Landesanstalt für Umwelt, Messungen und
Naturschutz Baden-Württemberg
Altlasten und Grundwasserschadensfälle 44
Ermittlung fachtechnischer Grundlagen zur
Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung
von langlaufenden Pump-and-Treat-Maßnahmen
L Entwicklung einer standardisierten Vorgehensweise
MAGPlan
Sauberes Grundwasser für Stuttgart
Landesanstalt für Umwelt, Messungen und
Naturschutz Baden-Württemberg
Ermittlung fachtechnischer Grundlagen zur
Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung
von langlaufenden Pump-and-Treat-Maßnahmen
L Entwicklung einer standardisierten Vorgehensweise
I M PR ES SU M
HERAUSGEBER
LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
Postfach 10 01 63, 76231 Karlsruhe, www.lubw.baden-wuerttemberg.de
BEARBEITUNG
ARCADIS Deutschland GmbH
Dr. Michael Reinhard, Sandra Rettermayer
Dr. Stupp Consulting, jetzt TAUW GmbH
Albrecht Bakenhus, Henning Leiteritz, Dr. Dieter Stupp
LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
Dr. Iris Blankenhorn, Dr. Wolfgang Kohler, Michael Weiller
Referat 22 – Boden, Altlasten
GEFÖRDERT
Mit Unterstützung des Finanzierungsinstruments LIFE der Europäischen Gemeinschaft
www.sauberes-grundwasser-stuttgart.de (LIFE08 ENV/D/000021)
REDAKTION
LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
Referat 22
BEZUG
Diese Broschüre ist kostenlos gedruckt oder als Download im pdf-Format erhältlich
bei der LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz
Baden-Württemberg, Postfach 10 01 63, 76231 Karlsruhe unter:
http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/6638
ISSN
1437-0158
ISBN
978-3-88251-366-0
STAND
September 2015
GESTALTUNG
Jürgen Dürr, düsign-Grafik
BILDNACHWEIS
Titelbild: Andy Ridder Fotografie
Nachdruck – auch auszugsweise – ist nur mit Zustimmung des Herausgebers unter Quellenangabe und Überlassung
von Belegexemplaren gestattet.
I N H A LTS VE RZ E ICHN IS
ZU SA M M EN FASSU N G
7
1 G R U N DL AGE N
9
2 A N W EN DU N GSBE RE ICH DE R HAND L U NG S H I LFE
11
3 KO N Z EPT
11
4 B E GR I F F SE RL ÄUT E RU N GE N
15
5 P RÜ FU N G DE S O P TIMIE RU N GSP OT E N Z I ALS U N D ER MI TTLU N G VO N A LTER N ATI V EN ( ELEMEN T A )
17
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
17
18
19
23
27
30
30
30
Allgemeine Vorgehensweise
Arbeitsschritt 1: Datenerfassung
Arbeitsschritt 2: Überschlägige Prüfung der Gesamtbetriebskosten
Arbeitsschritt 3: Prüfung der technischen Effizienz
Arbeitsschritt 4: Prognose der Restlaufzeit und Gesamtkosten
Arbeitsschritt 5: Prüfung des Sanierungsziels
Arbeitsschritt 6: Prüfung sonstiger Hinweise auf Ineffizienz
Arbeitsschritt 7: Prüfung von alternativen Techniken und Konzepten
6 DARSTE L L U N G DE R SAN IE RU N GSE F F IZ I EN Z ( ELEMEN T B )
31
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
31
31
32
36
37
Allgemeine Vorgehensweise
Datenerhebung
Statistische Auswertung von Daten zur Sanierungseffizienz
Auswertungen für Bodenluftsanierungen
Empfehlungen für den Umgang mit selbst erhobenen Daten
7 P RO G N OSE DE R G E F ÄHRDU N G SE N TWI C K LU N G N AC H A B S C H A LTEN DER A N LAG E ( ELEMEN T C )
39
7.1
7.2
7.3
39
39
7.4
7.5
7.6
Allgemeine Vorgehensweise
Arbeitsschritt 1: Konzeptionelles Standortmodell
Arbeitsschritt 2: Prognose der Schadstoffausbreitung nach einer möglichen Beendigung der aktiven
Sanierung
Arbeitsschritt 3: Prüfung der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern und ggfs. Prüfung von
Belangen betroffener Dritter
Arbeitsschritt 4: Vorschlag zu Kontrollmaßnahmen
Arbeitsschritt 5: Kriterien für die Wiederaufnahme der aktiven Sanierung
42
43
44
44
8 S CH LU SSBE ME RKU N G
44
A N H A N G 1 VE RE IN FACHT E AU SWE RTU N G ZU R A B S C HÄ TZU N G VO N G ES A M T L AUFZEI T EN U N D - KO STE N
45
A N H A N G 2 DE TAIL E RL ÄUT E RU N G E N ZU D EN STATI STI S CH EN AU S W ERTU N G EN
53
AN H A N G 3 DAT E N E RFASSU N G SBÖ G E N
65
A B BI LD U N GS- U N D TA BE L L E N VE RZ E ICHNI S
76
L I TER AT U RV E RZE IC HN IS
78
Zusammenfassung
Aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten ist bei langlaufenden Sanierungsmaßnahmen eine regelmäßige Überprüfung der Effizienz unter Berücksichtigung der Erkenntnisse und Erfahrungen aus dem bisherigen
Sanierungsverlauf angezeigt. Die Handlungshilfe befasst sich daher mit der Überprüfung von langlaufenden Pumpand-Treat-Maßnahmen und langlaufenden Bodenluftabsaugungen zur Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung durch die Behörden.
Sie richtet sich vor allem an die zuständigen Behörden, aber auch an Sachverständige, Fachbüros und Sanierungspflichtige, die langlaufende Sanierungsmaßnahmen beurteilen müssen. Sie beschreibt die Vorgehensweise bei der
Prüfung des technischen und konzeptionellen Optimierungspotenzials, gibt Unterstützung zur Einordnung der Sanierungseffizienz sowie Empfehlungen zur Prognose der Gefährdungsentwicklung nach dem möglichen Abschalten
einer Sanierungsanlage.
Die Handlungshilfe ist wie folgt aufgebaut:
Die Kapitel 1, 2, 3 und 4 erläutern die Grundlagen und den Anwendungsbereich der Handlungshilfe. Das Konzept
der Vorgehensweise wird beschrieben und Begriffe definiert.
Kapitel 5 ist in sieben Arbeitsschritte gegliedert, die notwendig sind, um das Optimierungspotenzial einer Sanierungsmaßnahme zu prüfen und ggf. Alternativen zum bestehenden Verfahren aufzuzeigen.
Kapitel 6 beschreibt die Datenerhebung und statistische Auswertung von 137 Fällen zur Ermittlung von spezifischen Betriebsparametern. Da keine allgemeingültigen Grenzwerte oder Grenzbereiche zur Effizienzbewertung
abgeleitet werden können, wird dem Nutzer der Handlungshilfe die Möglichkeit gegeben, die Werte seiner spezifischen Betriebsparameter anhand der Auswertungen einzuordnen.
Kapitel 7 befasst sich mit der Prognose der zukünftigen Gefährdungsentwicklung für den Zeitraum nach dem Abschalten einer Sanierungsanlage. Im Wesentlichen wird die Prüfung der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern und der Belange Dritter, die beim Abschalten einer Sanierungsanlage betroffen sein können, näher erläutert.
Die Handlungshilfe entstand im Rahmen des EU LIFE+Projekts „MAGPlan“ (Management plan to prevent threats
from point sources on the good chemical status of groundwater in urban areas), das die Landeshauptstadt Stuttgart
mit der LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg als assoziiertem Partner von 2010 bis 2014 bearbeitet. Die entwickelte Methode ist eine standardisierte Vorgehensweise zur Ermittlung
der fachtechnischen Grundlagen zur Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung und soll fortgeschrieben werden.
7 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
8 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
1 Grundlagen
Die Zeitdauer der Sanierung von Grundwasserschäden
durch Förderung und Behandlung des verunreinigten
Grundwassers (Pump-and-Treat-Maßnahme) beträgt in der
Regel viele Jahre bis Jahrzehnte. Bei vielen dieser Pumpand-Treat-Maßnahmen nimmt die Effizienz während der
Betriebszeit deutlich ab, ohne dass das Sanierungsziel erreicht wird. Der Schadstoffaustrag wird mit der Zeit geringer, gleichzeitig steigen die spezifischen Energieeinsätze und Kosten. Aus ökonomischen und ökologischen
Gesichtspunkten ist daher bei langlaufenden Sanierungsmaßnahmen eine regelmäßige Überprüfung der
Effizienz unter Berücksichtigung der Erkenntnisse und
Erfahrungen aus dem bisherigen Sanierungsverlauf angezeigt. Die LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg wurde in den
letzten Jahren immer wieder von Vertretern der Bodenschutz- und Altlastenbehörden des Landes mit der Bitte
angesprochen, qualifizierte Kriterien zusammenzustellen,
die zur Überprüfung solcher langlaufender Maßnahmen
geeignet sind und bei der Entscheidung helfen, ob die
Maßnahme weiter optimiert werden sollte oder gegebenenfalls beendet werden kann.
– vorbereitende standardisierte Methoden sind bisher nur
in geringem Umfang verfügbar. Diese Handlungshilfe enthält Hinweise zu einer standardisierten, fachtechnischen
Grundlagenermittlung, die der Vorbereitung einer Verhältnismäßigkeitsprüfung im Einzelfall dienen sollen.
Die Entscheidung über den weiteren, eventuell geänderten Fortgang der Sanierung trifft die zuständige Bodenschutz- und Altlastenbehörde. Dazu gehört im Falle einer
unanfechtbaren Sanierungsanordnung auch die vorgreifliche Entscheidung darüber, ob das Verfahren, etwa nach
§ 51 Absatz 1 LVwVfG wegen geänderter Sachlage oder
neuer Erkenntnismittel, wiederaufgegriffen werden muss
oder sonst nach pflichtgemäßem Ermessen der Behörde
wiederaufgegriffen werden soll oder ob im Falle eines öffentlich-rechtlichen Sanierungsvertrages dessen Änderung,
etwa nach § 60 LVwVfG, in Betracht kommt.
Die LUBW hat den Entwurf der Handlungshilfe am 27.
September 2011 mit Experten verschiedener Bodenschutz- und Altlastenbehörden der Landratsämter und
Stadtkreise in Baden-Württemberg, Vertretern mehrerer
Landesumweltämter, sowie Vertretern aus der Wirtschaft
diskutiert, die im Vorfeld über 100 Praxisfälle zur Auswertung (siehe Kap. 6) zur Verfügung gestellt hatten. Die
intensive Diskussion während des Workshops mit vielen
Anregungen zeigte das große Interesse an der Ausarbeitung. Die Handlungshilfe wurde als unterstützend für die
Arbeit der zuständigen Behörden und für die Sanierungspflichtigen beurteilt.
Die Änderung oder Beendigung einer Sanierungsmaßnahme kommt insbesondere in Frage, wenn die Behörde
im Rahmen einer Verhältnismäßigkeitsprüfung die Geeignetheit, Erforderlichkeit und Angemessenheit der Maßnahme prüft und als nicht mehr verhältnismäßig einstuft.
Sanierungsentscheidungen sind Einzelfallentscheidungen
Als Grundlage für eine Überprüfung der Sanierungsmaßnahme ist es in der Regel erforderlich, dass der bodenschutz- und wasserrechtliche Handlungsbedarf in den
technischen Untersuchungsstufen umfänglich untersucht
und bewertet wurde und eine Sanierungsuntersuchung
der Sanierungsentscheidung vorausgegangen ist. Abweichungen von der systematischen Vorgehensweise sind
dann möglich, wenn eine Pump-and-Treat-Maßnahme bei
Gefahr im Verzug als Sicherungsmaßnahme eingesetzt
wird. Bei Pump-and-Treat-Maßnahmen insbesondere in
Wasserschutz- oder Heilquellenschutzgebieten, in denen
sich Schadstoffe im Grundwasser weiter ausbreiten können und damit eine Gefahr für die Wassernutzung besteht, ist in aller Regel nicht zu prüfen „ob“ die Sanierung
fortzuführen ist, sondern „wie“ effizient die Sanierung
oder Sicherung weitergeführt werden kann.
Weil Pump-and-Treat-Maßnahmen häufig mit
Bodenluftabsaugungen kombiniert sind, wurden
ergänzend auch Hinweise zur Prüfung dieser in
die Handlungshilfe aufgenommen.
9 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
!
Die Handlungshilfe entstand im Rahmen des EU LIFE+
Projekts „MAGPlan“ (Management plan to prevent
treats from point sources on the good chemical status of
groundwater in urban areas), das die Landeshauptstadt
Stuttgart mit der LUBW als assoziiertem Partner von 2010
bis 2014 bearbeitet.
Das Projekt MAGPlan verfolgt das Ziel, zum Schutz des
Stuttgarter Mineralwasservorkommens einen Grundwas-
serbewirtschaftungsplan für das Innenstadtgebiet zu erarbeiten. Die Projektfläche umfasst ca. 26 km² mit rund 800
nachgewiesenen und potentiellen LCKW-Eintragsstellen.
Auf der Grundlage des Bewirtschaftungsplans sollen nach
Abschluss des Projekts die relevanten Eintragsstellen saniert, der Schadstoffeintrag ins Grundwasser begrenzt,
eine Trendumkehr hin zu einer Qualitätssteigerung des
Grundwassers eingeleitet und die Güte des Stuttgarter
Mineralwasservorkommens langfristig gesichert werden.
10 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
2 Anwendungsbereich der Handlungshilfe
Mit dieser Handlungshilfe wird ein standardisiertes Vorgehen zur fachtechnischen Grundlagenermittlung zur
Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung von Pumpand-Treat-Maßnahmen und Bodenluftsanierungen vorgestellt. Die Verhältnismäßigkeitsprüfung selbst ist immer
eine Einzelfallentscheidung, die ausschließlich von der
zuständigen Behörde durchgeführt wird. Sie ist nicht
Gegenstand der Handlungshilfe.
Durch das im Folgenden beschriebene Vorgehen soll die
Einzelfallbeurteilung nicht ersetzt, vielmehr sollen fachlich fundierte und reproduzierbare Grundlagen geliefert
werden, um eine fundierte, nachvollziehbare Einzelfallentscheidung durch die zuständige Behörde zu ermöglichen.
Es ist vorgesehen, die Inhalte der Handlungshilfe in regelmäßigen Abständen zu prüfen und fortzuschreiben.
Die Prüfung der Verhältnismäßigkeit erfolgt durch
die zuständige Behörde, die über die Weiterführung, Änderung oder Beendigung der Sanierungsmaßnahme entscheidet.
!
Bei der Prüfung der Verhältnismäßigkeit, insbesondere der Angemessenheit, muss die Behörde
erforderlichenfalls auch Kriterien berücksichtigen
und bewerten, die nicht in dieser Handlungshilfe
genannt sind.
!
Diese Handlungshilfe ist kein Rechtskommentar,
sondern lediglich eine Arbeitshilfe zur standardisierten, fachtechnischen Grundlagenermittlung zur
Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung.
!
3 Konzept
Bei der Prüfung der Verhältnismäßigkeit sind die Kriterien „Eignung“, „Erforderlichkeit“ und „Angemessenheit“
zu berücksichtigen (siehe auch Kapitel 4 „Begriffserläuterungen“).
Es ist sinnvoll, für die laufende Maßnahme zunächst mögliche technische bzw. konzeptionelle Optimierungsmöglichkeiten zu überprüfen sowie anschließend einen Variantenvergleich im Sinne einer Sanierungsuntersuchung
nach Altlasten- und Bodenschutzrecht durchzuführen. Bei
dem Variantenvergleich wird die aktuelle Maßnahme mit
alternativen Techniken oder Konzepten verglichen. Die
Prüfung des technischen Optimierungspotentials und die
Ermittlung von Alternativen werden im Element A der
Handlungshilfe beschrieben.
Regelmäßig zu berücksichtigende Aspekte sind die Sanierungseffizienz und die zukünftige Gefährdungsentwicklung im Falle des Abschaltens der Pump-and-Treat-Maßnahme. Für diese beiden Elemente wird in der vorliegenden Handlungshilfe eine Vorgehensweise zur Grundlagenermittlung beschrieben (Elemente B und C).
Weitere in der Handlungshilfe nicht genannte und
zu berücksichtigende Aspekte können sich im Einzelfall ergeben.
11 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
!
Zusammenfassend gliedert sich die in dieser Handlungshilfe vorgestellte fachtechnische Grundlagenermittlung
zur Verhältnismäßigkeitsprüfung im Wesentlichen in die
drei Elemente:
Element A:
Prüfung des technischen / konzeptionellen
Optimierungspotenzials und Ermittlung von
weiteren, besseren Alternativen
Element B:
Darstellung der Sanierungseffizienz
Element C:
Zukünftige Gefährdungsentwicklung für den
Fall der Außerbetriebnahme der Sanierung
erfolgt meist in einem ersten Schritt getrennt und unabhängig von den beiden anderen Elementen. Zeigt sich dabei eine bessere Alternative oder ein Optimierungspotenzial, erfolgt eine Anpassung der Sanierung. Ist im Ergebnis keine Alternative vorhanden bzw. keine Optimierung
möglich, folgen danach die Effizienzdarstellung und die
Prognose der Gefährdungsentwicklung.
Auf Basis der Ergebnisse der Grundlagenermittlung, die
durch den Sanierungspflichtigen zu leisten sind, prüft die
zuständige Behörde und ggfs. die Bewertungskommission
die fachliche Richtigkeit.
In Abb. 1 ist in einem Ablaufschema die fachtechnische
Grundlagenermittlung dargestellt, wie diese erfahrungsgemäß ablaufen wird.
Die Prüfung der Verhältnismäßigkeit wird ausschließlich
durch die zuständige Behörde, die über die Weiterführung bzw. Beendigung der Sanierungsmaßnahme entscheidet, durchgeführt (nicht Gegenstand der Handlungshilfe).
Die Prüfung, ob es sich bei der Pump-and-Treat-Maßnahme tatsächlich um die einzige mögliche Variante ohne
bessere Alternative oder Optimierungspotenzial handelt,
Die einzelnen Elemente A, B und C der fachtechnischen
Grundlagenermittlung zur Verhältnismäßigkeitsprüfung
werden nachfolgend beschrieben.
