Uni-Bayreuth

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Der Einfluss der Temperatur auf das CKW-Freisetzungsverhalten bei oberflächennaher Wärmespeicherung

Nicolas Koproch1, Ralf Köber1, Andreas Dahmke1
1 Angewandte Geologie, Christian-Albrechts Universität zu Kiel

O 15.10 in Forum Junge Hydrogeologen (H 36, NW III)

28.05.2014, 16:00-16:20, H36, NWIII

Als Beitrag zur Energiewende stellt die Wärmespeicherung im oberflächennahen Grundwasser eine vielversprechende Technologie zur kosteneffizienten Heizwärme- und Warmwasserbereitstellung dar. Durch Wärmespeicherung induzierte Temperaturerhöhungen können bei Vorliegen organischer Grundwasserkontaminationen zu einer beschleunigten NAPL-Freisetzung führen und damit zu einem erhöhten und unkontrollierten Schadstoffeintrag in das Grundwasser. Dieses führt bisher dazu, dass Wärmespeicherung bei Vorliegen von Altlasten nicht genehmigt wird. Andererseits können durch Temperaturerhöhungen mikrobielle Abbauprozesse, z.B. durch eine Steigerung der Aktivität, unterstützt werden. Die Freisetzung von NAPLs wird von den temperaturabhängigen Einflussgrößen Viskosität, Löslichkeit, Diffusivität, Dichte und Oberflächenspannung beeinflusst und können im Allgemeinen zu einer verstärkten NAPL-Freisetzung bei erhöhten Temperaturen führen. Einen weiteren entscheidenden Einfluss auf den NAPL-Lösungsprozess haben die Abstandsgeschwindigkeit, die hydrodynamische Dispersion sowie die Quell- und Sedimentarchitektur. Die Dispersion hat neben einem Einfluss auf die Freisetzung und Ausbreitung gelöster NAPLs auch einen wesentlichen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Reaktionspartnern für den mikrobiellen Abbau. Allerdings gibt es bisher kaum experimentelle Untersuchungen zu einem möglichen Temperatureinfluss auf die Dispersion. In wie weit bestehende Modelle das komplexe Ineinandergreifen der Einzelprozesse bei erhöhten Temperaturen und ihren Effekt auf die Nettoemission wiedergeben können, kann aufgrund mangelnder experimenteller Daten bisher noch nicht beurteilt werden. Das Ziel der durchgeführten Arbeiten bestand deshalb in der Parametrisierung des temperaturabhängigen CKW-Lösungsverhaltens in 2D durchströmten Systemen.

Hierzu wurde in neu entwickelten temperierbaren, homogen befüllten 2-D Versuchsgerinnen (40 cm x 25 cm x 10 cm) die Schadstofffreisetzung aus einer residualen TCE-Quellzone bei verschiedenen Temperaturen untersucht (10°C bis 70°C). Im Vorfeld einzelner Versuche erfolgten Tracerversuche zur Bestimmung der hydrodynamischen Kenngrößen und zur Quantifizierung eines Temperatureinflusses auf die Dispersion. Über ein hoch aufgelöstes Probenahmeprofil waren eine detaillierte räumlich-zeitliche Charakterisierung der Schadstofffreisetzung, sowie eine präzise Bestimmung der Querdispersion möglich.     
Ein Temperatureinfluss auf die Lösungsgeschwindigkeit und auf gelöste CKW-Konzentrationen deutete sich in ersten Experimenten an und Unterschiede bei verschiedenen Temperaturen korrelierten qualitativ mit den maximalen CKW-Löslichkeiten. Die Datenlage aus den Experimenten erlaubt bisher noch keine abschließenden Aussagen, jedoch deutete sich bei einer Temperaturerhöhung auch eine Zunahme der Dispersionskoeffizienten an.

Im Rahmen der Präsentation wird ein Überblick über die erhobenen Datensätze und die damit gegebenen Möglichkeiten zur Modellvalidierung gegeben.

 

 

 



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Letzte Änderung 08.11.2013