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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