Fachtechnische Grundlagenermittlung zur Vorbereitung der
Verhältnismäßigkeitsprüfung (Inhalt der Handlungsempfehlung)
Sanierungspflichtiger
A
Prüfung des
technischen/konzeptionellen
Optimierungspotenzials
und
Ermittlung von Alternativen
bessere Alternativen
Optimierungspotenzial
Überplanung
Sanierung
keine besseren Alternativen / kein Optimierungspotenzial
B
Darstellung der
Sanierungseffizienz
Behörde
C
Abschätzung der
Gefährdungsentwicklung
nach Abschalten der Anlage
Fachliche Prüfung
Nachbesserungen
erforderlich
(Behörde/
Bewertungskommission)
Grundlagen fachlich richtig
Sanierung
verhältnismäßig
Prüfung der
Verhältnismäßigkeit
(zuständige Behörde)
Sanierung nicht
verhältnismäßig
Öffentl.- rechtl. Vertrag
Sanierungspflichtiger
Abb. 1:
Weiterführung Sanierung
Sanierungsende
und Kontrolle
Ablaufschema der fachtechnischen Grundlagenermittlung zur Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung langlaufender Pump-and-Treat-Maßnahmen (im Regelfall, Ausnahmen sind möglich)
12 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Element A:
Prüfung des technischen / konzeptionellen
Optimierungspotenzials und Ermittlung
von Alternativen
Meist haben sich bei den langlaufenden Pump-and-TreatMaßnahmen die Schadstofffrachten reduziert und es stehen inzwischen andere, neuere Techniken als zu Beginn
der Sanierung zur Verfügung. Im Regelfall wird deshalb
in einem ersten Schritt überprüft, ob es zu der laufenden
Sanierung inzwischen ein technisches Optimierungspotenzial bzw. bessere Alternativen zu der Sanierungstechnik
oder zu dem Sanierungskonzept gibt.
Die Prüfung des technischen Optimierungspotenzials erfolgt durch
„
„
„
„
die Ermittlung der Betriebskosten,
der Abschätzung der Restlaufzeiten sowie der hieraus
abgeleiteten
Berechnung der Gesamtkosten als Kostenbarwert unter Berücksichtigung von
sonstigen Hinweisen auf einen ineffektiven Betrieb.
Die Prüfung alternativer Techniken oder Sanierungskonzepte sollte in Anlehnung an die in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) vorgesehenen Sanierungsuntersuchung durchgeführt werden. Bei
der Sanierungsuntersuchung sind die zur Sanierung geeigneten, erforderlichen und angemessenen Maßnahmen zu
ermitteln und transparent darzulegen. Gibt es nach dem
Schritt, bei dem alle Techniken und Konzepte nach dem
Stand der Technik geprüft werden sollten, keine bessere
Alternative zu der laufenden Sanierung, erfolgt im Regelfall in einem 2. Schritt die Grundlagenermittlung zu den
Aspekten „Effizienz der Sanierungsmaßnahme“ und „Abschätzung der Gefährdungsentwicklung nach Abschalten
der Sanierung“ (Elemente B und C).
Element B:
Darstellung der Sanierungseffizienz
Die Darstellung der Sanierungseffizienz erfolgt auf Basis
von spezifischen Betriebsparametern, insbesondere:
„
„
„
Fördermenge je entfernte Schadstoffmasse [kg/m³]
Energieaufwand je entfernte Schadstoffmasse [kg/kW]
Kosten je entfernte Schadstoffmasse [kg/€]
Für die Bewertung dieser Größen gibt es keine allgemeingültigen Bewertungskriterien. Auf Basis einer statistischen
Auswertung von über 100 Sanierungsmaßnahmen kann
aber die einzelne Sanierungsmaßnahme eingeordnet werden.
Element C:
Prognose der Gefährdungsentwicklung
nach Abschalten der Anlage
Wichtiger Entscheidungspunkt bei der Bewertung einer
langlaufenden Sanierungsmaßnahme ist die Betrachtung
der zukünftigen Gefährdung von Schutzgütern, die bei
Beendigung der Maßnahme eintreten würde.
Die allgemeine Vorgehensweise gliedert sich in fünf Arbeitsschritte:
Schritt 1:
Schritt 2:
Schritt 3:
Schritt 4:
Schritt 5:
Zustandsbeschreibung (konzeptionelles Standortmodell)
Prognose der Schadstoffausbreitung nach einer
möglichen Beendigung der aktiven Sanierung
Prüfung und Prognose der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern und betroffenen
Belangen Dritter, die bei Hinnahme einer
Grundwasserverunreinigung in Zukunft betroffen sind oder sein können
Vorschlag zu Kontrollmaßnahmen zur Prüfung der Prognose
Festlegung von Kriterien für die Wiederaufnahme der aktiven Sanierung, sofern sich die
Prognose nicht bestätigt und die tatsächliche
Gefährdung größer ist als die prognostizierte
und diese nicht hinnehmbar ist
13 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
14 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
4 Begriffserläuterungen
SANIERUNG, GEFAHRENABWEHR
Nach dem Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) sind
Sanierungen Maßnahmen
1.
zur Beseitigung oder Verminderung der Schadstoffe
(Dekontaminationsmaßnahmen)
dung im Einzelfall trifft. Die Behörden haben bei ihrer
Entscheidung immer den Zweck der zur Ausübung des
Ermessens ermächtigenden Vorschrift und die inhaltlichen Grenzen dieser Entscheidung zu beachten. Zudem
sind die allgemeinen Rechtsgrundsätze wie z. B. Angemessenheit der Mittel, Erforderlichkeit und Zumutbarkeit für
den Betroffenen zu berücksichtigen.
oder
2.
die eine Ausbreitung der Schadstoffe langfristig verhindern oder vermindern, ohne die Schadstoffe zu beseitigen (Sicherungsmaßnahmen).
Das verwaltungsrechtliche Handeln unterscheidet zwei
Ermessensformen:
„
Sanieren bedeutet nach § 4 Abs. 3 BBodSchG, dass dauerhaft keine Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche
Belästigungen für den Einzelnen oder die Allgemeinheit
entstehen.
Entschließungsermessen
Die Behörde hat pflichtgemäß zu entscheiden, ob sie
Maßnahmen ergreift.
„
Auswahlermessen
Die Behörde hat zwischen mehreren in Betracht kommenden Handlungsalternativen zu wählen, z. B. Auswahl des Sanierungsverfahrens oder Auswahl des Störers gem. § 4 BBodSchG.
ERMESSEN
Ermessen bedeutet, dass die Behörde einen Handlungsspielraum besitzt, in dessen Rahmen sie ihre Entschei-
ERLÄUTERUNGEN
Grundsätzliches zur Prüfung der Verhältnismäßigkeit
Innerhalb der Ermessensausübung kommt der Prüfung
der Verhältnismäßigkeit eine zentrale Bedeutung zu.
Der Grundsatz der Verhältnismäßigkeit ist aus dem im
Grundgesetz verankertem Rechtsstaatsprinzip hergeleitet worden und hat daher Verfassungsrang. Der Grundsatz der Verhältnismäßigkeit ist eine verfassungsrechtliche Schranke der Grundrechtsbegrenzung. Ein Grundrechtseingriff ist rechtlich gesehen nur verfassungsmäßig,
wenn er verhältnismäßig ist.
Die Verhältnismäßigkeitsprüfung gliedert sich in drei
Schritte:
„
Eignung der Maßnahme
Ist die Art der Maßnahme, die ausgewählte Technik
überhaupt geeignet, den gewünschten Zweck bzw.
angestrebten Erfolg (Ziel) zu erreichen?
„
Erforderlichkeit der Maßnahme
Eine Maßnahme ist erforderlich, wenn es keine andere, mildere, aber ebenso taugliche Maßnahme gibt,
um das Ziel zu erreichen.
„
Angemessenheit der Maßnahme
Steht die ausgewählte Maßnahme in einem zumutbaren Verhältnis von Aufwand und angestrebtem Erfolg?
15 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
ERLÄUTERUNGEN
Eine Maßnahme ist angemessen, wenn die Nachteile,
die mit der Maßnahme einhergehen, insbesondere für
den Betroffenen, nicht außer Verhältnis zu dem beabsichtigten Erfolg stehen.
Bei der Prüfung der Angemessenheit (Verhältnismäßigkeit im engeren Sinn) handelt es sich um keine standardisierte Beurteilung. Vielmehr bedarf es einer wertenden Entscheidung im jeweiligen Einzelfall.
Bei der Prüfung der Verhältnismäßigkeit sind im Wesentlichen folgende Aspekte zu berücksichtigen:
Der Verhältnismäßigkeitsgrundsatz erfordert ein nach
Rechtsverstoß und Schwere des behördlichen Eingriffs
abgestuftes Vorgehen. Im Rahmen der Altlastenbearbeitung bedeutet dies, dass die behördlich festgelegten
Maßnahmen und deren Folgen für den Pflichtigen in
einem angemessenen Verhältnis zum Ausmaß der abzuwehrenden Gefahr zu stehen haben.
„
„
„
Erhebung und Darstellung der Nachteile der in Frage
kommenden Maßnahmen.
Prüfung, ob es Handlungsalternativen zu der vorgesehenen Maßnahme gibt, die zur Zielerreichung ebenfalls geeignet sind.
Vergleich, ob die bevorzugte Maßnahme im Hinblick
auf die Nachteile tatsächlich die am besten geeignete
ist.
Im Anhang „Sanierungsuntersuchung“ der BBodSchV
heißt es: „Mit Sanierungsuntersuchungen bei Altlasten
sind die zur Erfüllung der Pflichten nach § Abs. 3 des
BBodSchG geeigneten, erforderlichen und angemessenen Maßnahmen zu ermitteln.
16 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
5 Prüfung des Optimierungspotenzials und Ermittlung
von Alternativen (Element A)
5.1 Allgemeine Vorgehensweise
BEGRIFFE
Bei Element A erfolgt die Prüfung des Optimierungspotenzials und technischer Alternativen bzw. Sanierungskonzepte. Die Vorgehensweise ist in Abb. 2 dargestellt.
Die einzelnen Arbeitsschritte sind in den nachfolgenden
Kapiteln beschrieben:
Effektivität
Die Effektivität bezeichnet die Wirkung eines Verfahrens im Hinblick auf ein definiertes Ziel. Bei der Effektivität spielt der zur Zielerreichung notwendige Aufwand keine Rolle.
Effizienz
Bei der Effizienz wird der zur Zielerreichung notwendige Aufwand berücksichtigt. Besonders effizient ist
ein Verfahren, wenn der Aufwand zur Zielerreichung
gering ist.
Anlagentechnik
Datenerfassung
Betriebskosten
im unwirtschaftlichen
Bereich?
ja
Sanierung schon
optimiert?
Hinweis auf
technisch ineffizienten
Betrieb?
ja
Sanierung schon
optimiert?
nein
Sanierungsverfahren
Prognose einer
hohen Laufzeit der
Sanierung?
ja
Sanierung schon
optimiert?
nein
ja
hohe Laufzeiten
auch bei geändertem
Sanierungsziel?
ja
Detaillierte
Überprüfung
•
Überplanung
Sanierung
Sanierung schon
optimiert?
nein
nein
ja
Sonstige Hinweise auf ineffektive
Sanierung?
ja
Sanierung schon
optimiert?
nein
nein
ja
Berechnung der Gesamtkosten
(Kostenbarwert)
weitere Bearbeitung
(Elemente B und C)
Abb. 2:
nein
ja
nein
Alternativen
nein
ja
nein
nein
Gibt es günstigere
oder schonendere
Technik/Konzepte?
ja
Ablaufschema zur Prüfung des Optimierungspotenzials und technischer Alternativen bzw. Sanierungskonzepte.
17 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
5.2 Arbeitsschritt 1: Datenerfassung
Bei langlaufenden Sanierungen gibt es eine teilweise
schwer zu überschauende Menge an Informationen und
Daten. Es kommt daher darauf an, ausschließlich die jeweils erforderlichen Daten zu erfassen. Für die Datenaufbereitung gilt ähnliches. Im Idealfall sollte die gesamte Standort- und Sanierungssituation auf wenigen Seiten
beschrieben und auf einem Lageplan und in einem Querprofil dargestellt werden.
Trotz der erwünschten Reduzierung auf die wichtigen
Daten bleibt es unerlässlich eine Liste der verwendeten
Unterlagen zu erstellen und die Quellen den verwendeten Informationen im Erfassungsbogen bzw. in den Lageplänen zuzuordnen. Ein Datenerfassungsbogen sowie eine
Liste mit wesentlichen Informationen für die Prüfung befindet sich in Anhang 3.
Für jeden zu prüfenden Fall sind obligatorisch ein
Lageplan und mindestens ein Querprofil zu erstellen. Diese haben nicht den Anspruch lagegenau alle
geometrischen Daten darzustellen, sondern dienen
zur Erklärung der Standortsituation. Zur Erstellung
dieser sind keine speziellen Zeichenprogramme
erforderlich. Es genügt z. B. vorhandene Pläne auf
einen sinnvollen einheitlichen Maßstab zu verkleinern oder zu vergrößern (ggf. auch per Hand auf
die Vorlage durchzupausen) und die notwendigen
Informationen übereinander zulegen. Im einfachsten Fall kann es genügen, eine klassische Papierkopie des Lageplans mit den handschriftlichen Informationen zu ergänzen.
18 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
!
5.3 Arbeitsschritt 2: Überschlägige Prüfung
der Gesamtbetriebskosten
In der Praxis fehlen häufig detaillierte Daten zu der Anlagenauslegung und den Betriebskosten, z. B. wenn ein
Betreibermodell gewählt wird, bei dem die Investitionskosten abgeschrieben werden oder wenn die Behörde Privatfälle selbst überprüfen möchte.
Zur überschlägigen Prüfung, ob die Betriebskosten auf
eine ungünstige Anlagenauslegung hinweisen, wurden
Kennzahlen entwickelt, die mit den Betriebskosten verglichen werden können. Diese Kennzahlen beruhen auf
einer modellhaften Anlagenauslegung und modellhaften
Kalkulationsansätzen.
In den als Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser oder Bodenluft ausgewiesenen Kennzahlen sind folgende Leistungen zum Betrieb enthalten:
„
„
„
„
„
„
Aktivkohleverbrauch,
Stromverbrauch,
Wartungskosten,
Reparaturkosten,
Ingenieurkosten für gutachterliche Begleitung,
Analysekosten für Fremd- und Eigenüberwachung.
Die Vergleichskennzahlen wurden für typische Anlagenauslegungen für Pump-and-Treat-Maßnahmen berechnet.
Dies sind:
„
„
Anlagenauslegung 1:
Brunnenpumpen → Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter
Anlagenauslegung 2:
Brunnenpumpen → Mehrschichtfilter → Desorption
und Luftaktivkohle → Wasseraktivkohle (Nachreinigungsstufe)
und eine typische Anlagenauslegung für eine Bodenluftabsaugung:
„
Anlagenauslegung 3:
Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter
Bei der Kalkulation wurde davon ausgegangen, dass die
Eisen- und Mangankonzentrationen unter 3 mg/l liegen. Die Mehrschichtfilter wurden wegen der besseren
Schwebstoffbeladung und die dadurch weniger häufigen Rückspülintervalle gewählt, was im Hinblick auf die
laufenden Kosten die Grundwassersanierung günstiger
macht. Es ist jedoch anzumerken, dass der Einsatz von
Einschichtfiltern in der Praxis – je nach Anforderungen /
Randbedingungen – durchaus auch vorkommt.
In den Abb. 3 bis 8 sind die Kennzahlen für die drei Anlagenauslegungen und die schematischen Verfahrensfließbilder, auf die sich die Vergleichskennzahlen beziehen,
dargestellt. Hinsichtlich der angegebenen Kennzahlen ist
dabei die Spannbreite in der Kalkulation von etwa 15 %
zu berücksichtigen. Die Spannbreite ist in den Grafiken
dargestellt.
Die Vergleichskennzahlen verhalten sich in Abhängigkeit
der Eingangskonzentrationen und Fördermengen nicht
linear. Dies hängt damit zusammen, dass die Kosten für
Wartungen, Reparaturen, die ingenieurtechnische Begleitung sowie die Analytik im Wesentlichen von der Schadstoffbelastung entkoppelt sind. Darüber hinaus sind bei
größeren Fördermengen und größeren Schadstoffgehalten
hinsichtlich der Energieeffizienz der Aggregate sowie der
Ausnutzung der Beladungskapazität günstigere Bedingungen gegeben, wodurch die spezifischen Kosten je m³
sinken. Für einen überschlägigen Vergleich wird dennoch
vorgeschlagen, zwischen den Kennzahlen linear zu interpolieren und die Zahlen in der Zukunft mit einer jährlichen Preissteigerungsrate von 2 % anzuheben.
Unter Berücksichtigung einer Spannbreite in der Kalkulation von etwa 15 % gibt es Anhaltspunkte dafür,
dass die Anlagentechnik nicht optimal ausgelegt ist
oder nicht effizient arbeitet, wenn die angegebenen
Vergleichskennzahlen diese Spannbreite überschreiten.
In diesem Fall sind Überprüfungen der Wirtschaftlichkeit erforderlich. Grundsätzlich sind standortspezifische Besonderheiten zu berücksichtigen (z. B. kostenintensive Chemikaliendosierung), die auch mögliche
Abweichungen von den Vergleichszahlen plausibel erklären können.
19 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Erläuterungen zu Anlagenauslegung 1
Pump-and-Treat:
Brunnenpumpen → Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter
Die direkte Wasseraktivkohlefiltration kommt meist dann
zum Einsatz, wenn die abzureinigenden Stoffe hinreichend
gut in der wässrigen Phase an der Aktivkohle adsorbieren
(Ausnutzung der Beladungskapazität) oder eine Überführung in die Gasphase, bedingt durch die Stoffeigenschaften, nicht möglich bzw. nicht wirtschaftlich ist. Die Anlagenauslegung 1 wird meist bei geringeren Fördermengen
gewählt. Auch kann der Wasserchemismus (z. B. Kalkgehalt) im Einzelfall die Anwendung der Desorption (Anlagenauslegung 2) unpraktikabel werden lassen.
Zulauf
Wasseraktivkohlefilter 1
MehrschichtFilter
LEGENDE
Wasseraktivkohlefilter 2
DEH
Rohwasservorlage
DEH 3
DEH 1
Klarphasenpumpe
Rückspülpumpe
Rückspülwasserauffangbehälter
Abb. 3:
Rückspülung, Wasser
Rückspülung, Luft
Druckerhöhungspumpe
Ablauf
Reinwasserbecken
Rückspülverdichter
DEH 4
Verfahrensfließbild zu Vergleichskennzahlen für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter"
2,20 €
2,00 €
5 m³/h
1,80 €
Kosten je m³
1,60 €
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser für
Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter"
5 m³/h
Fördermenge
25 m³/h
100 m³/h
100 µg/l
1,13 €
0,34 €
0,26 €
250 µg/l
1,14 €
0,35 €
0,27 €
1.000 µg/l
1,24 €
0,45 €
0,37 €
5.000 µg/l
1,88 €
1,09 €
1,01 €
Konzentration LCKW
1,40 €
1,20 €
25 m³/h
1,00 €
100 m³/h
0,80 €
0,60 €
0,40 €
0,20 €
0,00 €
50
Abb. 4:
100
1.000
Schadstoffbelastung in µg/l
10.000
Alle Kosten ohne Mehrwertsteuer
(Stand 2011)
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter" (Stand 2011)
20 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Erläuterungen zu Anlagenauslegung 2
Pump-and-Treat:
Brunnenpumpen → Mehrschichtfilter → Desorption
und Luftaktivkohle
Die Desorption wird hingegen meist bei flüchtigen Substanzen eingesetzt, da diese Stoffe, bedingt durch ihre
Flüchtigkeit, leicht in die Gasphase überführt werden
können und Luftaktivkohle im Vergleich zur Wasseraktivkohle eine deutlich höhere Beladungskapazität hat.
