Das Projekt "Reinigung schwermetallbelasteter Sedimente durch Bioleaching" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Sanierungsforschung durchgeführt. Kommen anoxische Sedimente mit Sauerstoff in Kontakt, so gehen die enthaltenen Schwermetalle durch mikrobielle Oxidations- und Versauerungsprozesse langsam in Loesung. Dieses natuerliche Bioleaching, welches unkontrolliert eine Gefahr fuer die Umwelt darstellt, soll durch Aktivierung der autochthonen schwefel- und eisenoxidierenden Bakterien (Thiobacilli) beschleunigt und zur Reinigung der Sedimente genutzt werden. Ziel ist es, ein wissenschaftlich fundiertes Verfahren zur Sedimentdekontamination unter Nutzung des natuerlichen biologischen Selbstreinigungspotentials bereitzustellen. Die behandelten Sedimente sollen in den Stoffkreislauf als Boden zurueckgefuehrt werden. Unter optimalen Bedingungen der Suspensionslaugung im Labor gehen die meisten Schwermetalle innerhalb weniger Wochen weitgehend in Loesung. Die biologisch induzierten Prozesse bewirken eine schnellere Solubilisierung der Schwermetalle als die abiotische Saeureextraktion. In Anbetracht der grossen zu behandelnden Sedimentmengen ist eine Perkolationslaugung von ausgebaggerten Sedimenten in Anlehnung an die mikrobielle Erzlaugung beabsichtigt. Die Schwermetalle werden aus dem Feststoff herausgeloest, nach Akkumulation aus der Fluessigphase ausgefaellt und so in ein Konzentrat ueberfuehrt. Die mikrobielle Aktivitaet der natuerlichen Thiobacilli wurde durch Versauerung des Sediments und Zumischung von Schwefel erhoeht. Das Bioleaching-Konzept wird in der Feldversuchsanlage Kleindalzig an der Weissen Elster bei Leipzig unter praxisnahen Bedingungen erprobt. Aus abgelagerten oxidischen Sedimenten konnten nach 4 Monaten ca. 60 Prozent der enthaltenen Schwermetallfracht herausgeloest werden. Fuer Zink, Cadmium, Nickel, Kobalt und Mangan wurden Leachinggrade bis zu 80 Prozent erreicht. Der Schwerpunkt der geplanten Untersuchungen liegt auf der Erkundung und technischen Umsetzung von Massnahmen zur Beschleunigung der Metallsolubilisierung sowie zur selektiven Abtrennung der im Prozesswasser akkumulierten Schwermetalle. Frisch gebaggerte Schlaemme muessen vor dem Bioleaching vererdet werden ('Rippening'), um guenstige Bedingungen fuer die laugungsaktiven Bakterien zu schaffen. Die gelaugten Sedimente sind vor dem Wiedereinsatz als Boden zu renaturieren. Die prozessrelevante Umsetzung der im Labor- und Technikumsmassstab erarbeiteten Erkenntnisse soll in der Feldversuchsanlage Kleindalzig sowie einer Bioleaching-Pilotanlage im Bodenreinigungszentrum Hirschfeld des Praxixpartners Bauer und Mourik Umwelttechnik GmbH und Co. erfolgen. Nach Umruestung eines Bodenbehandlungsbeckens zu einem full-scale-Leachingbecken sollen in Hirschfeld Versuche in sanierungsueblichen Groessenordnungen durchgefuehrt werden.
