Grundwassersanierung im Abstrom einer ehemaligen Steinkohlezeche (Lothringen V) mit Imprägnierungs-Anlagen in Bochum Gerthe

Stefan Vomberg1, Michael Meid1, Thorsten Trapp2, Petra Hertel3
1 CDM Smith Consult GmbH
2 WEG Bochum mbH
3 Stadt Bochum , UBB

P 9.21 in Groundwater-surface water-interactions - processes and methods

Auf der Fläche der ehemaligen Zeche Lothringen V in Bochum Gerthe wurden Hölzer u.a. zur Verwendung im Bergbau und im Stromleitungsbau imprägniert. Dabei wurden Chromsalze und kokereistämmige Teeröle verwendet. Durch den Betrieb kam es zu erheblichen Boden- und Grundwasserbelastungen. Hier ist das Grundwasser (1. Grundwasserstockwerk, Castroper Höhenschotter) erheblich mit Chrom VI, PAK (EPA) belastet. Vor allem die Chrom VI Belastungen werden aus dem Bereich des Altstandortes in Grundwasserfließrichtung zum nächsten Vorfluter (Ostbachsystem), der sich ca. 1,2 km vom Schadstoffzentrum entfernt befindet, transportiert. Die Breite der Chrom VI Fahne beträgt dabei ca. 600 m. Das belastete Grundwasser tritt in Schichtquellen und Vernässungszonen aus. Hierbei werden Chrom VI Gehalte von ca. 1.000 µg/l dem Oberflächenwasser zugeführt.

U.a. zur Unterbindung einer weiteren Schadstoffelution in das Grundwasser im Bereich des Schadenszentrums wurde die Fläche Lothringen V (neu: Gewerbepark Gerthe Süd mit einer Flächengröße von ca. 14 ha) mit einer Tondichtungsbahn aus Bentonit gesichert.

Aufgrund des großvolumigen Schadensbereiches kommen aus wirtschaftlichen Gründen für die Sanierung des Chromatschadens im direkten Abstrombereich bevorzugt Verfahren in Frage, die sehr geringe volumenbezogene Behandlungskosten aufweisen und einen überschaubaren Wirkstoffeinsatz haben. Diese Forderung trifft insbesondere auf biologische und chemische in situ-Reduktionsverfahren zu. Die Laborversuche zum in situ Reduktionsverfahren (Slurry-Reaktoren und Säulenversuche) haben ergeben, dass Melasse- und Eisen-II-Sulfat Zugaben das Redoxpotential im Grundwasser derart beeinflussen, dass das metastabile Chrom VI in das weniger toxische und weniger gut wasserlösliche dreiwertige Chrom überführt wird und ausfällt.

Im Zuge der Feldversuche ab 2015 zur in situ-Sanierung wurden beide Reduktionsmittel, in verschiedenen Kombinationen, in bis heute insgesamt 21 Zirkulationssystemen erprobt. Nach ca. 2 Jahren Durchführungszeitraum des Feldversuches zeigt insbesondere die biologische Reduktion mittels Zusatz des Wirkstoffs Melasse eine vielversprechende Wirkungsweise und Nachhaltigkeit. Die Ergebnisse zur Chromatreduktion erreichen in mehreren Beobachtungsmessstellen Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze.

Um die Eingriffe in dem als Landschaftsschutzgebiet ausgewiesenen Ostbachsystem (Austrittsbereich) so gering wie möglich zu halten, wurden in 2013 eine belastete Quellschüttung bautechnisch gefasst und die Wässer einer Grundwasserreinigungsanlage zugeführt. Die Methode zur Grundwassersanierung wurde im Vorfeld im Rahmen von Labor- und Feldversuchen umfangreich getestet. Am effektivsten und wirtschaftlichsten erwies sich die Grundwassersanierung durch die Reduzierung von Chrom VI zu Chrom III mit Hilfe von Natriumdithionit und die anschließende Abreinigung der Wässer über ein Absorptionsmittel.  Das gereinigte Wasser wird wieder in den Ostbach eingeleitet.