Zulauf
MehrschichtFilter
Es gibt hinsichtlich der Schadstoffbelastung sowie dem
Fördervolumenstrom keine allgemeingültigen Einsatzgrenzen, vielmehr ist standortspezifisch eine Einzelfallprüfung
erforderlich. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Vergleich der erreichbaren Aktivkohlebeladung für die Luft
und die Wasserphase sowie der zusätzlichen technischen
Aufwendungen für den Prozessschritt der Desorption.
Bei der Kalkulation für die Bodenluftabsaugung wurde ab
einer Bodenluftkonzentration von 1.000 mg /m³ und größer eine Technik mit Explosionsschutz angesetzt.
Strippturm 2
Strippturm 1
Wasseraktivkohlefilter 1
Wasseraktivkohlefilter 2
DEH 3
Rohwasservorlage
DEH 2
DEH 1
Wasserab- Strippluftscheider ventilator Lufterhitzer
Luftaktivkohlefilter 1
LEGENDE
Rückspülung,
Wasser
Rückspülung,
Luft
Strippluft
DEH Druckerhöhungspumpe
Reinluft
Luftaktivkohlefilter 2
Ablauf
Klarphasenpumpe
Rückspülwasserauffangbehälter
Reinwasserbecken
Rückspülpumpe
DEH 4
Rückspülverdichter
Abb. 5: Verfahrensfließbild zu Vergleichskennzahlen für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Desorption → Luftaktivkohle"
2,20 €
2,00 €
5 m³/h
1,80 €
Kosten je m³
1,60 €
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser für
Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Desorption → Luftaktivkohle"
5 m³/h
Fördermenge
25 m³/h
100 m³/h
100 µg/l
1,51 €
0,41 €
0,15 €
250 µg/l
1,52 €
0,42 €
0,16 €
1.000 µg/l
1,58 €
0,49 €
0,23 €
5.000 µg/l
1,88 €
0,89 €
0,63 €
Konzentration LCKW
1,40 €
1,20 €
1,00 €
25 m³/h
0,80 €
100 m³/h
0,60 €
0,40 €
0,20 €
0,00 €
50
Abb. 6:
100
1.000
Schadstoffbelastung in µg/l
10.000
Alle Kosten ohne Mehrwertsteuer
(Stand 2011)
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Desorption → Luftaktivkohle" (Stand 2011)
21 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Erläuterungen zu Anlagenauslegung 3
Die Luftaktivkohlefiltration kommt zumeist dann zu Einsatz, wenn die zu reinigenden Stoffe hinreichend gut an
der Aktivkohle adsorbieren (Ausnutzung der Beladungskapazität). Die Anlagenauslegung wird meist bei geringeren Fördermengen gewählt.
Bodenluftabsaugung:
Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter
Lastfilter
Wasserabscheider
Polizeifilter
Reinluft
Verdichter
Wasseraktivkohleadsorption
Pumpe
Bodenluftpegel
Abb. 7:
Reinwasser
Verfahrensfließbild zu Vergleichskennzahlen für Anlagenauslegung Bodenluftabsaugung
"Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter"
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Bodenluft
für Anlagenauslegung Bodenluftabsaugung
"Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter"
0,14
spezifische Kosten in €/m³
0,12
100 m³/h
Fördermenge
200 m³/h
400 m³/h
100 µg/m³
0,06 €
0,03 €
0,02 €
500 µg/m³
0,07 €
0,04 €
0,03 €
1.000 µg/m³
0,07 €
0,04 €
0,03 €
10.000 µg/m³
0,14 €
0,11 €
0,10 €
Konzentration LCKW
0,10
0,08
³
100 mg/m
0,06
³
200 mg/m
³
m
400 mg/
0,04
0,02
0,00
50
Abb. 8:
100
1.000
Schadstoffbelastung der Bodenluft in mg/m³
10.000
Alle Kosten ohne Mehrwertsteuer
(Stand 2011)
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Bodenluft für Anlagenauslegung Bodenluftabsaugung
"Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter" (Stand 2011)
22 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
5.4 Arbeitsschritt 3:
Prüfung der technischen Effizienz
„
„
„
Schadstoffaustragseffizienz,
Energieeffizienz,
Betriebskosteneffizienz.
Zur Berechnung der Kennwerte sowie der zeitlichen Parameterverläufe wurde ein MS-Excel-Dokument erstellt.
Schadstoffaustragseffizienz
Es wird die Entwicklung der Austragsrate über die letzten Betriebsjahre ermittelt und der Grundwasserförderrate bzw. Bodenluftentnahmerate gegenübergestellt. Für die
Ermittlung der Austragsraten wird dabei auf den folgenden Berechnungsansatz zurückgegriffen:
Schadstoffmenge
Zeitraum
=
Konzentration x Förderrate
Zeitraum
Darüber hinaus erfolgt die Normierung der Austragsrate
(g /m³) auf das jeweils geförderte Grundwasser- bzw. Bodenluftvolumen, um direkt vergleichbare Kennzahlen zu
erhalten.
Ein Vergleich der Zeitreihen für den Schadstoffaustrag
sowie die Grundwasserförderung bildet eine wichtige
Grundlage zur Beurteilung der aktuellen Austragseffektivität der Sanierungsmaßnahme.
Pump-and-Treat-Maßnahmen und Bodenluftabsaugungen
sind häufig dadurch gekennzeichnet, dass wegen der Tailing-Effekte zu Beginn ein starker Austrag vorhanden ist,
der schnell nachlässt und zum Ende hin immer mehr abflacht (siehe Abb. 9).
Bei einer hinreichend großen und dichten Datenbasis
über einen ausreichend langen Zeitraum kann der Kurvenverlauf und damit der Status des aktuellen Austragsverhaltens abgeschätzt werden. Die Excel-Auswertetools
stehen im Internetangebot der LUBW zum Download bereit. Im Anhang sind Anleitungen zum Umgang mit den
Tools zu finden.
Bei der Abschätzung ist die dargestellte Zeitreihe der
Grundwasserförderung ein wichtiges Zusatzinstrument.
So zeigt eine relativ konstante Förderrate, dass die Veränderungen bei der Austragsrate tatsächlich auf eine
Änderung der Austrageffizienz zurückzuführen ist, während eine stark schwankende Förderrate die Ursache für
schwankende Austragsraten sein kann (siehe Abb. 10).
Die folgende Darstellung in Abb. 9 zeigt eine prinzipielle Kurve des häufig anzutreffenden, durch Tailing-Effekte
beeinflussten Austragsverlaufes über die Zeit. Erfahrungsgemäß kann der Kurvenverlauf auch sprunghafter ausgebildet sein.
Austragsmenge
Im Folgenden wird ein Prüfansatz zur Beurteilung der
technischen Effizienz der Sanierungsanlage dargestellt.
Dabei liegen die Schwerpunkte auf:
Phase
A
Phase C
Phase B
Austragskurve
Zeit
Prinzipielle Darstellung des durch Tailing-Effekte beeinflussten
Austragszustandes mit grober Einteilung
Austragsphase
Kurvenabfall
Austragsmenge t aktuell
Austragsmenge t vorhergehend
Phase A
Phase B
Phase C
0,45
bis
0,65
0,65
bis
0,85
0,85
bis
0,95
Abb. 9: Durch Tailing-Effekte beeinflusster Austragszustand
23 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Austragsmenge
Beispiel für gleichbleibende Förderung kaum Einfluss auf Austrag
Beispiel für
nicht gleichbleibende Förderung relevanter Einfluss auf Austrag
Austragskurve
Zeit
Abb. 10:
!
Prinzipielle Darstellung des zeitlichen Verlaufs
der Entwicklung von Schadstoffaustrag und
Grundwasser- bzw. Bodenluftförderung
(idealisierter Kurvenverlauf)
In einer zweiten Auswertung (vgl. Abb. 11) wird der
Schadstoffaustrag über die Zeit kumuliert dargestellt und
dem spezifischen Schadstoffaustrag (g je m³ gefördertes
Grundwasser) gegenübergestellt.
Verlauf des Schadstoffaustrags
(kumuliert)
700
7
600
6
500
5
400
4
300
3
200
Verlauf des spezifischen
Gesamtaustrags
100
In einer dritten Auswertung (vgl. Abb. 12) wird der spezifische Schadstoffaustrag vergleichend für den theoretischen Best-Wert (obere Auslegungsgrenze), für den Startpunkt der Sanierung sowie für den aktuellen Zustand aufgetragen.
8
2
1
0
spezifischer Gesamtaustrag [g/m³]
800
Ein deutlicher Unterschied zwischen dem theoretischen Best-Wert und dem Startpunkt der Sanierung
gibt einen Hinweis auf eine deutliche Überdimensionierung der Sanierungsanlage, mit der Folge einer
schlechten Energie- und Kosteneffizienz.
!
0
0
Abb. 11:
2
4
6
8
10
Zeitschritt
12
14
16
Beispieldarstellung für die Entwicklung des
kumulierten Schadstoffaustrages im Vergleich
zum spezifischen Gesamtaustrag je m³
(idealisierter Kurvenverlauf)
18
7
spezifischer Gesamtaustrag [g/m³]
kumulierter Schadstoffgesamtaustrag [kg]
Die kumulierte Austragskurve zeigt im Fall eines
linear steigenden Verlaufs einen Schadstoffaustrag
mit konstanter Effizienz an. Ein Abflachen der kumulierten Kurve über den zeitlichen Verlauf ist
hingegen ein markantes Anzeichen für eine Verschlechterung der Austragseffizienz.
Vergleich des spezifischen Gesamtaustrags
6
5
Fallbezogene
Ausgangsdimensionierung
4
3
Reduktion der
Effizienz
2
1
0
Anlagenspezifischer
Bestandswert
1. Betriebsjahr
aktuelles Betriebsjahr
Zeitpunkt
Abb. 12:
Vergleichende Gegenüberstellung der Kennwerte
zur Zustandsbewertung
24 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Energieeffizienz
Zur Bewertung der Energieeffizienz wird der vorgenannte Jahrespauschalbetrag auf die bisherigen Betriebsjahre
als etwa konstant bleibende Größe angenommen und gegen die Jahreswerte der Grundwasserförderung und des
Schadstoffaustrags normiert. Der so ermittelbare zeitliche
Verlauf des spezifischen Energiebedarfs (m³ Grundwasser
bzw. Bodenluft je kg Schadstoff) zeigt den Verlauf der Effizienzänderung.
spezifischer Energieverbrauch
je m³ bzw. kg
Bei der Auswertung der Energieeffizienz wird der Energieverbrauch für die Grundwasserförderung bzw. für den
Schadstoffaustrag normiert und mit der Grundwasserbzw. Bodenluftförderung verglichen. In Abb. 13 ist ein
Beispiel dargestellt.
Zunahme spezifischer Energieverbrauch
Verschlechterung Energieeffizienz
Abb. 13:
Vergleich des Energiebedarfs je m³ oder kg im
Vergleich zur Gesamtförderung (idealisierter Kurvenverlauf)
zeitlich etwa konstante GW-/BoLu-Förderung
Zeit
In einem zweiten Vergleich können die Kennwerte des
spezifischen Energieverbrauchs (je m³ bzw. je kg) für den
theoretischen Best-Wert (obere Auslegungsgrenze), für
den Startpunkt der Sanierung sowie für den aktuellen Zustand aufgetragen werden.
!
Eine Zunahme der Verlaufskurve für den
Energiebedarf je kg ausgetragener Schadstoff
indiziert hingegen eine anhaltende Verschlechterung der Austragseffektivität und damit eine
schlechtere Energieeffizienz.
!
Betriebskosteneffizienz
Für die Auswertungen sollten mindestens die Gesamtbetriebskosten je Betriebsjahr herangezogen werden. Die
jährlichen Gesamtbetriebskosten werden gegen die jährliche Grundwasserförderung bzw. gegen den jährlichen
Schadstoffaustrag normiert (Euro pro kg Schadstoff bzw.
m³ geförderten Wassers/Bodenluft).
Bei der Auswertung der Kosteneffizienz wird – ähnlich
wie bei der Energiebetrachtung – der zeitliche Verlauf
vergleichend bewertet. In Abb. 14 ist ein Beispiel dargestellt.
spezifische Betriebskosten
je m³ bzw. kg
Da erfahrungsgemäß nur in seltenen Fällen eine detaillierte Erfassung des Energieverbrauchs über den gesamten
Zeitraum des Sanierungsbetriebs erfolgt, wird bewusst
eine sehr vereinfachte Form der Erfassung des Energieverbrauchs verwendet. Dabei wird auf Basis der Summe
der Nennleistungen der maßgebenden Aggregate und der
Betriebsstundenzahl je Betriebsjahr der Jahresverbrauch
als Pauschalwert ermittelt. Alternativ kann dies auch über
den gemessen Energieverbrauch der Gesamtanlage über
einen längeren definierten Zeitraum erfolgen. Der Pauschalwert je Betriebsjahr stellt eine hinreichend genaue
Grundlage für die folgenden Vergleichsbewertungen dar.
Eine Zunahme der Verlaufskurve für den
Energiebedarf je m³ geförderten Grundwassers
bzw. Bodenluft zeigt einen steigenden Förderaufwand an, der u. a. ein Indiz für eine fortschreitende
Verschlechterung der Randbedingungen sein
kann, z. B. Verblockung der Brunnen / Pegel und des
Filterkieses durch Störstoffe.
deutliche Verschlechterung
der Betriebskosteneffizienz
Hinweis auf
Optimierungsbedarf
Förderregime
Kosten je kg
Kosten je m³
Zeit
Abb. 14:
Vergleich der spezifischen Betriebskosten mit
Bezug zum abgereinigten Grundwasser und zur
ausgetragenen Schadstoffmenge (idealisierter
Kurvenverlauf)
25 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Ein deutlicher Unterschied zwischen dem theoretischen Best-Case und dem Startpunkt der
Sanierung ist ein Anzeichen für eine deutliche
Überdimensionierung der Sanierungsanlage
und damit ein Indiz für eine bereits zu Beginn
der Maßnahme gegebene schlechtere Kostenwirksamkeit.
Weitere Prüfungen
!
Bei den o. g. Prüfungen sollten auch die folgenden Aspekte berücksichtigt werden:
„
Ausfallzeiten der Anlage
Ausfallzeiten führen zu deutlich schlechteren Austragsraten, wodurch die Maßnahme ineffektiv arbeitet.
Durch Ausblenden der Ausfallzeiten kann eine erneute Bewertung ein deutlich anderes Bild liefern.
Eine Zunahme der Verlaufskurve für die spezifischen Betriebskosten je m³ geförderten
Grundwassers bzw. Bodenluft zeigt dabei einen
steigenden Förderaufwand an, der in diesem Fall
ein direktes Indiz für eine Verschlechterung
der Fördereffizienz sein kann. Dies wird umso
deutlicher, je höher der Anteil des Stromverbrauchs an den Gesamtbetriebskosten ausfällt.
!
Eine Zunahme der Verlaufskurve für die spezifischen Betriebskosten je kg ausgetragener
Schadstoff gibt einen Hinweis auf eine anhaltende Verschlechterung der Austragseffektivität und
damit eine schlechtere Kosteneffizienz.
!
Zeigt die € /m³-Kurve im Vergleich zur € /kg-Kurve einen deutlich stärkeren Anstieg, so ist dies
ein Hinweis darauf, dass der Optimierungsansatz
in erster Linie bei der Mobilisierung der Schadstoffe sowie der Optimierung des Förderregimes
zu suchen ist.
!
„
In einem weiteren Diagramm können vergleichend die
Kennwerte der spezifischen Betriebskosten (je m³ bzw. kg)
für den theoretischen Best-Case (obere Auslegungsgrenze),
für das erste Betriebsjahr der Sanierung sowie für den aktuellen Zustand aufgetragen werden (vgl. Abb. 12).
Art des eingesetzten Verfahrens
Je nach Verfahren sind unterschiedlich hohe spezifische Energieaufwendungen erforderlich. Während
bei einer einfachen Nassaktivkohleadsorption der
Energieaufwand im Wesentlichen nur durch die Pumpenleistungen maßgebend beeinflusst wird, ist der
spezifische Anteil bei Strippanlagen oder z. T. Oxidationsanlagen (UV) deutlich höher. Hierbei spielen insbesondere Nebenaggregate wie Gebläse, Heizregister,
UV-Lampen oder gar Kat-Ox-Anlagen eine maßgebende Rolle.
Weiterhin sind die Verbrauchsmittel (z. B. Aktivkohle,
Dosierchemikalien der Reinigungsanlage, usw.) auf der
Kostenseite wichtig. So können z. B. hohe spezifische
Betriebskosten bei gleichzeitig hohem und effizientem Schadstoffaustrag ein Indiz für ein im Einzelfall
ungünstiges Verfahren darstellen (z. B. Kat-Ox vs. Aktivkohle).
„
Standortspezifische Besonderheiten
Zusätzlich zu den vorgenannten Aspekten können örtliche Randbedingen einen erheblichen Einfluss auf das
Bewertungsergebnis haben. So können z. B. bestimmte
hydrochemische Verhältnisse Vorbehandlungsstufen
erfordern (Entsäuerung, Enteisenung, Entmanganung,
Chemikaliendosierung, usw.).
Da für diese Aspekte kein geeigneter einheitlicher Bewertungsmaßstab ableitbar ist, muss deren Einfluss im
Einzelnen verbal-argumentativ in die Bewertung mit
einbezogen werden.
26 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
5.5 Arbeitsschritt 4: Prognose
der Restlaufzeit und Gesamtkosten
Die Prognose der Restlaufzeit und der Gesamtkosten ist
ein wesentlicher Grundstein für den späteren Vergleich
mit alternativen Techniken oder Sanierungskonzepten.
Die Gesamtkosten berechnen sich aus der Restlaufzeit der
Sanierung und den jährlichen Betriebskosten.
Eingangsgrößen für die Schätzung der Gesamtkosten sind:
1. Restlaufzeit der Sanierung (in der Zukunft!)
2. Jährliche Betriebskosten (nur für die Zukunft!)
Abschätzung der Restlaufzeit
Die Abschätzung der zukünftigen Restlaufzeit der Sanierung ist wissenschaftlich nicht hinreichend exakt durchführbar. Allerdings gibt es verschiedenste Möglichkeiten Prognosen durchzuführen. Die Begründung und die
Grundlagen der Prognosen sind grundsätzlich zu beschreiben.
Die Handlungshilfe enthält ein Auswerteprogramm zur
Abschätzung von Restlaufzeiten und Kosten von Pumpand-Treat-Maßnahmen. Die Beschreibung des Auswerteprogramms ist in Anhang 1 enthalten. Nachfolgend wird
das Programm kurz beschrieben.
ERLÄUTERUNGEN:
Auswerteprogramm zur Abschätzung der Restlaufzeit
Die Berechnung der Restlaufzeit erfolgt mit einem
stark vereinfachten standardisierten Verfahren, mit dem
es möglich ist, auch bei Unkenntnis von einigen Eingangsparametern nach gutachterlichem Ermessen Sensitivitätsanalysen durchzuführen.
