Projekt 09815/01

Untersuchungen zur Optimierung der biologischen Bodenbehandlung im Mietenverfahren im Hinblick auf eine gezielte Wiederverwertung des zu behandelnden Bodenmaterials

Projektdurchführung

Technische Universität Hamburg-HarburgArbeitsbereich Abfallwirtschaft u. Stadttechnik
Harburger Schloßstr. 36
21079 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die biologische Reinigung mineralölkontaminierter Böden im Mietenverfahren findet aufgrund ihrer einfachen Handhabung und ihres geringen verfahrenstechnischen Aufwands eine breite Anwendung. Derzeit wird in Deutschland ein Großteil der sanierten Böden nur einer niederwertigen Nutzung, bezogen auf die Bodenqualität, zugeführt. Ziel des Vorhabens war es, durch einfache verfahrenstechnische Maßnahmen (sauerstoffgeregelte Hochdruckbelüftung, mechanische Bodenbehandlung, gezielter Einsatz von Zuschlagstoffen) die Effektivität des Mietenverfahrens im Hinblick auf eine gezielte Wiederverwertung des zu behandelnden Bodenmaterials zu steigern. Vergleichende Untersuchungen in Sanierungsmieten und Laborreaktoren sollten eine bilanzierende Beurteilung der Maßnahmen auf den biologischen Schadstoffabbau ermöglichen. Die hierbei gewonnenen Ergebnisse sollten die Grundlage für die zukünftige Ent-wicklung von Nutzungs- und Behandlungsstrategien für eine gezielte Wiederverwertung biologisch behandelter Bodenmaterialien bilden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Erprobung und Beurteilung der verfahrenstechnischen Maßnahmen zur Optimierung des Mietenverfahrens (mechanische Vorbehandlung, sauerstoffgeregelte Hochdruckbelüftung, Zugabe organischer und anorganischer Additive) wurden vergleichende Untersuchungen an Sanierungsmieten und in Labortestsystemen durchgeführt. Die Wirksamkeit der umsatzfördernden Maßnahmen wurde dabei anhand zweier unterschiedlicher Sanierungsfälle mit einer Laufzeit von 220 bzw. 328 Tagen in der Sanierungspraxis erprobt und mittels parallel durchgeführter Laboruntersuchungen bilanzierend beurteilt. Um eine Übertragung der Laborergebnisse auf die Sanierungspraxis zu gewährleisten, wurden beide Untersuchungsbereiche mit einem umfangreichen Monitoringprogramm begleitet und die Rahmenbedingungen des Mietenverfahrens im Labor möglichst weitgehend simuliert. Neben den Untersuchungen zum biologischen Schadstoffumsatz, wurden Untersuchungen zum ökotoxikologischen Verhalten der Bodenmaterialien während und nach Abschluß der Sanierungsphasen durchgeführt (Wasserpfad - Leuchtbakterien- und Algenwachstumshemmtest, direkte Bodentoxizität - Feststoffkontakttest). Betrachtungen zur techni-schen Realisierung und Wirtschaftlichkeit der einzelnen Optimierungsansätze vervollständigen das Untersuchungsprogramm. Anhand der ermittelten Ergebnisse wurden schließlich anhand der behandelten Bodenmaterialien mögliche Wege der Wiederverwertung aufgezeigt und diskutiert.


Ergebnisse und Diskussion

Die Möglichkeiten und Grenzen des Mietenverfahrens zur Behandlung mineralölkontaminierter Böden werden maßgeblich durch die Bioverfügbarkeit der Schadstoffe bestimmt. Die untersuchten Maßnahmen zur Optimierung des Mietenverfahrens zielten nicht auf eine Erhöhung der Bioverfügbarkeit, sondern in erster Linie auf eine Verbesserung der Milieubedingungen ab. Daher war das Ziel der Maßnahmen nicht ein weitergehender, sondern ein beschleunigter Schadstoffumsatz. Dies konnte u.a. durch die sauer-stoffgeregelte Hochdruckbelüftung für Hochmieten mit einer Höhe von 3,20m erreicht werden. Als Nebeneffekt zeigte sich, daß durch gezielte Anwendung der aktiven Hochdruckbelüftung und Zugabe organischer Zuschlagstoffe ein von der Außentemperatur unabhängiger, wirtschaftlicher, ganzjähriger Mietenbetrieb realisiert werden kann. Die Zugabe der organischen Zuschlagstoffe (Kompost, ET20) wirkte sich im zweiten Behandlungsfall weder auf den biologischen Schadstoffumsatz noch auf die ökotoxikologischen Eigenschaften positiv aus. Dem hingegen verbesserte die Zugabe von Bauschutt die physikalischen Eigenschaften des Bodenmaterials und unterstützte dadurch den biologischen Schadstoffumsatz im Mietenverfahren. Gleichzeitig erhöhte der Bauschutteintrag jedoch auch die Ökotoxizität des Bodenmaterials, so daß der generelle Einsatz von Bauschutt als Zuschlagstoff wiederverwertungsspezifisch diskutiert werden muß. Die in Kooperation mit der TU Braunschweig durchgeführten Laboruntersuchungen verdeutlichen, daß mit Hilfe einer gezielten mechanischen Vorbehandlung des Bodenmaterials eine Beschleunigung des biologischen Schadstoffumsatzes realisiert werden kann. Aufwand und Nutzen einer derartigen Vorbehandlung unter technischen Bedingungen müssen jedoch in Abhängigkeit vom Bodenmaterial anlagenspezifisch abgewogen werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Veröffentlichungen:
Hupe et al., (1998, 1999), Koning et al., (1998, 1999, 2000): TerraTech, altlasten spektrum, Erich Schmidt Verlag

Konferenzen, Workshops:
ConSoil (Edinburg 1998, Leipzig 2000), In situ and on-site Bioremediation (San Diego, 1999), Expo (Munster 1998, 1999), 1st Int. Conf. on petroleum Biotechnolgie (Mexiko City, 2000), SFB-Abschlußveranstalung (Hamburg, 2000)

Messen:
TerraTec (Leipzig, 1999: Gemeinschaftsstand der Deutschen Bundesstiftung Umwelt)

Studien- und Diplomarbeiten:
4 Studien-, 3 Diplomarbeiten

Detaillierte Quellenangaben (s. Abschlußbericht)


Fazit

Die im Projekt gewonnen Ergebnisse bestätigen und ergänzen das bisher vorhandene Wissen über die Möglichkeiten und Grenzen des Mietenverfahrens in Bezug auf die biologische Reinigung mineralölkontaminierter Böden. Aus den gewonnenen Ergebnissen wurden Handlungsempfehlungen für einen optimierten Mietenbetrieb in der Sanierungspraxis abgeleitet und diskutiert.

Zur Beurteilung der Wiederverwertbarkeit der biologisch behandelten Bodenmaterialien wurden die Materialeigenschaften der Bodenmaterialien nach der Behandlung rechtlichen Vorgaben zur Wiederverwertung gegenübergestellt und ökotoxikologische Untersuchungen durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß ohne einheitliche Regelungen für die Einordnung der biologischen ex-situ Bodensanierung sowie alternativer Verfahren im Abfallrecht (Maßnahmen zur Abfallverwertung / Maßnahmen zur Abfallbeseitigung) eine Entwicklung übergreifender Wiederverwertungsstrategien nicht möglich ist.

Die Ergebnisse zeigen weiterhin, daß zukünftige Optimierungen des Mietenverfahrens im Bereich einer thermophilen Betriebsführung liegen.