlich herausgesetzt. Aus den Daten ergab sich eine Adsorptionskapazität unter Standortbedingungen von 38 mg Zn/g für die Colferrox™ Eisenoxid-Nanopartikeln. Für die Feldanwendung wurde ein konservativer Wert von 30 mg Zn/g NP berücksichtigt. Damit konnte die potentielle Wirksamkeit einer Colferrox™ in situ Barriere gezeigt werden und die Pilotierung empfohlen werden.

Pilotierung

Eine Pilotanwendung mit zwei Injektionsbohrungen mit einer geplanten Breite von 9-10 Metern wurde durchgeführt. Die Injektion erfolgte zwischen zwei verfügbaren Monitoring-Brunnen. In jede Bohrung wurde ein Gesamtvolumen von ca. 20 m3 injiziert. Der Injektionsdruck blieb während der Injektion unter 1 bar. In der stromabwärts gelegenen Bohrung (4 Meter vom Injektionspunkt entfernt) wurde kein Eisenoxid gefunden, was bestätigt, dass alle ColFerroX-Partikel im vorgesehenen Radius von 3 Metern um die Injektionspunkte erfolgreich ausgefällt wurden.

Ergebnisse

Anschließend wurden die Zinkkonzentrationen im Grundwasser über einen Zeitraum von 80 Tagen verfolgt. Zustromig der Barriere wurden zwischen 5 und 20 mg/L Zink im Grundwasser gemessen. Sofort nach der Injektion erniedrigte sich die Zinkkonzentration im Abstrom der Barriere auf < 1 mg/L. Weiterhin sanken die Konzentrationen in den Injektionsbrunnen selbst auf < 1 mg/L ab. Die Zustrom-Konzentrationen stiegen davon unabhängig während des Zeitraums leicht an. Die Konzentrationen von gelöstem Eisen waren in allen Pegeln gering, was anzeigt, dass die Colferrox™-Partikel nach der Injektion nicht mehr mobil waren und nicht mit dem Grundwasserstrom verlagert wurden, sondern eine stabile Barriere bildeten.