Die natürlichen Prozesse im Mikrokosmos des Schadensherdes und die Tailing-Prozesse werden im Rahmen der qualifizierten Abschätzung der Restlaufzeiten
jeweils als "Black-Box" definiert und lediglich das Ergebnis der Prozesse in der jeweiligen "Black-Box" berücksichtigt. Abb. 15 zeigt das Prinzip der Berechnung.
Der Untergrund wird in Schichten unterschiedlicher
Durchlässigkeiten eingeteilt. Wasser durchströmt die
Schadstoffquelle, bei der für jede Schicht das Schadstoffpotenzial abgeschätzt werden muss. Durch Lösungsprozesse (= "Black-Box") strömt in Abhängigkeit
der Schadstoffverteilung oder Durchlässigkeit schadstoffbelastetes Grundwasser ab, dessen Konzentration
schichtbezogen variiert.
Durch Tailing-Effekte (= "Black-Box") während der
Pump-and-Treat-Maßnahme erfolgt eine Reduzierung der Konzentrationen. Der Brunnen selbst erfasst
schließlich diese schichtbezogenen Frachten (unterschiedliche Mengen und Konzentrationen), die durch
die Grundwasserentnahme im Brunnen vermischt werden. Ausgehend von diesem einfachen Modell kann
die Restlaufzeit der Maßnahme abgeschätzt werden.
27 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
t 0 = Schadstoffeintrag
Messstelle
Schicht 1
Durchlässigkeit 1
Brunnen
Schadstoffverteilung
Schadstoffpotenzial in
Abhängigkeit
der Residualsättigung
Konzentration
C2 in Abstrom Tailing
Q3 c3 verdünnt
Schicht 3
Konzentration
C3 in Abstrom Tailing
Q3 c3 verdünnt
Schicht 4
Konzentration
C4 in Abstrom Tailing
Q4 c4 verdünnt
Schicht 2
Durchlässigkeit 2
Durchlässigkeit 3
Durchlässigkeit 4
Grundwasserstauer
Abb. 15:
Schema zur Berechnung der Restlaufzeit einer Sanierung durch Pump-and-Treat-Maßnahmen
Eine wesentliche für die Berechnung notwendige Information ist neben der Kenntnis der unterschiedlichen
Durchlässigkeiten des Untergrundes das Schadstoffpotential im Schadensherd (Quelle) und dessen Tiefenverteilung. Das Potenzial und die Tiefenverteilung der
Schadstoffe in der Quelle sind in den seltensten Fällen
bekannt und müssen abgeschätzt werden. Vereinfacht
können dann gedanklich die LCKW über eine zu definierende Eintragsfläche (Schadensherdfläche z. B. 1 m²)
von oben in den Untergrund versickert werden. In Abhängigkeit der Durchlässigkeiten wird eine Residualsättigung angesetzt, die multipliziert mit dem Schichtvolumen unterhalb der Versickerungsfläche die schichtbezogene Schadstoffmenge definiert.
Zum aktuellen Bewertungsstichtag, der häufig Jahrzehnte nach dem Eintrag liegt, werden die noch verbliebenen
Restmengen im Schadensherd durch Abzug der schon
natürlich oder aktiv ausgetragenen Schadstoffmengen
berechnet.
Die oben beschriebene Vorgehensweise kann bei bekannten Schadstoffverteilungen oder bei bekannten Eintragsmengen kalibriert bzw. verfeinert werden.
Mit der Kenntnis der Tiefenverteilung der Konzentrationen und der in den Brunnen eintretenden Wassermengen ("Produktivität") kann mit diesem schichtbezogenen
Ansatz die Zeitdauer der Auslaugung der Schadstoffquelle errechnet werden. Wichtig ist dabei die Kenntnis der Konzentrationsverteilung im Brunnen und nicht
unmittelbar in oder hinter der Schadstoffquelle, weil die
Konzentrationen im Brunnen die Tailing-Effekte beinhalten.
28 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
HINWEIS
Tabelle 1: Diskontierungsfaktoren
Falls Informationen über die horizontierte
Schadstofffrachtverteilung im Sanierungsbrunnen fehlen, kann die Verteilung mit überschaubarem Aufwand mit Flow-Meter-Messungen und
einer horizontierten Probenahme erhoben werden.
Zur Feststellung möglicher Phasen gibt es unterschiedliche Untersuchungsmethoden, z. B.
Direct-push-Sondierungen. Weitere Untersuchungsmethoden sind in den Schriften des a ltlastenforum s Baden-Württemberg und in den
Veröffentlichungen des Forschungsprojektes
KORA beschrieben.
!
Berechnung der Gesamtkosten als Kostenbarwert
An die Berechnung der Restlaufzeit, eventuell mit Worstund Best-case-Annahmen, schließt sich die Berechnung
der Gesamtkosten an. Die Gesamtkosten berechnen sich
als Kostenbarwert nach den Leitlinien zur Durchführung
dynamischer Kostenvergleichsrechnungen der LAWA
(2005) und werden als Kostenbarwert einer progressiv
jährlich steigenden Kostenreihe ausgewiesen. Mit dieser
Methode wird ein fiktiver Geldbetrag errechnet, der zum
jetzigen Zeitpunkt zur Verfügung gestellt wird, jährlich
Zinsen abwirft und von dem bis zum Ende der Gesamtlaufzeit die Betriebskosten abgezogen werden.
Als durchschnittliche, langfristige Faktoren werden eine
Preissteigerung von 2 % und ein inflationsbereinigter Zinssatz von 3 % vorgeschlagen. In der nachfolgenden Tabelle
sind für diese Annahme Diskontierungsfaktoren für unterschiedliche Zeitdauern dargestellt. Die Berechnung des
Kostenbarwertes erfolgt nach folgender Formel:
Kostenbarwert =
Diskontierungsfaktor
x
jährliche Betriebskosten
Zinszeitraum
n in Jahren
Diskontierungsfaktor
Zinszeitraum
n in Jahren
Diskontierungsfaktor
1
0,99029
31
26,6208
2
1,97097
32
27,3526
3
2,94212
33
28,0774
4
3,90385
34
28,7951
5
4,85624
35
29,5058
6
5,79938
36
30,2096
7
6,73337
37
30,9066
8
7,65829
38
31,5968
9
8,57423
39
32,2804
10
9,48127
40
32,9573
11
10,3795
41
33,6276
12
11,2690
42
34,2914
13
12,1499
43
34,9488
14
13,0223
44
35,5997
15
13,8861
45
36,2444
16
14,7416
46
36,8828
17
15,5888
47
37,5150
18
16,4277
48
38,1411
19
17,2585
49
38,7611
20
18,0812
50
39,3750
21
18,8960
55
42,3566
22
19,7028
60
45,1963
23
20,5018
65
47,9007
24
21,2931
70
50,4764
25
22,0766
75
52,9294
26
22,8526
80
55,2657
27
23,6210
85
57,4907
28
24,3820
90
59,6098
29
25,1355
95
61,6280
30
25,8818
100
63,5501
29 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
5.6 Arbeitsschritt 5:
Prüfung des Sanierungsziels
Es wird vorgeschlagen, im Hinblick auf eine ökonomische
und ökologisch sinnvolle Sanierung bei schon langlaufenden Maßnahmen zu prüfen, ob das damals vereinbarte Sanierungsziel nach heutigen Erkenntnissen und nach
den Erfahrungen aus dem Projekt mit verhältnismäßigem
Aufwand erreichbar ist. Dabei sind die in dem Leitfaden
„Untersuchungsstrategie Grundwasser“ (LUBW 2008) genannten Entscheidungskriterien zur Festlegung von Sanierungszielen zu berücksichtigen (Stichworte: Immissions-/
Emissionsbetrachtung, Sonderfälle).
Regelmäßige Sanierungsaudits
Es wird vorgeschlagen, regelmäßig Sanierungsaudits durchzuführen, bei denen u. a. geprüft wird, ob konzeptionelle
Umstellungen oder Ergänzungen des Sanierungsbetriebs
sinnvoll sind.
Häufig kann
„
„
„
5.7 Arbeitsschritt 6:
Prüfung sonstiger Hinweise auf Ineffizienz
Fehlende Daten
Sollte sich während der Bearbeitung herausstellen, dass
die vereinfachte Abschätzung der Restlaufzeit nicht möglich ist, weil z. B. Daten über die Durchlässigkeitsverteilung, die Konzentrationsverteilung, o. ä. fehlen, müssen
diese Daten nachträglich ermittelt werden.
Phase vorhanden
Ebenso kann bei der begründeten Annahme eines Schadstoffpools bzw. des Vorhandenseins von Schadstoffen in
Schluff-, Ton- oder organischen Schichten die Berechnung
abgebrochen werden. In diesen Fällen ist eine Dekontamination mit Pump-and-Treat und Bodenluftabsaugung
meist nicht sinnvoll. Unter Umständen muss mit komplexeren Untersuchungsmethoden und Berechnungen geprüft werden, ob in diesen Schichten vorhandene Phasen
mit derzeitig verfügbaren Techniken sanierbar sind. Bei
unbebauten Flächen ist ein Aushub des Schadens oftmals
effizienter.
die Errichtung neuer Grundwassersanierungsbrunnen
bzw. Absaugstellen für die Bodenluft an geeigneteren
Stellen,
die Anpassung des Förder- bzw. Entnahmeregimes als
auch,
der Einsatz von Hilfsmitteln (z. B. Tenside als Lösungsvermittler)
hilfreich sein. Im planerischen Ergebnis einer solchen Prüfung ist die Maßnahme erneut hinsichtlich der möglichen
Austragseffektivität, der Energie- und Kosteneffizienz sowie der zu erwartenden Gesamtlaufzeit zu bewerten, bevor weitere Optimierungen oder Umstellungen erfolgen.
Die Durchführung von regelmäßigen Sanierungsaudits bei größeren Sanierungsmaßnahmen
ist aus wirtschaftlichen und fachlichen Gründen
sinnvoll.
!
5.8 Arbeitsschritt 7:
Prüfung von alternativen Techniken und
Konzepten
Die Prüfung von alternativen Techniken und Konzepten sollte sich an die Vorgehensweise der in der BundesBodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodschV)
beschriebenen Sanierungsuntersuchung anlehnen. Dies
umfasst u. a. neben der übersichtlichen Darstellung der
Schadstoffverteilung insbesondere auch einen Variantenvergleich zur Dekontamination der Schadstoffquelle.
30 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
6 Darstellung der Sanierungseffizienz (Element B)
6.1 Allgemeine Vorgehensweise
6.2 Datenerhebung
Die Effizienz von Grundwasser- bzw. Bodenluftsanierungen kann mit Hilfe der spezifischen Betriebsparameter
Die Datenbasis zur Ermittlung der Effizienzparameter bilden insgesamt 137 Datensätze von Landesämtern, Kommunen und Industrie (112 Datensätze für Grundwassersanierung, 25 Datensätze für Bodenluftsanierung). Alle
Daten für die statistische Aufbereitung wurden mit Fragebögen erhoben (siehe Anhang 2).
„
„
„
Spezifische Grundwasser- bzw. Bodenluftförderung
[m³/kg Schadstoff],
Spezifischer Energieverbrauch [kWh/kg Schadstoff],
Spezifische Kosten [€/kg Schadstoff]
Grundwassersanierung
beurteilt werden.
Die Sanierungsprojekte unterscheiden sich z. T. deutlich
hinsichtlich der (hydrogeologischen) Standortverhältnisse
und angewandten technischen Sanierungsverfahren, weshalb jeder Sanierungsfall als Einzelfall behandelt werden
muss.
Allgemeingültige Grenzwerte oder Grenzbereiche
zur Effizienzbewertung können nicht abgeleitet
werden, weil sie fachlich nicht begründbar bzw. ableitbar sind. Darüber hinaus würden starre Grenzen
den einzelspezifischen Ermessensspielraum einschränken.
Von den insgesamt 112 erhobenen Datensätzen beziehen
sich 21 auf Fälle in Baden-Württemberg, die anderen Projektdaten stammen aus dem übrigen Bundesgebiet. Die
Datensätze der Grundwassersanierungen lassen eine grobe Charakterisierung zu, die nachfolgend kurz dargestellt
ist. Detaillierte Angaben hierzu sind den Ausführungen
und Graphiken im Anhang 2 zu entnehmen.
Bodenluftsanierung
!
Ziel der Darstellung der Effizienz ist nicht die Ausarbeitung von Grenzwerten oder Grenzbereichen im Sinne von
„harten Werten“. Vielmehr soll dem Nutzer der Handlungshilfe eine Möglichkeit gegeben werden, die Werte
seiner spezifischen Betriebsparameter anhand der hier
durchgeführten Auswertungen einzuordnen. Daher dienen die statistischen Auswertungen lediglich als Orientierungshilfe.
Detaillierte Informationen zu den erhobenen Daten und
Auswertungen sind in Anhang 2 dargestellt.
Bei den 25 erfassten Datensätzen zur Bodenluftsanierung
handelt es sich bei 23 Sanierungsfällen um ausschließliche LCKW-Schäden. Lediglich in zwei Fällen umfasst die
Kontamination sowohl LCKW als auch BTEX.
Insgesamt wurden 15 der erfassten Bodenluftsanierungen
bereits beendet, dabei handelt es sich um 14 Fälle mit reiner LCKW-Verunreinigung und einen Fall mit kombinierter LCKW und BTEX-Belastung.
Bei den Bodenluftsanierungen wurde die abgesaugte Luft
bei fast allen Fällen nach der Stufe Wasserabscheidung/
Kondensatfang über Aktivkohle (häufig mehrstufig) abgereinigt. Nur bei einem Fall wurde eine Lösemittelrückgewinnungsanlage sowie eine Anlage zur katalytischen Oxidation dokumentiert.
Die Absaugraten liegen zwischen 50 bis 1.000 m³/h (je
nach Schadenumfang und Anzahl der Absaugpegel). In
der Betriebsweise sind sowohl alternierende als auch kontinuierliche Absaugungen vertreten.
31 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
DATEN DER ERHOBENEN FÄLLE:
Verteilung der Schadstoffgruppen
LCKW:
BTEX:
Mischfälle:
72, zusätzlich 15 in Mischfällen
2, zusätzlich 24 in Mischfällen
29 (LCKW, BTEX, MKW,
PAK, Schwermetalle)
Verteilung der Wasserförderung (Gesamtmenge)
< 0,4 Mio. m³:
0,4 – 1,0 Mio m³:
>1,0 Mio m³:
44 Fälle
58 Fälle
10 Fälle
Sanierungsbeginn und Sanierungsdauer
62 der betrachteten Sanierungsmaßnahmen wurden im
Zeitraum zwischen 1993 und 2005 begonnen.
Sanierungszeitraum:
> 10 Jahre:
44 Fälle
5–10 Jahre:
31 Fälle
Abgeschlossene
18, davon 50% mit einer
Sanierungen:
Sanierungsdauer < 8 Jahre
Auf eine getrennte Darstellung der Fälle mit verschiedenen Schadstoffgruppen konnte verzichtet werden, da sich
eine gleichmäßige Verteilung aller Komponenten über die
gesamte Bandbreite der Summenkurve ergab. Auch die
Sanierungen in den unterschiedlichen Aquifertypen (Poren-, Kluft- und Karstaquifer) zeigten keine signifikanten
Unterschiede in der statistischen Verteilung.
Die Auswertung erfolgte auf Basis der Schadstoffentfrachtung und der jeweiligen Betriebsparameter des jeweils
letzten Betriebsjahres. Detaillierte Erläuterungen und zusätzliche Informationen sind in Anhang 2 enthalten.
Die nachfolgende Auswertung stellt eine rein statistische
Beschreibung der Grundgesamtheit dar. Die Nennung
der Verteilungsparameter (Median und Quantile) dient
ausschließlich zur Charakterisierung der Verteilung und
Streuung.
Reinigungsverfahren
Für den überwiegenden Teil der erhobenen Sanierungsfälle konnte eine belastbare Aussage zu den angewendeten Verfahren zur Wasseraufbereitung getroffen
werden. Nachfolgend wird nur auf die aussagekräftigen
Daten eingegangen.
LCKW – Fälle:
Strippanlagen,
Abluft über Aktivkohle:
41 Fälle
Katalytische Oxidation:
15 Fälle
Nassaktivkohle:
13 Fälle
Vorbehandlung des Wassers: 15 Fälle (unabhängig vom
Reinigungsverfahren)
Schadstoffgemisch:
Nassaktivkohle:
Strippanlage:
8 Fälle
3 Fälle
Weitere: Phasenabscheider, Ionenaustauscher, biologische
Reinigung
Für die Auswertung auf Basis des letzten Betriebsjahres
wurden, soweit möglich, die von den Datenlieferanten bereitgestellten Werte (Schadstoffentfrachtung, Betriebsparameter) verwendet. Waren diese nicht verfügbar, so wurden die Werte aus den zuletzt erfassten Schadstoffkonzentrationen, Wasserfördermengen, Energieverbräuchen, etc.
berechnet.
BEGRIFFE:
Median
Der Median (auch Zentralwert genannt) ist ein spezieller Lageparameter von Verteilungen und teilt die
Grundgesamtheit der Verteilung in zwei gleich große
Hälften. Im Rahmen dieser Handlungshilfe wird der
Median genutzt, um die Mittellage der statistischen Verteilung der ermittelten Betriebsparameter aus den ausgewerteten Sanierungsfalldaten zu charakterisieren.
Quantile
6.3 Statistische Auswertung von Daten zur
Sanierungseffizienz
Es wurden für folgende Betriebsparameter Daten ausgewertet:
„
m³ Grundwasserförderung / kg Schadstoff,
„
kWh Energieverbrauch / kg Schadstoff,
„
€ Kosten / kg Schadstoff.
Quantile sind ein statistisches Lagemaß für Verteilungen, dabei erfolgt die Aufteilung der Grundgesamtheit
in einem definierten prozentualen Maß. Der Median
stellt hierbei als 50 % - Quantil eine Sonderform dar.
Im Rahmen dieser Handlungshilfe werden die Quantile genutzt, um die Lage und Streuung der statistischen
Verteilung der ermittelten Betriebsparameter aus den
ausgewerteten Sanierungsfalldaten zu charakterisieren.
32 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Grundwasserförderung [m³] / Schadstoff [kg]
Von den 112 erfassten Fällen zu Pump-and-Treat-Maßnahmen konnte die Größe der spezifischen Grundwasserförderung für 104 Sanierungsfälle ermittelt werden.
Für die Auswertung wurden die ermittelten Werte als
Summenkurve mit logarithmischer Skalierung aufgetragen.
Die entsprechende Grafik ist in der folgenden Abb. 16
effizient
dargestellt. Die ermittelte Verteilung der spezifischen
Grundwasserförderung zeigt, dass bei 50 % der Grundwassersanierungen durch Pump-and-Treat-Maßnahmen
die Werte im Bereich zwischen ca. 200 und 5.000 m³/kg
(25 % - bzw. 75 % - Quantil) liegen. Bei 95 % der Sanierungsfälle beträgt die spezifische Grundwasserförderung weniger als 11.000 m³/kg. Der Median der Verteilung liegt bei
1.000 m³/kg.
ineffizient
vergleichsweise
100
Median
CKW
90
PAK
25% Quantil
MKW
80
95% Quantil
SM
Mischfälle
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
70
andere
60
104 Vergleichsdatensätze für
die spezifische Fördermenge
50
75% Quantil
40
30
20
10
0
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
Spezifische Fördermenge [m³/kg]
Abb. 16:
Summenkurve zur Grundwasserförderung [m³] / Schadstoff [kg]
33 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
10.000.000
Energieverbrauch [kWh] / Schadstoff [kg]
Von den 112 erfassten Fällen zu Pump-and-Treat-Maßnahmen konnte der spezifische Energieverbrauch des letzten
Betriebsjahres für 76 Sanierungsfälle ermittelt werden.
