Errichtung einer Grundwasserreinigungsanlage bei der Sanierung einer ehemaligen Mischdeponie in Grenzach-Wyhlen.

Für sauberes Grundwasser, das ohne Bedenken in den Rhein eingeleitet werden kann, sorgt im Zuge einer umfangreichen Altlastensanierung im baden-württembergischen Grenzach-Wyhlen eine Reinigungsanlage der DAS Environmental Expert GmbH. 

Sauberes Grundwasser dank einer Reinigungsanlage der DAS Environmental Expert GmbH

Die Kess­ler­gru­be, di­rekt am Ufer des Rheins, war einst eine Misch­de­po­nie, in die In­dus­trie­be­trie­be, Müll­ab­fuhr­un­ter­neh­men und die Stand­ort­ge­mein­de Sied­lungs­ab­fäl­le, Aus­hub, Bau­schutt so­wie In­dus­trie- und Ge­wer­be­ab­fäl­le ab­la­ger­ten. Dort de­po­nier­te ne­ben wei­te­ren Che­mie­un­ter­neh­men auch die orts­an­säs­si­ge Ro­che Ab­fäl­le aus der Pro­duk­ti­on – vor­wie­gend fes­te, nicht brenn­ba­re Rück­stän­de wie Fil­ter­hilfs­mit­tel, Me­tall­sal­ze, Bau­schutt, Aschen, Schla­cken und Fil­tra­ti­ons­rück­stän­de.

Der­zeit wird der west­li­che Teil die­ser Alt­ab­la­ge­rung (Pe­ri­me­ter 1/​3-Nord­west) sa­niert. Un­ter ei­ner staub­dich­ten und schall­ge­dämm­ten Ein­hau­sung lässt die Ro­che Phar­ma AG Ma­te­ri­al, das mög­li­cher­wei­se be­las­tet ist, voll­stän­dig aus­he­ben. Das Aus­hub­ma­te­ri­al wird ex­tern ther­misch be­han­delt, und die Gru­be dann wie­der mit sau­be­rem, un­be­las­te­tem Erd­reich ver­füllt.

Umweltexperten bündeln Kompetenzen

Den Sanierungsplan erarbeitete das renommierte Ingenieurunternehmen HPC AG aus Harburg (Schwaben). Beauftragter Generalunternehmer für das gesamte Sanierungsprojekt ist die BAUER Resources GmbH, Schrobenhausen. Zur Errichtung einer Grundwasserreinigungsanlage entschied sich die BAUER Resources GmbH als Nachunternehmer für die DAS Environmental Expert GmbH.

Die Sicherheit für Mensch und Umwelt hat für Roche bei der gesamten Sanierung höchste Priorität. Und weil auch das Grundwasser unterhalb der Kesslergrube durch industrielle Stoffe belastet ist, wurden zur Vorbereitung der Aushubmaßnahmen eine Bohrpfahlwand errichtet und Brunnengalerien gesetzt. Diese Brunnen sollen zum einen die Baugrube trocken halten. Zum anderen sollen sie die Aufreinigung des Grundwassers ermöglichen, damit dieses letztendlich gefahrlos in den Rhein abgepumpt werden kann.

Kesslergrube ©

Vorversuche als Voraussetzungen für optimale Grundwasseraufbereitung

Anhand von Vorversuchen wurde durch die DAS Environmental Expert GmbH im Zeitraum von März bis September 2014 eine optimale Anlagenkonfiguration für die Behandlung des schadstoffbelasteten Grundwassers ermittelt. „In solchen Umgebungen haben wir es hauptsächlich mit Belastungen durch Organische Verbindungen, Ammonium und Halogen-Kohlenwasserstoffe zu tun“, berichtet Dr. André Lunow, Projektverantwortlicher der DAS. „Mithilfe unseres erprobten Verfahrens kann die Anlage optimal eingestellt werden und steht bei Inbetriebnahme sofort vollständig zur Verfügung.“ Für die anschließende Errichtung der Anlage wurde von Bauer eigens eine separate Halle auf einem Schiffsanleger am Rhein gebaut. Ende 2017 konnte die Grundwasserreinigungsanlage in Betrieb gehen. Sie besteht aus den Hauptbaugruppen Vorbehandlung/Sedimentation, Sandfiltration, biologische Abwasserbehandlung, Nachklärung, Aktivkohlefiltration, sowie einem Reinwasserbehälter, in dem das aufbereitete Wasser vor seiner Einleitung in den Rhein gesammelt wird.

Ideal abgestimmter Behandlungsprozess

Um ggf. aus dem Pumpenfeld mittransportierten Sand sowie Leichtstoffe wie Öl und Kraftstoffe vor der eigentlichen Behandlung zu entfernen, wurde ein Schlamm- und Koaleszenzabscheider als Vorkammer in den Zulauf des Fällungsbehälters integriert. Anschließend erfolgt in der Sedimentationsstufe mit Hilfe von Fällung und Flockung eine Vorbehandlung des belasteten Grundwassers. Dabei werden insbesondere auch anorganische Trübstoffe aus dem Wasser entfernt.

Die Abtrennung der Feststoffe erfolgt dann in einem Lamellenschrägklärer: Das Abwasser durchströmt ein geneigtes Lamellen-Plattenpaket, auf dem die Schlammflocken kumulieren und ab einer bestimmten Schichtstärke in den Schlammtrichter abrutschen. Dieser ist mit einem langsam laufenden Krählwerk ausgerüstet, das den sedimentierten Dünnschlamm in Richtung der Austragsschleuse fördert. Gleichzeitig wird verhindert, dass eine Schlammschicht an der Trichterwand aufwächst. Der Schlamm wird anschließend eingedickt und über eine Schneckenpresse entwässert.

