Entwicklung eines energiearmen Verfahrens zur Bodenluftsanierung mit Horizontalfilterbrunnen und Erprobung einer geeigneten Planungs- und Überwachungsmethodik

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Planung ressourcenschonender Bodenluftsanierung unter Verwendung von Horizontalfilterbrunnen ermöglicht wird und dieses am Fallbeispiel zu erproben. Im Zentrum der Untersuchungen stand die Frage nach der effektiven Reichweite der Absauganlagen in der ungesättigten Bodenzone sowie deren Simulation in einem numerischen Strömungsmodel. Dessen zukünftiger planerischer Einsatz sollte in der Studie überprüft und die wesentlichen sensiblen Parameter ermittelt werden. Die Feldarbeiten wurden an einer in Betrieb befindlichen Sanierungsanlage auf einem durch Perchlorethylen kontaminierten Standort in Berlin in den Jahren 1999 und 2000 durchgeführt. Zunächst wurde das bestehende Bodenluftmessstellennetz um drei Transsekten von Multilevelmessstellen erweitert, um die Feldversuche hinreichend überwachen zu können. Zur Erprobung der Effektivität der Horizontalfilterbrunnen zur Bodenluftabsaugung hinsichtlich ihrer Reichweite und dem Schadstoffaustrag wurden drei Serien von Bodenluftabsaugtests durchgeführt. Dabei wurden unterschiedliche Absauganlagentypen unter Variation der Absaugunterdrücke und Volumenströme eingesetzt. Zur Ermittlung pneumatischer Kenngrößen, wie Bodenfeuchte, Porosität, Permeabilität und Abstandsgeschwindigkeiten wurden im Feld Gastracerversuche und neumatische Auffüllversuche durchgeführt. In Bohrprofilen wurden die räumliche Verteilung der Korngrößen und der Wassergehalte bestimmt. Außerdem wurden in Laborversuchen an unterschiedlichen Lockersedimenten vom Feldstandort die wassergehaltsabhängigen Gasdurchlässigkeiten ermittelt. Anhand der aus den Feld- und Laborversuchen ermittelten Daten wurde ein konventionelles (hydraulisches) numerisches Finite-Differenzen-Strömungsmodell mit Gasdurchlässigkeiten diskretisiert und kalibriert. Mit Hilfe dieses Modells wurden Szenarien zur optimalen räumlichen Anordnung von Horizontalbrunnen zur Bodenluftabsaugung simuliert. Es zeigte sich, dass pneumatische Auffüllversuche vor allem im Planungsstadium bzw. bei der Erkundung sinnvoll und kostengünstig in kleinkalibrigen Bohrungen eingesetzt werden können. Um die Ausbreitung des Unterdruckfeldes modellieren zu können, ist eine genaue Kenntnis der Korngrößenverteilung und der Bodenfeuchte erforderlich. Unter diesen Voraussetzungen ist es möglich, eine Bodenluftabsaugung mit Horizontalbrunnen planerisch so zu gestalten, dass sie gegenüber herkömmlichen Vertikalbrunnenanlagen energieeffizienter betrieben werden kann.