Wie im vorhergehenden Abschnitt wurde auch für den
spezifischen Energieverbrauch eine Summenkurve mit logarithmischer Skalierung erstellt. Die entsprechende Gra-
effizient
fik ist in der folgenden Abb. 17 dargestellt. Bei 50 % der
Grundwassersanierungen durch Pump-and-Treat-Maßnahmen liegt der Energieverbrauch im Bereich zwischen ca.
150 und 2.600 kWh/kg (25 % - bzw. 75 % - Quantil), der Median der Verteilung bei 758,2 kWh/kg. Bei 95 % der Sanierungsfälle ist der spezifische Energieverbrauch geringer als
12.500 kWh/kg.
ineffizient
vergleichsweise
100
Median
CKW
90
PAK
95% Quantil
MKW
80
25% Quantil
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
Mischfälle
70
andere
75% Quantil
60
76 Vergleichsdatensätze für die
spezifischen Energieverbrauch
50
40
30
20
10
0
0
1
10
100
1.000
10.000
100.000
Spezifischer Energieverbrauch [kWh/kg]
Abb. 17:
Summenkurve zum Energieverbrauch [kWh] / Schadstoff [kg]
34 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
1.000.000
Kosten [€] / Schadstoff [kg]
Von den 112 erfassten Fällen zu Pump-and-Treat-Maßnahmen konnten die spezifischen Kosten des letzten
Betriebsjahres für 94 Sanierungsfälle ermittelt werden.
Vergleichbar zu den beiden vorhergehenden Abschnitten
wurde für die spezifischen Kosten eine Summenkurve
mit logarithmischer Skalierung erstellt. Die entsprechende Grafik ist in der folgenden Abb. 18 dargestellt. Die er-
effizient
mittelte Verteilung der spezifischen Kosten zeigt, dass bei
50 % der Grundwassersanierungen durch Pump-and-TreatMaßnahmen die Kosten zwischen ca. 240 und 5.055 € /kg
liegen (25 % - bzw. 75 % - Quantil). Der Median der Verteilung liegt bei 888,5 € /kg. Bei insgesamt etwa 5 % der Sanierungsfälle liegen die spezifischen Kosten bei mehr als
ca. 14.500 € /kg (95 % - Perzentil).
ineffizient
vergleichsweise
100
25% Quantil
Median
CKW
90
PAK
MKW
80
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
SM
95% Quantil
Mischfälle
70
andere
75% Quantil
60
94 Vergleichsdatensätze für
die spezifischen San.-Kosten
50
40
30
20
10
0
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
Spezifische Sanierungskosten [€/kg]
Abb. 18:
Summenkurve zu den Kosten [€] / Schadstoff [kg]
35 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
10.000.000
6.4 Auswertungen für Bodenluftsanierungen
Es wurden insgesamt 25 Datensätze von Bodenluftabsaugungen mit anschließender Reinigung der Bodenluft über
Aktivkohle zur Auswertung zur Verfügung gestellt. Der
Umfang der angegebenen spezifischen Betriebsparameter ist deutlich kleiner als bei den Grundwassersanierungen, auch die Qualität der bereitgestellten Daten bleibt
z. T. deutlich hinter denen der Grundwassersanierungen
zurück. Eine dem vorhergehenden Abschnitt für Grundwasser vergleichbare Ableitung von Bewertungskriterien
ist nicht möglich, da die Datensatzanzahl zu gering ist. Es
werden – im Gegensatz zur Auswertung der Grundwassersanierungen – nachfolgend die spezifischen Betriebsparameter über den Gesamtzeitraum dargestellt.
100
Auf die Betrachtung eines auf die Fördermengen bezogenen Betriebsparameters wurde verzichtet, da die erfassten
Förderraten meist zu ungenau dokumentiert sind. Für 15
Maßnahmen konnte der spezifische Energieverbrauch erhoben werden. Nur für neun Falldaten war die Ermittlung
der spezifischen Sanierungskosten möglich.
Die logarithmische Darstellung des spezifischen Energieverbrauchs (siehe Abb. 19) zeigt einen leicht s-förmigen
Verlauf der Summenkurve. Die größte Steigung liegt zwischen etwa 500 und 700 kWh/kg. Angesichts der geringen
Anzahl (n = 15) an Sanierungsfällen wird auf eine weitere
Auswertung analog zu den Grundwassersanierungen verzichtet. Die ermittelte Verteilung zeigt für die Hälfte der
erhobenen Fälle einen spezifischen Energieverbrauch zwischen ca. 161 und 596 kWh/kg. Der Median der Verteilung liegt bei 375 kWh/kg.
Median
beendete BL-Sanierung
noch laufende BL-Sanierung
Anzahlder Sanierungsfälle [%]
80
60
40
20
0
10
100
1.000
10.000
Spezifischer Energieverbrauch [kWh / kg]
Abb. 19:
Summenkurve zum Energieverbrauch [kWh] / Schadstoff [kg] bei Bodenluftsanierungen über den Gesamtzeitraum
36 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
100
Median
beendete BL-Sanierung
noch laufende BL-Sanierung
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
80
60
40
20
0
1
10
100
1.000
Spezifische Sanierungskosten [€/kg]
Abb. 20:
Summenkurve zu den Kosten [€] / Schadstoff [kg] bei Bodenluftsanierungen über den Gesamtzeitraum
6.5 Empfehlungen für den Umgang mit
selbst erhobenen Daten
Die in den voranstehenden Auswertungsgrafiken dargestellten Summenkurven stellen die Bandbreite der betrachteten spezifischen Kenngrößen dar. Dabei ist zu beachten, dass die ausgewerteten Daten einem Mikrozensus
entsprechen und lediglich von einer groben Repräsentativität auszugehen ist.
Unter Berücksichtigung dieser Einschränkungen können die ausgewerteten Daten zur Beurteilung der Effizienz einer laufenden Sanierungsmaßnahme herangezogen
werden. Die Position der zu beurteilenden Sanierungsmaßnahme in der Summenkurve der betrachteten spezi-
fischen Kenngröße ermöglicht eine qualitative Bewertung:
Entsprechend der Lage im Diagramm ist eine qualitative
Zuordnung in Kategorien wie z. B. „durchschnittlich“,
„relativ gut“, „relativ schlecht“ oder auch „sehr schlecht“
möglich, wenn die zu beurteilende Kenngröße im äußersten rechten Bereich der Summenkurve liegt. Die Angabe
von definierten Bereichen ist mangels geeigneter Herleitungsmöglichkeiten nicht gerechtfertigt. Solche eindeutig
definierten Kategorien würden darüber hinaus die Ermessensspielräume der Behörden zu stark einschränken. Die
qualitative Bewertung der spezifischen Kenngrößen stellt
sicher, dass bei der Gesamtbeurteilung des zur Entscheidung anstehenden Sanierungsfalls die Effizienzbewertung
neben anderen wichtigen Elementen eine angemessene
Berücksichtigung finden kann.
37 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
38 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
7 Prognose der Gefährdungsentwicklung nach
Abschalten der Anlage (Element C)
7.1 Allgemeine Vorgehensweise
BEGRIFFE
Die Prognose der zukünftigen Gefährdungsentwicklung
für den Zeitraum nach dem Abschalten der Sanierungsanlage beinhaltet im Wesentlichen die Prüfung der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern und der Belange
Dritter (z. B. Wasserentnahmen), die in Zukunft betroffen
sein könnten.
Konzeptionelles Standortmodell
Das konzeptionelle Standortmodell beschreibt die
Schadstoffausbreitung vom Schadensherd bis zu den
betroffenen Schutzgütern. Es gliedert sich in die Teile:
„
„
Die allgemeine Vorgehensweise gliedert sich in 5 Schritte:
Arbeitsschritt 1:
Zustandsbeschreibung (konzeptionelles Standortmodell)
Arbeitsschritt 2:
Prognose der Schadstoffausbreitung nach einer möglichen
Beendigung der aktiven Sanierung (räumliche und zeitliche Entwicklung)
Arbeitsschritt 3:
Prüfung der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern
und Belangen Dritter (z. B. Wasserentnahmen), die bei
Hinnahme einer Grundwasserverunreinigung in Zukunft
betroffen sein könnten
Arbeitsschritt 4:
Vorschlag zu Kontrollmaßnahmen
Hydrogeologisches Arbeitsmodell
Arbeitsmodell zur Schadstoffausbreitung.
Eine ausführliche Beschreibung findet sich im Leitfaden „Untersuchungsstrategie Grundwasser“ (LUBW
2008).
Das grundsätzliche Modellverständnis muss dabei nicht
notwendigerweise quantitativ in einem numerischen
Modell dargestellt werden. Eine Zusammenfassung der
wesentlichen Komponenten und Größen in tabellarischer oder graphischer Form kann – je nach Fragestellung und Standortsituation – ausreichen.
Das konzeptionelle Standortmodell soll im Wesentlichen als Grundlage für die Beantwortung der Frage
dienen: Wie werden der Standort und seine Umgebung
auf eine Beendigung der aktiven Sanierung reagieren?
Im Idealfall sollte die gesamte Standort- und Sanierungssituation auf wenigen Seiten und vor allem in Lageplänen
und in Profilen dargestellt werden.
Arbeitsschritt 5:
Kriterien für die Wiederaufnahme der aktiven Sanierung
Die einzelnen, oben genannten Arbeitsschritte werden in
den nachfolgenden Kapiteln näher erläutert.
7.2 Arbeitsschritt 1:
Konzeptionelles Standortmodell
Für die Zustandsbeschreibung in Arbeitsschritt 1 wird ein
konzeptionelles Standortmodell erarbeitet.
In einem ersten Arbeitsschritt werden die wesentlichen
Daten für das konzeptionelle Standortmodell zusammengetragen. Die wesentlichen Bausteine sind in Abb. 21 dargestellt und werden im Nachfolgenden erläutert. Je nach
Randbedingungen ist nicht zwingend für alle Bausteine
eine Bearbeitung notwendig.
Im Allgemeinen sollte die Komplexität des konzeptionellen Standortmodells so gewählt werden, dass belastbare
Prognosen zu der Schadstoffausbreitung und zu Auswirkungen auf die Schutzgüter möglich sind.
39 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
GEOLOGIE
HYDROGEOLOGIE
SCHADSTOFFQUELLE(N)
SCHADSTOFFFAHNE
SCHADSTOFFTRANSPORT
Regionale Geologie
Regionale
Hydrogeologie
Räumliche Lage
der Quellbereiche
Lage und Abgrenzung
der Schadstofffahne
Emission
Boden-Bodenluft
Geologie des
Standortes
Hydrostratigraphie
Art der relevanten
Schadstoffe
Konzentrationsentwicklungen
Emission
Boden-Grundwasser
Art, Mächtigkeit und Zustand
Festgestein
Grundwasserstände/vorhandene
Grundwasseraufschlüsse
Zustand der
Schadstoffe (Phase)
Zustrombelastungen
Emission
Grundwasser-Bodenluft
Art, Mächtigkeit und Zustand
Lockergestein
GrundwasserNeubildung
Abschätzung
Schadstoffmengen
Zusammenhang zw. Quelle,
Schadstofffahne u. Schutzgüter
Transport im
Grundwasser
Störungszonen
GrundwasserFließrichtungen
Schadstoffaustrag
aus Quelle
Schadstoffentfernung
durch Brunnen
Kennwerte/
Volumen-Ströme
Grundwasserbelastung
in der Quelle
Natural Attenuation
Prozesse
Hydrochemische
Verhältnisse
Abstand Sanierungsbrunnen
zur Quelle
sofern vorhanden
HYDROGEOLOGISCHES MODELL
MODELL SCHADSTOFFAUSBREITUNG
KONZEPTIONELLES STANDORTMODELL
Abb. 21: Konzeptionelles Standortmodell mit den Bausteinen Geologie, Hydrogeologie, Schadstoffquellen, -fahne und -transport
Geologie
Die Erstellung von geologischen Schnitten unter Einbeziehung sämtlicher Aufschlüsse des Standortes ist unverzichtbar. In der Regel sind mindestens zwei geologische
Schnitte, in Richtung der Grundwasserfließrichtung und
orthogonal notwendig. Bei der Erarbeitung der Schnitte sind sämtliche vorliegende Daten in die Auswertung
einzubeziehen, z. B. bohrlochgeophysikalische Untersuchungen, CPT- / EC-Sondierungen (Cone Penetration
Test / Electrical Conductivity, hydraulische Kenngrößen,
Messwerte und geophysikalische Untersuchungen).
und den sich einstellenden, natürlichen hydraulischen
Bedingungen nach Beendigung der Sanierungsmaßnahme
zu unterscheiden. Ggf. kann es sinnvoll sein, beide Fälle
darzustellen. Die wesentlichen Daten sollen in die geologischen Schnitte eingearbeitet werden.
Folgende Sachverhalte sollten beschrieben werden:
„
Folgende Inhalte sollten beschrieben werden:
„
„
„
Regionale und lokale Geologie und Strukturgeologie
Lagerung, Mächtigkeit und Eigenschaften der Gesteine
’ Schichtung, tektonische Störungen
’ Einstufung in Sediment-, Metamorph- und Eruptivgesteine sowie Verwitterungsgrad, Klüfte / Schichtfugen, Heterogenitäten, Sorptionskapazitäten
(Anteile des organischen Kohlenstoffs (foc) und
Kationenaustauschkapazität (KAK))
„
„
Hydrogeologie
Die hydrogeologische Situation ist zunächst überregional
zu beschreiben. Danach ist eine detaillierte Modellvorstellung für den Standort zu erarbeiten. Vorhandene hydrogeologische Kartierungen sind in die Bearbeitung miteinzubeziehen. Prinzipiell ist zwischen den hydraulischen
Bedingungen während der aktiven Sanierungsmaßnahme,
„
Regionale Hydrogeologie. Angaben zu regionaler Wasserbilanz und Grundwasserströmung (vertikal / horizontal), insbesondere zu Quellen & Senken (z. B.
Grundwasserinfiltrationen und Vorfluter, Grundwasserentnahmen)
Hydrostratigraphie (Grundwasserleiter, Grundwassergeringleiter, Aquitarden, schwebende Grundwasserleiter). Angaben zu Mächtigkeiten und physikalischen
Eigenschaften (hydraulische Leitfähigkeiten, primäre
und effektive Porositäten), Heterogenitäten
Zusammenstellung aller vorhandenen Grundwasseraufschlüsse am Standort und der weiteren Umgebung
Grundwasserfließverhältnisse:
Grundwasserstände,
Grundwasserfließrichtungen, Volumenströme, horizontale und vertikale hydraulische Gradienten, Grundwasserfließgeschwindigkeiten unter den Bedingungen
der aktiven Sanierung sowie unter natürlichen Bedingungen, nach einer möglichen Beendigung der Sanierungsmaßnahme
Hydrochemische Verhältnisse: Hintergrundkonzentrationen, Redoxzonen anzeigende Parameter, natürliche
Mineralisation
40 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Schadensherd
Schadstofffahne (sofern noch vorhanden)
Ziel der Zustandsbeschreibung des Schadensherds ist es,
das Nachlieferungspotential zum gegenwärtigen Zeitpunkt abzuschätzen und eine hinreichende Datengrundlage für eine langfristige Prognose der Auswirkungen im
Abstrom zu schaffen.
Sofern noch vorhanden und bekannt, soll die aktuelle
Gestalt der Schadstofffahne aus dem Zeitraum vor und
während der Sanierung in die Lageplandarstellungen sowie in die Schnittdarstellungen eingearbeitet werden. Historische Daten können ggf. einen Hinweis über die Ausbreitungsrichtung und den Rückhalt der Schadstoffe nach
Beendigung der Sanierung geben. Aktive Messungen sind
nicht vorgesehen.
Dazu ist/sind zunächst die Schadstoffquelle(n) in ihrer
räumlichen Lage und Charakteristik zu beschreiben. Eine
wesentliche Komponente ist die Überprüfung der Anwesenheit von freier oder residualer Phase als Einflussgröße
auf den Sanierungsverlauf und die Schadstoffausbreitung
unter Nicht-Sanierungsbedingungen. Sofern keine konkreten (Mess-)Daten vorliegen, sind z. B. auf Grundlage
der gemessenen, im Grundwasser gelösten Schadstoffanteile Abschätzungen zu treffen. Die Beschreibung der
Schadstofffahne umfasst gleichzeitig die Darstellung der
physiko-chemischen und biologischen Eigenschaften der
Schadstoffe (Potential zur Verflüchtigung, Sorption, biologischer Abbau). Die Abschätzung der eingetragenen
Schadstoffmenge, unter Berücksichtigung der Schadstoffreduzierung während der aktiven Sanierung, erfolgte bereits während der Effizienzüberprüfung und wird hier lediglich der Vollständigkeit halber aufgeführt.
Folgende Inhalte sollten, sofern vorhanden und bekannt,
beschrieben werden:
„
„
„
„
„
Die wesentlichen Informationen sollten wiederum in
Schnitten sowie ergänzend in Lageplänen dargestellt werden.
Folgende Inhalte sollten beschrieben werden:
„
„
„
„
„
„
Räumliche Lage des Schadensherdes (horizontale und
vertikale Ausdehnung in gesättigter und /oder ungesättigter Zone)
Eigenschaften der relevanten Schadstoffe (organisch,
anorganisch, physiko-chemische und biologische Abbaubarkeit)
Zustand der Schadstoffe (freie Phase, residuale Phase)
Abnahme der Schadstoffmenge und –konzentrationen
im Schadensherd
Grundwasserbelastung im Schadensherd (zu Beginn
der Sanierung und aktuell), falls dieser im gesättigten
Bodenbereich liegt
Abstand zwischen Sanierungsbrunnen und Schadensherd
Lage und Abgrenzung der vorhandenen Schadstofffahnen (Plausibilisierung mit der vorherrschenden Richtung des hydraulischen Gradienten und der ermittelten Grundwasserfließgeschwindigkeit / Zeitpunkt
des Schadstoffeintrages)
Konzentrationsentwicklungen in allen Grundwasseraufschlüssen. Abnahme von Frachten
Zusammenhang zwischen Schadensherd, Schadstofffahne und Schutzgütern
Schadstoffaustrag im Brunnen / Pegel (Konzentration
in Abhängigkeit der Förderraten / Frachten)
Natural Attenuation Prozesse im Grundwasser (Anwesenheit von Metaboliten, Ausbildung von Redoxzonen)
Schadstofftransport
Basierend auf den vorherigen Daten sollen die Mechanismen für den Schadstofftransport beschrieben werden. Zu
berücksichtigen sind die Transferpfade:
„
„
„
Boden – (Sickerwasser) – Grundwasser – Transport im
Grundwasser
Boden – Bodenluft – (Raumluft)
Grundwasser – Bodenluft – (Raumluft)
41 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
7.3 Arbeitsschritt 2:
Prognose der Schadstoffausbreitung
nach einer möglichen Beendigung der
aktiven Sanierung
Folgende Methoden stehen zur Abschätzung der Schadstoffausbreitung im Grundwasser zur Verfügung:
2. Darstellung der räumlichen Schadstoffausbreitung im
Grundwasser in einem ‚sicheren‘ und einem ‚wahrscheinlichen‘ Szenario. In Abhängigkeit von den
Schadstoffeigenschaften sind folgende Kategorien anzusetzen:
2.1. Geringe Retardation und geringer /kein Abbau
(z. B. Schwermetalle)
2.2. Mit Retardation und geringem Abbau
(z. B. hochmolekulare PAK)
2.3. Mit Retardation und nachweislichem Abbau
(z. B. MKW)
Auswertung der Konzentrationsreihen von Daten, die
vor der Aufnahme der aktiven Sanierung gemessen
wurden, z. B. zur Ermittlung der Retardierung
„
Analogieschlüsse von bekannten stationären MNASchadstofffahnen (Schadstoffgruppen für die kurze
Fahnenlängen und geringe Quellstärken typisch sind 3. Darstellung der Lage der Schadstofffahnenspitze in den
sowie Standorte, bei denen Schutzgüter im Grundwasersten zehn Jahren in Jahresschritten, danach zehnserabstrom nicht gefährdet werden können), vgl. LfU
jährlich.