Mikroorganismen auf Füllkörpern zur biologischen Wasserbehandlung

Das Wasser passiert im Anschluss eine Mehrschicht-Sandfiltration und wird dann zur Beseitigung biologisch abbaubarer organische Substanzen in vier CSB-Bioreaktoren, mit einem Volumen von 23,5 Kubikmetern pro Reaktor, eingeleitet. Dabei setzt die DAS Environmental Expert GmbH bei dieser Anlage auf das Wirbelbettverfahren (Moving Bed Bioreaktor – MBBR), bei dem sich auf Füllkörperoberflächen Biofilme etablieren. Anders als beim Belebtschlamm-Verfahren, lassen sich in trägerfixierten Biofilmen auch spezialisierte Mikroorganismen ansiedeln, die aufgrund ihrer langen Generationszeiten im Belebtschlamm nicht in ausreichender Populationsdichte zurückgehalten werden können. Die Stabilität des Reinigungsprozesses ist daher im Allgemeinen höher als bei Belebtschlammanlagen und Belastungsstöße werden besser aufgefangen.

Vielstufiger Klärprozess auf dem Weg zum Reinwasser

Der Ablauf je eines CSB-Reaktors gelangt in je einen nachfolgenden Nitrifikationsreaktor, mit einem Volumen von 88 Kubikmetern pro Reaktor. Dort erfolgt die Oxidation des Ammoniums über Nitrit zu Nitrat. Auch diese Nitrifikation geschieht im Wirbelbettverfahren mit immobilisierter Biomasse (Trägerbiologie). Für einen optimalen Anlagenbetrieb wird der Ablauf aus den CSB-Reaktoren in vorgelagerten „Standrohren“ zunächst mit dem Ablauf aus den Nitrifikationsreaktoren zu den Treibwasserpumpstationen zusammengeführt.

Jede der vier Treibwasserpumpstationen hat eine konstante Umwälzrate von 37 Kubikmetern pro Stunde, also deutlich höher als der Nominalzulauf von 18 Kubikmetern pro Stunde. Damit wird erreicht, dass das Zulaufvolumen unmittelbar mit dem Behältervolumen vermischt wird. Für die erforderliche Sauerstoffversorgung der auf den Trägern angesiedelten Mikroorganismen fördern zwei Gebläse Luft über eine Edelstahlleitung zu den in den vier MBBR installierten Ejektoren. Sie sorgen zugleich ebenfalls für eine bessere Durchmischung des Behälterinhaltes.

Zur Nachklärung wird das derart gereinigte Grundwasser dann noch einmal durch eine Mehrschicht-Sandfiltration geleitet bevor es in den Reinwassertank gelangt. Er dient als Sammelbehälter, bevor das nunmehr saubere Wasser noch einmal zur Endkontrolle über eine Messstrecke geleitet wird, und dann zum Ablauf in den Rhein gelangt.

Aktivkohlefilter schützt Mikroorganismen in den Bioreaktoren vor Bioziden

In die Anlage ist außerdem ein Aktivkohlefilter integriert, der je nach Schadstoffaufkommen flexibel auf die schwankende Schadstoffbelastung des aus dem Sanierungsfeld gepumpten Grundwassers reagieren kann. „Die variierende Schadstoffbelastung ist auch der Grund dafür, dass wir uns für diese Anlagentechnik entschieden haben“, so Lunow. „Die Wasserreinigungsanlage kann mit gleicher Anlagentechnik nach zwei unterschiedlichen Verfahrenskonzepten betrieben werden. Der Schlüssel ist jeweils die Änderung der Prozessreihenfolge. So garantieren wir eine höhere Sicherheit, insbesondere für die biologische Behandlung.

Die Anlagenkonfiguration erlaubt einerseits beim Vorhandensein von bioziden Wasserinhaltstoffen zum Schutz der Biologie eine Vorschaltung der Aktivkohle-Filtration. Sind hingegen biologisch nicht abbaubare Schadstoffe enthalten, ist auch eine Schlussreinigung mittels Aktivkohle-Filtration nach der biologischen Behandlung möglich. Das behandelte Grundwasser erreicht abschließend in jedem Falle eine Qualität, die eine Direkteinleitung in den Rhein erlaubt.

Die Lösung der DAS Environmental Expert GmbH zur Grundwasserreinigung im Zuge der Sanierung der Kesslergrube ist eine vierstraßige Anlage mit einer Anfangs- und einer Endstufe. Mit einer Durchlaufleistung von 18 Kubikmeter pro Stunde und Straße erreicht sie insgesamt 72 Kubikmeter pro Stunde Durchlaufleistung. 

„Seit ihrer Inbetriebnahme arbeitet die Technologie zuverlässig; die im Rahmen der Einleitgenehmigung vorgegebenen Einleitgrenzwerte werden dabei überwacht und zuverlässig eingehalten. „Die Betriebskosten sind gering, die Wirtschaftlichkeit der Anlage ist somit gegeben. Und die technische Problemlösungskompetenz unserer Partner von der DAS Environmental Expert GmbH hat uns schon in der Planungsphase begeistert. In der Zusammenarbeit mit dem Dresdner Unternehmen entstehen immer Ideen, die auch den Kunden überzeugen.“

 

Al­ex­an­der Roth
Gesamtprojektleiter, BAUER Re­sources GmbH.

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Abwasserbehandlung

Herr Bernd Dzedzig
Vertriebsleiter Wasserbehandlung

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