Das Projekt "Mikrobielle Reinigung kontaminierter Boeden in Perkolationssystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Sanierungsforschung durchgeführt. Ziel des praxisorientierten Forschungsprojektes war es, eine ehemalige landwirtschaftliche Silageanlage zu einer nach dem Perkolationsprinzip arbeitenden biologischen Bodensanierungsanlage umzuruesten und fuer die Reinigung kontaminierter Boeden nutzbar zu machen. Grundidee war die Kombination eines Feststoffreaktors (Silagebecken) mit einem Fluessigreaktor (Sickerwasserbehaelter). Die wissenschaftliche Aufgabe bestand in der effektiven Nutzung des Leistungspotentials der Bodenmikroorganismen durch die Schaffung optimaler Milieubedingungen im Perkolationssystem. Der wissenschaftliche Vorlauf wurde im UFZ Labor- und Technikumsmassstab erarbeitet. Es wurde eine Technikumsanlage mit steuerbarem Luft- und Wasserkreislauf aufgebaut, welche die gleiche Grundstruktur wie die full scale-Anlage besitzt. Ausgangspunkt der Untersuchungen war die Hypothese, dass durch periodische aerob-anaerob-Wechsel im Boden der Abbau von Schadstoffen (Kohlenwasserstoffen) beschleunigt wird. In waessriger Phase konnte ein stimulierender Effekt von zeitweiliger Sauerstofflimitation auf die mikrobielle Aktivitaet und den Substratumsatz nachgewiesen werden. In Systemen mit Boden fuehrte der aerob-anaerob-Wechsel zwar zu einer verstaerkten Mineralisierung der Kohlenwasserstoffe aber zu keinem beschleunigten Abbau. Weitere Untersuchungen konzentrierten sich auf das Problem der Bioverfuegbarkeit der Schadstoffe im Boden und auf deren Verbesserung durch den gezielten Einsatz von Tensiden. Der Einsatz nichtionogener Tenside zu Beginn des biologischen Abbauprozesses war unwirksam, weil die Kohlenwasserstoffe anfaenglich noch ausreichend bioverfuegbar waren und das Tensid bei beginnender Stagnation des Schadstoffabbaus bereits mikrobiell abgebaut war. Der Tensidzusatz in der Stagnationsphase fuehrte zu einer kurzzeitigen Beschleunigung des Abbaus. Parallel zu den Grundlagenuntersuchungen wurde durch den Praxispartner, die Bauer und Mourik Umwelttechnik GmbH und Co. eine ehemalige Silageanlage in Hirschfeld bei Freiberg (Sachsen) zu einer modernen nach dem Perkolationsprinzip arbeitenden Bodenreinigungsanlage umgebaut. Die Milieubedingungen fuer die Bodenmikroorganismen koennen ueber die Steuerung des Prozesswasserkreislaufs und der Belueftung beeinflusst werden. Die im UFZ gesammelten Erfahrungen wurden bei Praxisversuchen in der full scale-Anlage zur Anwendung gebracht. Eine dominierende Rolle auf die Behandlungsdauer kam der Temperaturoptimierung zu. Durch die Kombination von Massnahmen zur Waermezufuehrung (extern ueber das Prozesswasser bzw. intern durch Kompostbeimischung) und zur Vermeidung von Waermeverlusten (Abdeckung des Bodens mit Holzschnitzeln oder speziellen Folien) konnte die Abbaugeschwindigkeit von Kohlenwasserstoffen um bis zu den Faktor 3 erhoeht werden. Nach einer laengeren Testphase hat die Anlage im Sommer 1997 den Routinebetrieb aufgenommen.
Das Projekt "Teilvorhaben 6/2: Schadstoffmobilisierung in kontaminierten Böden durch thermische in-situ-Bodenerwaermung mit Hochfrequenzenergie/Bodenchemie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Sanierungsforschung durchgeführt. Zielstellung: Ziel des Projektes ist es, ein leistungsfaehiges, energieeffizientes und variabel einsetzbares in-situ-Verfahren zur Sanierung kontaminierter Boeden zu entwickeln, das auf der Erwaermung des Bodenmaterials durch die Einstrahlung von Hochfrequenzenergie basiert. Infolge der resultierenden Temperaturerhoehung des Substrates soll sowohl die Beweglichkeit von Schadstoffen im Boden erhoeht als auch ihre Desorption erleichtert werden. Diese Ziele werden durch verschiedene parallel wirkende Faktoren wie die Erhoehung des Dampfdrucks der Kontaminanten, die Erhoehung der Diffusivitaet, die Verbesserung der Durchlaessigkeit des Bodens durch Wasserdesorption sowie durch Strippeffekte erreicht. Darueber hinaus kann durch eine moderate Erwaermung des Bodens eine mikrobielle Sanierung unterstuetzt oder, im Falle eines vorgeschalteten Auftauens gefrorener Boeden, ueberhaupt erst ermoeglicht werden. Im Rahmen des Projektes soll die technische Durchfuehrbarkeit der Methode im Labor- und Technikumsmassstab demonstriert werden. Erste applikative Untersuchungen auf den oben genannten potentiellen Anwendungsgebieten werden realisiert. Begleitende Arbeiten dienen dem Ziel, die optimalen Sanierungsbedingungen fuer verschiedene Schadstoffe und Boeden zu ermitteln.