(1997)
„
Berechnungen mittels analytischer Modelle (nur für Weiterhin sind mindestens folgende Abschätzungen
einfache und/oder eindeutige Standortverhältnisse)
durchzuführen:
„
Berechnungen mittels numerischer Modelle, die komplexe Strömungs-, Transport- und Reaktionsprozesse 1. Bei mehrstöckigen Grundwasserleitern: Darstellung
darstellen können
und Beschreibung des Grundwasserleiters im Hangenden und Liegenden des belasteten Grundwasserleiters.
Die Abschätzungen können immer nur mit einer entAngabe der relativen Druckverhältnisse zueinander
sprechenden Unsicherheit / Wahrscheinlichkeit angegeben
entlang des Fließweges bis zum Vorfluter.
werden, die durch den Gutachter im Einzelfall zu benen- 2. Grundsätzlich: Darstellung und Beschreibung des
nen ist. Diese Unsicherheiten sind im Rahmen der fachliGrundwasserleiters unterhalb des belasteten Grundchen Prüfung durch die Behörde / Bewertungskommission
wasserleiters (sofern vorhanden). Angabe der relativen
zu berücksichtigen.
Druckverhältnisse zueinander entlang des Fließweges
bis zum Vorfluter.
Bei der Prognose der Schadstoffausbreitung nach Beendi- 3. Durchflussraten (m³ Wasser / m² Querschnittsfläche)
gung der Sanierung sind mindestens folgende Fälle und
und Abstandsgeschwindigkeiten von dem betroffenen
Randbedingungen zu betrachten:
Grundwasserleiter und von dem jeweils darüber und
darunter liegenden Grundwasserleiter.
1. Grundwasserfließweg (bzw. mögliche Migrationsbahn) 4. Schadstofffrachten und Konzentrationen unter Bebis zum nächsten bzw. zu den Vorflutern, in den/die
rücksichtigung der natürlichen Fließrichtungsschwandas verunreinigte Grundwasser infiltriert. Grundwaskungen im betroffenen Grundwasserleiter. Sofern es
serströmungen in andere (oberhalb oder unterhalb
wegen unterschiedlichen Druckverhältnissen Hinweigelegene) Grundwasserleiter sind zu berücksichtigen.
se darauf gibt, Abschätzung von Schadstoffübergängen
Der Fließweg ist mit einer Fließbahn (Migrationsbahn)
zwischen einzelnen Grundwasserleitern (Angaben von
und mit einem Schwankungsbereich der natürlichen
Schadstofffrachten und resultierenden Konzentrationen).
Fließrichtungsschwankungen anzugeben. Sofern diese 5. Berücksichtigung von Hintergrundbelastungen (geounbekannt sind, ist eine Schwankungsbreite von +/- 30°
gen, anthropogen) und/oder weiteren Schadensfällen
anzusetzen.
im Prognosegebiet. Berechnung der Gesamtfracht und
Vergleich mit der Hintergrundbelastung.
„
42 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
7.4 Arbeitsschritt 3:
Prüfung der zukünftigen Beeinflussung
von Schutzgütern und ggfs. Prüfung
von Belangen betroffener Dritter
„
In Arbeitsschritt 3 werden alle schutzwürdigen Nutzungen, die im prognostizierten Abstrom über einen Wirkungspfad den Schadstoffen exponiert sind, bestimmt und
kartiert.
In Bezug auf zukünftig beeinflusste Schutzgüter können
folgende Wirkungspfade relevant sein:
„
„
„
„
Grundwasser – Bodenluft – Innenraumluft – Mensch
Grundwasser – Bodenluft – Pflanze
Grundwasser – Grundwassernutzung
(Trinkwasser für Mensch und Vieh, Bewässerung)
Grundwasser – Oberflächengewässer
(stehende Gewässer, Vorfluter)
Die oben genannten Auflistungen sind nicht abschließend.
Entsprechend den genannten, möglichen Belangen Dritter sind mindestens folgende Informationsquellen auszuwerten:
„
„
Belange Dritter umfassen hierbei:
„
„
„
„
„
z. B. Eigentumsrechte, gegenwärtige oder geplante
Nutzungsrechte sowie -gebiete (z. B. Wasserrechte, Erschließungsgebiete)
Einschränkungen privater oder gewerblicher Nutzungen von Grundwasser (z. B. Brauchwasser, Wärme- oder Kältegewinnung durch Brunnenanlagen,
Nutzung von Wasser zur Feldbewässerung, Gartenbrunnen)
Einschränkungen gewerblicher Nutzung von Oberflächengewässern (z. B. Fischteiche, Badeseen)
Trinkwassergewinnung
Einschränkungen bei bestehenden Siedlungsgebieten
(Bebauungsplan)
’ Wohngebiete:
Einschränkungen der Möglichkeit zur Nutzung von
Geothermie (vorwiegend Erdwärmesonden, untergeordnet Brunnenanlagen)
’ Gewerbe- / Industriegebiete:
Einschränkungen der Möglichkeit zur Nutzung von
Geothermie (bei Produktion und Warenhäusern
vorwiegend Brunnenanlagen und Energiepfähle
zur Klimatisierung, untergeordnet Erdwärmesonden)
Nachteile bei der Vermarktung zukünftiger Siedlungsgebiete (Flächennutzungsplan)
’ Wohngebiete:
Wertminderung durch wegfallende Optionen zur
Nutzung von Geothermie
’ Gewerbe- / Industriegebiete:
Wertminderung bzw. mögliches K.o.-Kriterium für
spezielle Branchen, z. B. bei Wegfall von Grundwassernutzungen zur regenerativen Klimatisierung
„
„
Regionalpläne/Bebauungspläne/Flächennutzungspläne (Baubehörde)
geplante Flächenuntersuchungen (Baubehörde)
Wasserrechtliche Erlaubnisse und Genehmigungen
(Wasserbehörde)
Wasserschutzgebiete (Heilquellen = Schutzgebiet)
(Wasserbehörde)
Auf der Basis der prognostizierten Schadstoffausbreitung
bis zum Vorfluter steht der mögliche, räumliche Einflussbereich der Schadstoffe auf Schutzgüter / Belange Dritter
fest. Der Einflussbereich wird mit den vorhandenen oder
zukünftigen Nutzungen oder Interessen Dritter abgeglichen.
43 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
7.5 Arbeitsschritt 4:
Vorschlag zu Kontrollmaßnahmen
Für den Fall, dass die zuständige Behörde die Sanierung
als nicht verhältnismäßig bewertet, sind die prognostizierten Auswirkungen in Bezug auf die Schutzgüter/Belange
Dritter zu überwachen.
Der Umfang und die Häufigkeit der Kontrollmaßnahmen
sollten die Aussagesicherheit der Prognose widerspiegeln:
Je unsicherer die Prognose, desto intensiver muss überwacht werden. Ziel der Kontrollmaßnahmen ist es, die
Prognose anhand von im Feld erhobenen Daten zu bestätigen. Zur Durchführung der Kontrolle wird es im Regelfall erforderlich sein, das bestehende Grundwassermessstellennetz zu erweitern. Eine höhere Aufschlussdichte im
unmittelbaren Abstrom ermöglicht einen zeitnahen Abgleich der Prognose mit den realen Bedingungen. Gleichzeitig empfiehlt es sich mit einer höheren Überwachungsfrequenz zu beginnen, und diese in Abhängigkeit der Ergebnisse anzupassen.
7.6 Arbeitsschritt 5:
Kriterien für die Wiederaufnahme der
aktiven Sanierung
Für den Fall, dass die Kontrollmaßnahmen die Prognosen
nicht bestätigen, sind Kriterien für die Wiederaufnahme
der aktiven Sanierung festzulegen. Vorschläge hierzu werden vom Sanierungspflichtigen bzw. von dessen Gutachter
zusammen mit der Prognose erarbeitet und von den zuständigen Behörden festgelegt.
Als Kriterien für die Wiederaufnahme der aktiven Sanierung dienen in der Regel Konzentrationen in Messpunkten, die in Abhängigkeit von der Lage und Sensitivität der
Schutzgüter festzulegen sind.
8 Schlussbemerkung
Nach Überprüfung der fachtechnischen Grundlagenermittlung der Elemente A, B und C (siehe Abb. 1) durch
die Sanierungspflichtigen und Vorlage der Ergebnisse bei
der Behörde, obliegt es der zuständigen Behörde, die Verhältnismäßigkeit der Maßnahme zu prüfen und den weiteren Handlungsbedarf zu formulieren.
44 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
A N H A NG 1
VE RE IN FACHTE AU SWE RTU N G ZU R A B S C HÄ TZU N G VON G ES A M T L AUFZEI T EN U N D - KO ST E N
ANHANG 1
Vereinfachte Auswertung zur Abschätzung
von Gesamtlaufzeiten und -kosten
von Pump-and-Treat-Maßnahmen
(inkl. Anleitung zu MS-Excel-Dokument)
Anmerkung:
Zur besseren Lesbarkeit wurden Textteile vom Hauptteil der Handlungshilfe aufgenommen.
45 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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ANHANG 1
1
VE RE IN FACHT E AU SWE RT UN G ZU R A B S C H Ä TZU N G VO N G ES A MTLAU FZEI TEN U N D - KO ST E N
Konzept und Vorgehensweise
Die Berechnung der Gesamtlaufzeit erfolgt mit einem
stark vereinfachten standardisierten Verfahren, mit dem es
möglich ist, auch bei Unkenntnis von einigen Eingangsparametern nach gutachterlichem Ermessen Sensitivitätsanalysen durchzuführen.
ER
SS
WA
ND
U
GR
SS
W
EG
Bodenpartikel (Feststoff)
Organische
Substanz
Immobiler
Anteil
Grundwasser
IE
ENZIELL
ER
FL
PRÄFER
Sekundäre Fließwege
Grundwasser
Residuale NAPLs
Abb. A1-1: Mikrokosmos eines Schadensherdes
Die Berechnung der Gesamtlaufzeit beruht nicht auf einem Modell, das im Detail versucht, die Prozesse von der
Schadstoffquelle über den Grundwasserpfad bis in den
Brunnen hinein vollständig abzubilden. Die natürlichen
Prozesse im Mikrokosmos des Schadensherdes (siehe
Abb. A1-1) und die Tailing-Prozesse werden in Rahmen
der qualifizierten Abschätzung der Gesamtlaufzeiten jeweils als "Black-Box" definiert und lediglich das Ergebnis
der Prozesse in der jeweiligen "Black-Box" berücksichtigt.
Abb. A1-2 zeigt das Prinzip der Berechnung.
Der Untergrund wird in Schichten unterschiedlicher
Durchlässigkeiten eingeteilt. Wasser durchströmt die
Schadstoffquelle, bei der für jede Schicht das Schadstoffpotenzial abgeschätzt werden muss. Durch Lösungsprozesse (= "Black-Box") strömt in Abhängigkeit der Schadstoffverteilung oder Durchlässigkeit schadstoffbelastetes
Grundwasser ab, dessen Konzentration schichtbezogen
variiert.
Durch Tailing-Effekte (= "Black-Box") während der Pumpand-Treat-Maßnahme erfolgt eine Reduzierung der Konzentrationen. Der Brunnen selbst erfasst schließlich diese schichtbezogenen Frachten (unterschiedliche Mengen
und Konzentrationen), die durch die Grundwasserentnahme im Brunnen vermischt werden (Abb. A1-2). Ausgehend von diesem einfachen Modell kann die Gesamtlaufzeit der Maßnahme abgeschätzt werden.
t 0 = Schadstoffeintrag
Messstelle
Schicht 1
Durchlässigkeit 1
Brunnen
Schadstoffverteilung
Schadstoffpotenzial in
Abhängigkeit
der Residualsättigung
Konzentration
C2 in Abstrom Tailing
Q3 c3 verdünnt
Schicht 3
Konzentration
C3 in Abstrom Tailing
Q3 c3 verdünnt
Schicht 4
Konzentration
C4 in Abstrom Tailing
Q4 c4 verdünnt
Schicht 2
Durchlässigkeit 2
Durchlässigkeit 3
Durchlässigkeit 4
Grundwasserstauer
Abb. A1-2: Schema zur Berechnung der Gesamtlaufzeit einer Sanierung durch Pump-and-Treat-Maßnahmen
46 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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ANHANG 1
VE RE IN FACHT E AU SWE RT UN G ZU R A B S C H Ä TZU N G VO N G ES A MTLAU FZEI TEN U N D - KO ST E N
Eine wesentliche für die Berechnung notwendige Information ist neben der Kenntnis der unterschiedlichen
Durchlässigkeiten des Untergrundes das Schadstoffpotential im Verunreinigungsherd (Quelle) und dessen
Tiefenverteilung. Das Potenzial und die Tiefenverteilung
der Schadstoffe in der Quelle sind in den seltensten Fällen bekannt und müssen abgeschätzt werden. Vereinfacht
können dann gedanklich die LCKW über eine zu definierende Eintragsfläche (Schadensherdfläche z. B. 1 m²) von
oben in den Untergrund versickert werden. In Abhängigkeit der Durchlässigkeiten wird eine Residualsättigung angesetzt, die multipliziert mit dem Schichtvolumen unterhalb der Versickerungsfläche die schichtbezogene Schadstoffmenge definiert (Abb. A1-3).
Die abgeschätzten Residualsättigungen von Perchlorethen/Trichlorethen betragen nach LfU (1985) bei unterschiedlichen kf -Werten:
kf = 1 x 10 m/s 
= 1 x 10-3 m/s 
= 1 x 10-4 m/s 
-2
Vereinfacht kann bei Per- und Trichlorethen von einer
Dichte 1,5 g /cm3 ausgegangen werden.
Zum aktuellen Bewertungsstichtag, der häufig Jahrzehnte nach dem Eintrag liegt, werden die noch verbliebenen
Restmengen im Schadensherd durch Abzug der schon
natürlich oder aktiv ausgetragenen Schadstoffmengen berechnet.
Die oben beschriebene Vorgehensweise kann bei bekannten Schadstoffverteilungen oder bei bekannten Eintragsmengen kalibriert bzw. verfeinert werden.
Die Prognose in die Zukunft (siehe Abb. A1-5) erfolgt mit
einem schichtbezogenen Dreisatz, der letztlich die dargestellten theoretischen Austragskurven berechnet (siehe
Abb. A1-4).
Mit der Kenntnis der Tiefenverteilung der Konzentrationen und der in den Brunnen eintretenden Wassermengen ("Produktivität") kann mit diesem schichtbezogenen
Ansatz die Zeitdauer der Auslaugung des Schadensherdes
errechnet werden. Wichtig ist dabei die Konzentrations-
3
5 l/m
20 l/m3
50 l/m3
t 0 = Schadstoffeintrag
Schicht 1
Schadmenge 1
= Residualsättigung ungesättigter Bereich . Schichtvolumen
Schicht 2
Schadmenge 2
= Residualsättigung gesättigter Bereich . Schichtvolumen
Schicht 3
Schadmenge 3
= Residualsättigung gesättigter Bereich . Schichtvolumen / 2
Schicht 4
Grundwasserstauer
Abb. A1-3: Schema zur Abschätzung der Schadstoffmenge im Schadensherd (Quelle)
47 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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ANHANG 1
VE RE IN FACHT E AU SWE RT UN G ZU R A B S C H Ä TZU N G VO N G ES A MTLAU FZEI TEN U N D - KO ST E N
verteilung nicht unmittelbar in oder hinter der Schadstoffquelle, sondern im Brunnen zu kennen.
c
HINWEIS
Falls Informationen über die horizontierte Schadstofffrachtverteilung im Sanierungsbrunnen fehlen,
kann die Verteilung mit überschaubarem Aufwand
mit Flow-Meter-Messungen und einer horizontierten Probenahme erhoben werden.
Zur Feststellung möglicher Phasen gibt es unterschiedliche Untersuchungsmethoden, z. B. Directpush-Sondierungen. Weitere Untersuchungsmethoden sind in den Schriften des a l t l a ste n fo r u ms
Baden-Württemberg und in den Veröffentlichungen
des Forschungsprojektes KORA beschrieben.
Q 2 . c2
t0
!
Im Rahmen der Erstellung dieser Handlungshilfe wurde
ein Excel-Sheet zur Abschätzung der Sanierungsgesamtlaufzeit erstellt. Die Verwendung des Excel-Sheets entbindet jedoch nicht von der sorgfältigen gutachterlichen
Bearbeitung jedes Einzelfalls.
Q 1 . c1 + Q 2 . c 2
Q 1 . c1
t1
Zeit
Abb. A1-4: Schadstofffrachten in geschichtetem Aquifer und
berechnete Austragskurve
An die Berechnung der Gesamtlaufzeit, eventuell mit
Worst- und Best-case-Annahmen, schließt sich die Berechnung der Gesamtkosten an. Die Gesamtkosten berechnen
sich als Kostenbarwert nach den Leitlinien zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen der LAWA
(2005) und werden als Kostenbarwert einer progressiv
jährlich steigenden Kostenreihe ausgewiesen. Mit dieser
Methode wird ein fiktiver Geldbetrag errechnet, der zum
jetzigen Zeitpunkt zur Verfügung gestellt wird, jährlich
Zinsen abwirft und von dem bis zum Ende der Gesamtlaufzeit die Betriebskosten abgezogen werden.
t 0 = Schadstoffeintrag
Schicht 1
Schicht 2
Schadmenge 2
n2 Jahre Q2 c2 verdünnt = 0
Schicht 3
Schadmenge 3
n3 Jahre Q3 c3 verdünnt = 0
Schicht 4
Grundwasserstauer
Abb. A1-5: Schema zur Abschätzung der Restlaufzeit der Sanierung
48 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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A N H A NG 1
VE RE IN FACHTE AU SWE RTU N G ZU R A B S C HÄ TZU N G VON G ES A M T L AUFZEI T EN U N D - KO ST E N
Als durchschnittliche, langfristige Faktoren werden eine
Preissteigerung von 2 % und ein inflationsbereinigter Zinssatz von 3 % vorgeschlagen. In der nachfolgenden Tabelle
sind für diese Annahme Diskontierungsfaktoren für unterschiedliche Zeitdauern dargestellt. Die Berechnung des
Kostenbarwertes erfolgt nach folgender Formel:
Kostenbarwert =
Diskontierungsfaktor
x
Tabelle A1-1: Diskontierungsfaktoren
Zinszeitraum
n in Jahren
Diskontierungsfaktor
Zinszeitraum
n in Jahren
Diskontierungsfaktor
1
0,99029
31
26,6208
2
1,97097
32
27,3526
3
2,94212
33
28,0774
4
3,90385
34
28,7951
5
4,85624
35
29,5058
6
5,79938
36
30,2096
7
6,73337
37
30,9066
8
7,65829
38
31,5968
9
8,57423
39
32,2804
10
9,48127
40
32,9573
11
10,3795
41
33,6276
12
11,2690
42
34,2914
13
12,1499
43
34,9488
14
13,0223
44
35,5997
15
13,8861
45
36,2444
16
14,7416
46
36,8828
17
15,5888
47
37,5150
18
16,4277
48
38,1411
19
17,2585
49
38,7611
20
18,0812
50
39,3750
21
18,8960
55
42,3566
22
19,7028
60
45,1963
23
20,5018
65
47,9007
24
21,2931
70
50,4764
25
22,0766
75
52,9294
26
22,8526
80
55,2657
27
23,6210
85
57,4907
28
24,3820
90
59,6098
29
25,1355
95
61,6280
30
25,8818
100
63,5501
jährliche Betriebskosten
Wichtig ist bei der Angabe der Kosten immer, ob Nettooder Bruttobeträge angegeben sind.
Festlegung des Kriteriums „Laufzeit > 25 Jahre"
Nach den Testläufen mit dem in der Handlungshilfe verwendeten Abschätzverfahren zur Prognose
der Laufzeit, waren in den meisten Fällen die Eingangsdaten sehr ungenau. Bei einer Variation dieser
Eingangsdaten innerhalb eines plausiblen Wertebereichs (Sensitivitätsanalyse) haben sich rechnerische
Laufzeiten zwischen 1 und 25 Jahren ergeben. Deshalb wurde als Kriterium die Laufzeit „25 Jahre“
festgelegt, unterhalb derer man noch von einer „absehbaren Zeit“ der Sanierung (Dekontamination)
sprechen kann.
!
Fehlende Daten
Sollte sich während der Bearbeitung herausstellen, dass
die vereinfachte Abschätzung der Gesamtlaufzeit nicht
möglich ist, weil z. B. Daten über die Durchlässigkeitsverteilung, die Konzentrationsverteilung, o. ä. fehlen, müssen
diese Daten nachträglich ermittelt werden.
Phase vorhanden
Ebenso kann bei der begründeten Annahme eines Schadstoffpools bzw. des Vorhandenseins von Schadstoffen in
Schluff-, Ton- oder organischen Schichten die Berechnung
abgebrochen werden. In diesen Fällen ist eine Dekontamination mit Pump-and-Treat meist nicht sinnvoll. Unter
Umständen muss mit komplexeren Untersuchungsmethoden und Berechnungen geprüft werden, ob in diesen
Schichten vorhandene Phasen mit derzeitig verfügbaren
Techniken sanierbar sind.
49 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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2
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Kurzanleitung
MS-Excel-Auswerteprogramm
Die Excel-Auswertetools stehen im Internetangebot der
LUBW zum Download bereit. Eintragungen dürfen NUR
in weiß hinterlegten Feldern mit orangefarbener Umrandung vorgenommen werden. Die übrigen Felder dürfen
NICHT verändert werden. Es müssen mindestens zwei
Bodenschichten im gesättigten Bereich angelegt werden.
Werden Daten in einer bestehenden Datei geändert, müssen alle nachfolgenden Berechnungen, die über Buttons
ausgeführt werden, erneut durchgeführt werden.
Vorgehensweise:
1. Auf dem Tabellenblatt „Vorgaben“ die Residualsättigungen, die Dichte des vorliegenden Schadstoffs und
die Konzentration im Pumpbetrieb in die zugehörigen
Felder eintragen.
7.
Wenn die einzelnen kf -Werte nicht bekannt sind, den
(angenommenen) mittleren kf -Wert in das Feld „mittlerer kf -Wert“ eintragen. Die kf -Werte können dann
nach Eingabe der einzelnen Produktivitäten, das heißt
Schichtergiebigkeiten (siehe Punkt 9) mit dem Button
„Automatische Berechnung für alle Bodenschichten“
im o.g. Fenster berechnet werden.
8. Das Porenvolumen der einzelnen Bodenschichten in
die Spalte „Porenvolumen“ eintragen. Bei nicht benötigten Bodenschichten die Eingabefelder nicht ausfüllen!
9. Wenn für jede Bodenschicht die jeweilige Produktivität bekannt ist, den Button „Bekannt ja /nein“ in der
Spalte „Verteilung Durchlässigkeit, Produktivität“ anklicken. In dem sich öffnenden Fenster in der linken
Spalte die jeweilige Produktivität eintragen und mit
dem Button „Nach Eingabe hier bestätigen“ bestätigen.
3. Nach Öffnen des Tabellenblatts mit dem Button „Format c:\“ die eventuell noch in der Datei vorhandenen
Eintragungen löschen.
10. Wenn die einzelnen Produktivitäten nicht bekannt
sind, können diese in dem o. g. Fenster mit dem Button „Automatische Berechnung für alle Bodenschichten“ berechnet werden. Für diese Berechnung müssen
allerdings für jede Bodenschicht kf -Werte eingetragen
sein (siehe Punkt 6).
4. Eingabe der Mächtigkeiten der einzelnen Bodenschichten. Bei nicht benötigten Bodenschichten die
Eingabefelder nicht ausfüllen!
11. Das natürliche Gefälle in das Feld „natürliches Gefälle“
am Ende der Spalte „Verteilung Durchlässigkeit, Produktivität“ eintragen.
5. Eingabe der Fläche der einzelnen Bodenschichten. Bei
nicht benötigten Bodenschichten die Eingabefelder
nicht ausfüllen!
12. Konzentration in der Quelle oder dem unmittelbaren
Abstrom für die einzelnen Bodenschichten in der
Spalte „Konzentration in der Quelle oder dem unmittelbaren Abstrom“ eintragen.
2. Auf Tabellenblatt „Tabelle 1“ wechseln.
6. Wenn für jede Bodenschicht kf -Werte bekannt, bitte
den Button „Bekannt ja/nein“ in der Spalte „kf -Werte“
anklicken. In dem sich öffnenden Fenster in der linken
Spalte die jeweiligen kf -Werte eintragen und mit dem
Button „Nach Eingabe hier bestätigen“ bestätigen. Das
Feld „mittlerer kf -Wert“ am Ende der Spalte muss in
diesem Fall nicht ausgefüllt werden.
13. Das Jahr der Feststellung in das Feld „Feststellung“ am
Ende der Spalte „Konzentration in Quelle oder unmittelbarer Abstrom“ eintragen.
50 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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A N H A NG 1
VE RE IN FACHTE AU SWE RTU N G ZU R A B S C HÄ TZU N G VON G ES A M T L AUFZEI T EN U N D - KO ST E N
14. Wenn der ursprüngliche prognostizierte Schadstoffeintrag bekannt ist, den Button „Bekannt ja /nein“ in der
Spalte „Ursprüngliches Schadstoffpotential“ anklicken.
In dem sich öffnenden Fenster in das Eingabefeld den
prognostizierten Schadstoffeintrag eingeben und mit
dem Button „Nach Eingabe hier bestätigen“ bestätigen.
20. Das Jahr des Sanierungsbeginns in das Feld „Jahr Sanierungsbeginn“ am Ende der Spalte „abgeströmte
Schadstoffe“ eintragen.
15. Wenn der ursprüngliche prognostizierte Schadstoffeintrag nicht bekannt ist, kann dieser über den Button „Berechnung starten“ in o. g. Fenster berechnet
werden. Der Eintrag wird über die Annahme einer
ursprünglich vorhanden Verunreinigung bis zur Residualsättigung (in Abhängigkeit der Durchlässigkeit)
automatisch berechnet und kann händisch nachkorrigiert werden.
22. Die bereits durch die Sanierung entfernten Schadstoffe
in das zugehörige Eingabefeld eintragen.
16. Das Jahr des Schadstoffeintrags in das Feld „Jahr
Schadstoffeintrag“ am Ende der Spalte „Ursprüngliches
Schadstoffpotential“ eintragen.
17. Wenn der derzeitige Schadstoffaustrag für jede einzelne Bodenschicht bekannt ist, den Button „Bekannt ja/
nein“ in der Spalte „derzeitige tiefenzonierte Abstromkonzentration“ anklicken. In dem sich öffnenden Fenster in das Eingabefeld den derzeitigen Schadstoffaustrag eingeben und mit dem Button „Nach Eingabe hier
bestätigen“ bestätigen.
21. Die Förderleistung der Brunnen in das zugehörige Eingabefeld eintragen.
23. Das Jahr der Berechnung in das zugehörige Eingabefeld am Ende der Spalte „Bereits entfernte Schadstoffe“ eintragen.
24. Zur grafischen Darstellung des Schadstoffaustrags den
Button „Grafik erstellen – Schadstoffaustrag“ anklicken.
25. Zur grafischen Darstellung des Schadstoffabbaus den
Button „Grafik erstellen – Schadstoffabbau“ anklicken.
Grundsätzlich sollten die Ergebnisse über Plausibilitätsabschätzungen überprüft werden.
18. Wenn nur ein durchschnittlicher derzeitiger Schadstoffaustrag bekannt ist, kann dieser in o. g. Fenster in
das Eingabefeld unten rechts eingegeben und mit dem
zugehörigen Button bestätigt werden.
19. Wenn weder einzelne, noch ein durchschnittlicher
derzeitiger Schadstoffaustrag bekannt sind, muss in
o. g. Fenster in das Eingabefeld oben rechts ein für alle
Bodenschichten gültiger angenommener derzeitiger
Schadstoffaustrag eingetragen und mit dem zugehörigen Button bestätigt werden.
51 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
52 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
A N H A NG 2
DE TAIL E RL ÄUT E RU N G E N ZU DEN STATI ST I S CH EN AU S W ERTU N G EN
ANHANG 2
Detailerläuterungen zu den statistischen Auswertungen
53 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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A N H A NG 2
1
DE TAIL E RL ÄUT E RU N G E N ZU DEN STATI ST I S CH EN AU S W ERTU N G EN
Dokumentation der Datenerhebung
1.1 Datenanfrage
Ziel der Datenanfrage war es, möglichst viele belastbare
Datensätze zu langlaufenden Pump-and-Treat-Maßnahmen
zu erheben. Hierzu wurden die zuständigen Behörden in
Baden-Württemberg und der übrigen Bundesländer sowie
landesspezifische Institutionen und Verbände im Bereich
der Altlastensanierung ebenso wie Sanierungspflichtige
aus Industrie und Wirtschaft angefragt. Insgesamt wurden
zusätzlich zu den über die LUBW direkt kontaktierten
Kommunal- und Kreisbehörden in Baden-Württemberg
weitere 275 potentielle Datenlieferanten angeschrieben.
2
Erläuterungen zur Charakterisierung
der erhobenen Falldatensätze für
Grundwassersanierungen
2.1 Schadstoffgruppen
Die Auswertung ergab erwartungsgemäß, dass der Schwerpunkt der langlaufenden Pump-and-Treat-Maßnahmen
bei der Schadstoffgruppe der chlorierten Kohlenwasserstoffe (CKW) liegt. Bei 72 der insgesamt 112 erhobenen
Falldaten (= 64,3 %) sind CKW der alleinige Schadstoff
innerhalb der Sanierungsmaßnahme. Darüber hinaus sind
CKW bei 15 der insgesamt 29 Sanierungsfälle mit mehreren gleichzeitig auftretenden Schadstoffen (=“Mischfälle“)
vertreten.
1.2 Fragebogen
Für die Abfrage der Daten zu den Sanierungsverfahren
wurde in Abstimmung mit der LUBW jeweils ein Fragebogen für Grundwassersanierungen und für Bodenluftsanierungen erarbeitet.
Der Redaktionsschluss für den Rücklauf der Datensätze
war auf Ende März 2011 terminiert. Insgesamt wurden im
Rahmen der Datenerhebung 112 Datensätze zu Pumpand-Treat-Maßnahmen sowie 25 Datensätze zu Bodenluftsanierungen erhoben. Die Daten der ausgefüllten Fragebögen wurden zur Auswertung in eine Datenbank überführt. Zudem erfolgte die Dokumentation der Originaldatensätze in digitaler Form.
Die Auswertung zeigt insgesamt nur zwei reine BTEX
Schadenfälle. Dagegen enthalten 24 der insgesamt 29 Fälle mit Mischkontaminationen auch BTEX , welche erwartungsgemäß häufig in Verbindung mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Phenolen an
Gaswerksstandorten sowie zum Teil mit Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) und MTBE, aber auch mit LCKW
auftreten.
Die anderen Schadstoffgruppen (Schwermetalle, MKW,
PAK, u. a.) treten als alleinige Kontaminanten von Grundwasserverunreinigungen nur selten in Erscheinung, sind
aber dafür häufiger in Verbindung mit anderen Schadstoffen bei den Mischfällen vertreten. Die Verteilung der
Schadstoffgruppen bei den erhobenen Falldaten ist in
Abb. A2-1 dargestellt.
2.2 Wasserförderung
CKW
63,72%
TBA 0,88%
PCB 0,88%
PAK 1,77%
MKW 2,65%
Mischfälle
25,66%
Abb. A2-1: Verteilung der Schadstoffgruppen
BTEX 1,77%
Schwermetalle
2,65%
Ein Aspekt für die Effizienzbeurteilung ist die Menge des
zu fördernden Grundwassers. Bei über der Hälfte der
auswertbaren Datensätze liegen die absoluten Grundwasserfördermengen unterhalb 1 Mio. m³, bei 44 Sanierungsfällen unterhalb von 400.000 m³. Sanierungen, die eine
Grundwasserförderung von 1 Mio. m³ überschreiten sind
eher selten – bei den erhobenen Datensätzen trifft dies auf
zehn Maßnahmen zu. Das Diagramm in Abb. A2-2 gibt
die Verteilung der Grundwasserfördermengen wieder.
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30
Anzahl der
Sanierungsfälle
25
20
15
10
5
0
0 - < 200
200 < 400
400 < 600
600 < 800
800 < 1000
1000 < 1200
1200 < 1400
1400 < 1600
1600 1800
2000 < 2200
2200 2400
2600 < 2800
2800 > 3000
3000
Fördermengen in Tsd. m³
Abb. A2-2: Verteilung der absoluten Wasserförderung
2.3 Sanierungskonzept
2.4 Sanierungszeitraum
Für die Beurteilung muss berücksichtigt werden, wo die
hydraulische Pump-and-Treat-Maßnahme in Bezug auf die
Lage des Schadens wirkt. Durch die Datenlieferanten war
zu charakterisieren, ob es sich bei der Maßnahme um eine
„
Schadensherdsanierung
„
Sanierung im direkten Abstrom
„
hydraulische Abstromsicherung
„
Fahnensanierung
handelt. Dabei war eine Mehrfachcharakterisierung möglich.
Im Hinblick auf die Sanierungsaufwendungen und deren
Bewertung ist der Sanierungszeitraum von entscheidender
Bedeutung. Das Diagramm in Abb. A2-4 zeigt die Verteilung des Sanierungsbeginns aus den erhobenen Datensätzen. Der Großteil der Sanierungsmaßnahmen (62 / 55,4 %)
wurde im Zeitraum zwischen 1993 und 2005 begonnen.
Dies stellt mit Blick auf die Entwicklung im Arbeitsbereich Altlasten der letzten Jahre ein zu erwartendes Ergebnis dar.
Die Daten zeigen, dass mit den Sanierungen verschiedene
Ziele verfolgt wurden. Das Diagramm in Abb. A2-3 gibt
die Verteilung der erhobenen Daten in Bezug auf die unterschiedlichen Sanierungskonzepte (Sanierung im Schadensherd, im direkten Abstrom, hydraulische Abstromsicherung, Fahnensanierung) wieder.
Aus der Verteilung der Sanierungsdauer (Abb. A2-5) ist
ersichtlich, dass bei 44 Sanierungsfällen (39,3 %) der Sanierungszeitraum bereits zehn Jahre überschreitet. Bei weiteren 31 Sanierungsmaßnahmen liegen die Sanierungszeiten
zwischen fünf bis zehn Jahren.
Bei 18 Maßnahmen wurde die betrachtete Pump-andTreat-Maßnahme bereits beendet. Dabei war bei 16 Fällen
die Sanierung abgeschlossen, bei zwei Fällen liegen Hinweise für Anschlussmaßnahmen vor.
im Schadensherd; 71
im direkten Abstrom; 10
hydraulische
Abstromsicherung; 39
Fahnensanierung; 34
Als Vergleichsmaßstab ist die Dauer der bereits abgeschlossenen Sanierungsmaßnahmen von besonderer Bedeutung, die entsprechende Verteilung ist in Abb. A2-6
dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Hälfte der abgeschlossenen Maßnahmen bereits nach weniger als acht
Jahren abgeschlossen wurde. Dies unterstützt die Beobachtung, dass nur wenige langlaufende Maßnahmen zu einem regulären Sanierungsabschluss kommen.
Abb. A2-3: Verteilung der Sanierungskonzepte
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Anzahl der
Sanierungsfälle
10
8
6
4
2
0
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Abb. A2-4: Verteilung des Sanierungsbeginns (Jahr)
25
2.5 Grundwasserreinigungsverfahren
Anzahl der
Sanierungsfälle
20
Für den überwiegenden Teil der erfassten Sanierungsfälle
konnten belastbare Aussagen zu den angewendeten Verfahren zur Wasseraufbereitung getroffen werden. Im Folgenden ist die Auswertung der Verfahren nach Schadstoffgruppen aufgeschlüsselt.
15
10
5
Schadstoffgruppe CKW
0
<5
5-8
>8-10
>10-12
>12-14
>14-18
>18
Sanierungsdauer in Jahren
Abb. A2-5: Verteilung der Sanierungsdauer aller erfassten Fälle
Dahingegen zeigt die Auswertung der Sanierungsdauer
deutlich, dass ein Großteil der Maßnahmen einen Sanierungshorizont von acht bis zehn Jahren überschreitet und
die Maßnahmen noch nicht abgeschlossen sind. Somit belegt diese Erhebung, dass es sich bei dem Großteil der in
der Praxis anzutreffenden Sanierungen um langlaufende
Maßnahmen
handelt.
5
Anzahl der
Sanierungsfälle
4
3
2
2 Fälle mit
kurzer Dauer
mit weiteren
1
Anschlußmaßnahmen
0
<5
5-8
>8-10
>10-12
>12-14
>14-18
>18
Sanierungsdauer in Jahren
Abb. A2-6: Verteilung der Sanierungsdauer der abgeschlossenen Fälle
Bei den Fällen mit CKW-Verunreinigungen (insgesamt
72) wird erwartungsgemäß am häufigsten eine ein- oder
mehrstufige Stripptechnik eingesetzt, (insgesamt bei 41
CKW-Sanierungen). Bei den CKW-Sanierungen, bei denen Kombinationen aus mehreren Verfahrensstufen angegeben wurden (15 Fälle), waren stets Strippanlagen mit
vertreten. Nassaktivkohleanlagen sind bei den erhobenen
CKW-Sanierungen nur bei 13 Fällen anzutreffen.
Sonderverfahren wie UV-Oxidation oder Lösemittelrückgewinnung sind jeweils nur als einzelne Ausnahmen vertreten. Die Abluftreinigung durch katalytische Oxidation
wird bei 15 Fällen der CKW-Sanierung angewendet. Darüber hinaus erfolgt die Reinigung der Abluft aus den
Strippkolonnen stets über Aktivkohle.
Bei 15 CKW-Sanierungsmaßnahmen erfolgt eine Vorbehandlung des Wassers, wobei die Belüftung sowie die Filtration über Sandfilter zur Eisen- / Mangan- sowie Störstoffelimination weit verbreitet sind. Darüber hinaus sind bei
acht dieser Vorbehandlungen Fällungs- und Flockungsstufen vorgeschaltet. Vorbehandlungen zur pH-Wert-Korrektur und Enthärtung sind einzelne Ausnahmen.
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Schadstoffgruppe BTEX
Bei den beiden BTEX-Sanierungen erfolgt einmal die Abreinigung über eine zweistufige Strippanlage und einmal
über eine mehrstufige Nassaktivkohlefiltration. Beiden
Fällen ist die Vorbehandlung mit Fällung und Flockung
und anschließender Filtration zur Eisenentfernung gemein.
Schadstoffgruppe MKW
Bei zwei der drei MKW-Sanierungen erfolgt die Wasserreinigung über Nassaktivkohlefiltration. Darüber hinaus
wird bei zwei Maßnahmen eine Ölphasenabscheidung
eingesetzt (bei einem Fall als alleinige Abreinigung),
welche mit entsprechenden Rückhaltebecken bzw. mit
Schlammfang kombiniert sind. Andere Vorbehandlungen
sind nicht vertreten.
Schadstoffgruppe PAK
Bei den beiden PAK-Sanierungen erfolgt jeweils eine
mehrstufige Nassaktivkohlefiltration. Bei einem Fall wird
im Vorfeld eine Schwerphasenabscheidung durchgeführt,
bei dem anderen Fall erfolgt die Vorbehandlung mit einer
Filtration zur Enteisenung.
Schadstoffgruppe Schwermetalle
Bei zwei der drei Schwermetallsanierungen (Chromschaden und Chrom-Nickelschaden) erfolgt die Grundwasserabreinigung über Ionenaustauscher, wobei in einem Fall
eine Fällung und Flockung als Vorbehandlung zur Störstoffentfernung vorgeschaltet ist.
Bei der dritten Schwermetallsanierung (Schaden mit Arsen und Kupfer) erfolgt als alleinige Behandlung eine Fällung und Flockung zur Abscheidung der gelösten Schwermetalle.
In acht Fällen erfolgt die alleinige Aufbereitung über Nassaktivkohle, in drei Fällen über Strippanlagen. Als Verfahrenskombinationen finden meist die Strippung zusammen
mit der Nassaktivkohlefiltration Anwendung. Vereinzelt
kommen auch Verfahrenskombinationen mit Phasenabscheidung und biologischer Wasserbehandlung zum
Einsatz. Bei den beiden Fällen mit Schwermetallbeteiligung wurden die Verfahren um eine Stufe mit Ionenaustauschern ergänzt. In einem Fall erfolgt die Förderung des
Wassers mit der direkten Ableitung in eine Standortkläranlage ohne Behandlung in einer eigenständigen Sanierungsanlage.
Bei neun der Mischfälle erfolgt eine explizite Vorbehandlung. Hierbei sind wiederum Sandfiltration zur Eisen- / Mangan- und Störstoffentfernung sowie Fällung / Flockung, Entsäuerung und Enthärtung vertreten. Ein Gesamtüberblick der eingesetzten Verfahrenstufen ist in der
Tabelle A2-1 aufgeführt.
Tabelle A2-1:
Verteilung der Aufbereitungstechnologie auf die einzelnen Verfahren
Aufbereitungstechnologie
SchadstoffNassaktiv- Ionenaus- MischverVorbegruppe
Strippung
kohle
tauscher
fahren
handlung
CKW
41
13
MKW
2
PAK
2
BTEX
2
2
13
15
2
2
Schwermetalle
Mischkontamination
15
8
2
* ausschließlich Fällung / Flockung
Mischkontaminationen
Beim Großteil der Sanierungsfälle mit mehreren Schadstoffgruppen (insgesamt 29) handelt es sich um Mischkontaminationen mit organischen Schadstoffen. Bei zwei
Sanierungsfällen sind in einem relevanten Umfang auch
Schwermetalle vertreten.
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1 + 1*
9
7
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3
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Statistische Auswertung
Spezifischer Energieverbrauch [kWh / kg Schadstoff ]
3.1 Betriebsparameter der Grundwassersanierungen
Aus den erhobenen Daten wurden die im Folgenden dargestellten spezifischen Betriebsparameter der verschiedenen Grundwassersanierungsmaßnahmen ermittelt. Dabei
ist anzumerken, dass die bereitgestellten Angaben nicht
immer den gleichen Umfang hatten, um eine vollständige
Auswertung aller Falldatensätze zu ermöglichen.
Zum Teil konnten fehlende Einzelangaben (z. B. ausgetragene Schadstofffrachten) mit Hilfe von anderen Daten
(z. B. Förderraten, Konzentrationen, Sanierungszeiträume)
nachträglich errechnet und somit als Hilfsgrößen mit hinreichender Genauigkeit in der Auswertung genutzt werden. Die Betriebsparameter sind als Orientierungsgrößen
zu verstehen, da die zur Verfügung stehenden Daten von
unterschiedlicher Qualität sind.
Die Tabelle A2-3 vermittelt einen vergleichenden Überblick über die Bandbreite sowie die statistischen Kenngrößen der Verteilung des spezifischen Energieverbrauchs
(sowohl für Gesamtzeitraum als auch für das letzte Betriebsjahr.
Tabelle A2-3: Ermittelte Bandbreite des spezifischen
Energieverbrauchs [kWh/kg]
ges. Sanierungszeitraum
Anzahl
letztes Betriebsjahr
gesamt
CKW
gesamt
CKW
63
49
76
52
Min-Wert
32
72
0,726*
0,726*
Max-Wert
7.400
7.400
938.571
332.952
Mittelwert
8.791
1.118
1.288
21.206
Median
576
706
758
818
25 % - Quantil
205
217
173
219
75 % - Quantil
1.568
1.629
2.600
2.050
95 % - Perzentil
2.311
2.443
36.309
12.332
* Der sehr niedrige Wert resultiert aus Daten einer Schadensherdsanierung mit einer
Sanierungsdauer < 2 Jahre. Hierbei sind mögliche Unschärfen der zugrunde liegenden Konzentrationsdaten sowie der Daten des Energieverbrauchs zu beachten. Eine
weitere Eingrenzung / Validierung ist anhand der Daten nicht möglich.
Spezifische Kosten [kWh Energieverbrauch / kg Schadstoff]
Die Auswertung erfolgte zum einen auf Basis der Schadstoffentfrachtung und den Betriebsparametern des jeweils
letzten Betriebsjahres (siehe Kap. 6 der Handlungshilfe)
und zum anderen auf Basis der Schadstoffentfrachtung
über den erfassten Gesamtzeitraum, welche nachfolgend
beschrieben ist.
Spezifische Grundwasserförderung [m³/ kg Schadstoff ]
Die Tabelle A2-2 gibt einen vergleichenden Überblick
über die ermittelte Bandbreite sowie die statistischen
Kenngrößen der Verteilung der spezifischen Grundwasserförderung (sowohl für Gesamtzeitraum als auch für das
letzte Betriebsjahr.
Tabelle A2-2:
Ermittelte Bandbreite der spezifischen Grundwasserförderung [m³/kg]
ges. Sanierungszeitraum
gesamt
CKW
Anzahl
letztes Betriebsjahr
gesamt
CKW
74
54
104
68
Min-Wert
8,89
16
5
5
Max-Wert
17.520
17.520
1.501.714
100.000
Mittelwert
1.595
1.976
20.732
5.635
471
650
1.000
1.000
Median
25 % - Quantil
175
205
205
256
75 % - Quantil
1.101
1.747
5.000
4.528
95 % - Perzentil
3.675
5.024
20.000
18.000
Die Tabelle A2-4 gibt einen vergleichenden Überblick
über die Bandbreite sowie die statistischen Kenngrößen
der Verteilung der spezifischen Kosten. Hierbei werden
sowohl der Gesamtzeitraum als auch das letzte Betriebsjahr betrachtet. Die Kosten beziehen sich hier nur auf die
laufenden Betriebskosten.
Tabelle A2-4:
Ermittelte Bandbreite der spezifischen Kosten [€/kg]
ges. Sanierungszeitraum
Anzahl
letztes Betriebsjahr
gesamt
CKW
gesamt
CKW
67
48
94
65
Min-Wert
38
38
3,4
3,4
Max-Wert
18.750
18.750
1.798.771
190.259
Mittelwert
1.497
1.777
28.337
8.507
Median
643
657
888
864
25 % - Quantil
239
234
239
222
75 % - Quantil
1.042
1.459
5.055
2.411
95 % - Perzentil
3.284
4.400
47.406
24.206
58 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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3.2 Betriebsparameter der erfassten
Bodenluftsanierungen
Bei den Bodenluftsanierungen ist der Umfang der ermittelten Betriebsparameter deutlich kleiner als bei den
Grundwassersanierungen. So liegen nur insgesamt 25
Falldatensätze vor, wobei der Umfang und die Qualität
der bereitgestellten Daten z. T. deutlich hinter denen der
Grundwassersanierungen zurückbleibt.
Ergänzend ist anzumerken, dass bei einigen Sanierungsfällen, bei denen gleichzeitig eine Bodenluft- und eine
Grundwassersanierung erfolgt(e), nur eine gemeinsame
Erfassung der Kosten und des Energieverbrauchs vorlag und somit eine Verwertung dieser Daten meist kaum
möglich war. Eine Auswertung mit Bezug auf das letzte
Betriebsjahr, wie für die Grundwassersanierungen, ist aufgrund der dünnen Datengrundlage nicht möglich. Hilfsweise konnte hier nur der Gesamtzeitraum der Sanierung
ausgewertet werden.
Des Weiteren musste häufiger auf die Berechnung von
Hilfsgrößen zurückgegriffen werden, um hinreichend belastbare Ausgangsdaten für die Ermittlung der Betriebsparameter zur Verfügung zu haben. Insgesamt zeigte die
Auswertung sehr deutlich, dass der Umfang und die Detailschärfe der Dokumentationen von Bodenluftsanierungen in der Praxis deutlich hinter der von Grundwassersanierungen lag.
Mit Hinblick auf die z. T. recht unterschiedliche Qualität
der bereitgestellten Daten und der ermittelten Hilfsgrößen muss generell beachtet werden, dass die Betriebsparameter eher als grobe Orientierungsgrößen zu verstehen
sind.
Insgesamt konnten für 15 Maßnahmen spezifische Energieverbräuche ermittelt werden, für die spezifischen Sanierungskosten konnten für neun Fälle belastbare Auswertungen durchgeführt werden.
Als weiterer Aspekt ist anzumerken, dass bei Bodenluftsanierungen die Betrachtung eines fördermengenbezogenen Betriebsparameters wenig nutzbringend ist. Zum
einen sind hierzu die erfassten Förderraten meist zu ungenau dokumentiert. Zum anderen ist die Handhabung
von Absolutmengen der Bodenluftförderung in der Praxis
unüblich. Vielmehr arbeitet man hier mit durchschnittlichen Förderraten als Kenn- und Bilanzgrößen. Die folgende Tabelle A2-5 gibt einen Überblick über die ermittelte
Bandbreite.
Tabelle A2-5: Bandbreite des spezifischen Energieverbrauchs und der
spezifischen Kosten
spezifischer Energieverbrauch [kWh/kg]
spezifische Kosten
[€/kg]
15
9
Anzahl
Min-Wert
25
4,4
Max-Wert
1.623
542
Mittelwert
452
158
Median
375
132
25 % - Quantil
162
55
75 % - Quantil
596
139
95 % - Perzentil
798
337
3.3 Darstellungen der spezifischen Betriebsparameter bezogen auf den Gesamtzeitraum der Grundwassersanierung
Im Folgenden werden die spezifischen Betriebsparameter
zusätzlich für den gesamten Betriebszeitraum ausgewertet.
Hierfür wurden die Werte der spezifischen Betriebsparameter als Summenkurve logarithmischer Skalierung aufgetragen und die Mittellage der Verteilung (Median) sowie das 25 % - und das 75 % - Quantil gekennzeichnet. Des
Weiteren erfolgt eine gesonderte Betrachtung der bereits
abgeschlossenen Sanierungsfälle.
Spezifische Grundwasserförderung
Die Grafik ist in der Abb. A2-7 dargestellt und basiert auf
den 74 ermittelten Werten aus den erhobenen Falldaten.
Spezifischer Energieverbrauch
Die Grafik ist in der Abb. A2-8 dargestellt und basiert auf
den 62 ermittelten Werten aus den erhobenen Falldaten.
Spezifische Kosten
Die Grafik ist in der Abb. A2-9 dargestellt und basiert auf
den 68 ermittelten Werten aus den erhobenen Falldaten.
59 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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ANHANG 2
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100
25% Quantil
Median
75% Quantil
CKW
90
BTEX
Datenpunkt einer abgeschlossenen Sanierung
PAK
MKW
80
SM
Misch CKW/BTEX
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
70
Misch PAK
60
74 Vergleichsdatensätze für
die spezifischen Wasserförderung
50
40
30
20
10
0
Spezifische Wasserförderung
1
10
100
1.000
10.000
[m³/kg]
100.000
Abb. A2-7: Auswertung der spezifischen Grundwasserförderung bezogen auf den Gesamtzeitraum
100
CKW
Median
25% Quantil
75% Quantil
BTEX
90
PAK
Misch CKW/BTEX
80
Datenpunkt einer abgeschlossenen Sanierung
Misch PAK
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
70
62 Vergleichsdatensätze für den
spezifischen Energieverbrauch
60
50
40
30
20
10
0
10
100
1.000
Spezifischer Energieverbrauch [kWh/kg] 10.000
Abb. A2-8: Auswertung des spezifischen Energieverbrauchs bezogen auf den Gesamtzeitraum
100
25% Quantil
CKW
Median
75% Quantil
BTEX
90
PAK
SM
Misch CKW/BTEX
70
Anzahl der Sanierungsfälle [%]
Datenpunkt einer abgeschlossenen Sanierung
MKW
80
Misch PAK
60
67 Vergleichsdatensätze für
die spezifischn San.-Kosten
50
40
30
20
10
0
Spezifische Sanierungskosten
10
100
1.000
10.000
[€/kg]
Abb. A2-9: Auswertung der spezifischen Kosten bezogen auf den Gesamtzeitraum
60 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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100.000
ANHANG 2
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3.4 Auswertung der abgeschlossenen
Sanierungsmaßnahmen
Einzelfracht des Einzelfalls angesetzt, sondern das Vielfache der Emax -Überschreitung ermittelt.
Basierend auf den Förderraten sowie den vorhandenen
Konzentrationen zu Beginn der Sanierung sowie im letzten Betriebsjahr wurden die entnommen Schadstofffrachten ermittelt.
Das Diagramm in der Abb. A2-10 zeigt diese normierte
Fracht zum Sanierungsbeginn und zum Sanierungsende
für die ermittelten 15 Falldaten der abgeschlossenen Sanierungsmaßnahmen.
Unter der Annahme, dass diese Frachten bei Abschaltung den Abstromfrachten entsprechen, wurden diese
auf die schadstoffspezifischen Emax -Werte normiert. Die
Emax -Werte sind in Baden-Württemberg eine Ermessungsgrenze für hinnehmbare Gefahrenlagen (siehe auch
LUBW 2010). Als Vergleichskriterium wurde nicht die
Bei der Betrachtung der 13 Sanierungsmaßnahmen, die
vor dem Erreichen des ursprünglichen Sanierungsziels
beendet wurden und bei denen keine aktive Anschlusssanierung erfolgte, wird deutlich, dass zwischen Sanierungsbeginn und -ende eine Entfrachtung um den Faktor 10 bis
15, normiert auf den Emax - Wert, erreicht wurde.
1000
Entfrachtung zu Beginn [Emax-Überschreitung]
Entfrachtung im letzten dokum. Jahr [Emax-Überschreitung]
10
keine typischen
"Endsanierungen"
keine typischen
"Endsanierungen"
Emax- Überschreitung
100
1
0,1
7
13
12
9
11
17
3
10
Fallnummer
8
6
2
16
5
Abb. A2-10: Vergleich der Emax-Überschreitung zu Sanierungsbeginn und Sanierungsende
61 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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4
1
A N H A NG 2
Anlage 1
DE TAIL E RL ÄUT E RU N G E N ZU DEN STATI ST I S CH EN AU S W ERTU N G EN
Fragebögen
Allgemeine Angaben
Standort (bitte mit Bundesland und Kreis) / Objektbezeichnung
Zuständige Behörde / Sanierer / Sanierungspflichtiger
Spezifische Angaben (Bodenluftsanierungen)
Pos.Nr. Abfragen
Erläuterung
2.1
Einordnung der sanierten ungesättigten Bodenzone
nach:
Einordnung des
Sanierungsbereiches
- Bodentyp
- vertikale Mächtigkeit des Absaughorizontes
- Reichweite / Fläche der Maßnahme
2.2
a) Sanierungsbeginn
Datum des Sanierungsbeginns
b) Sanierungsende
Datum des Sanierungsende (falls bereits beendet)
Angaben
Feinsand
Mittelsand
Grobsand
Kies
Schluff
Ton
vertikale Mächtigkeit (m):
Reichweite (m):
Fläche (m²):
c) Betriebszeitunterbrechungen Summe der Betriebszeitunterbrechungen (Monate/Jahre)
2.3
Entfernte Schadstoffe
Angabe der entfernten Schadstoffe. Bitte um Nennung
der Schadstoffgruppe sowie der Leitsubstanzen.
LCKW
BTEX
sonstige ……….
2.4
a) Schadstoffbelastung
b) Sanierungsziel
2.5
Grobcharakterisierung
der Verfahrenstechnologie
Nennung der Konzentration zu Sanierungsbeginn
sowie der aktuellen Belastung (sowohl Summenwert für
Gruppe als auch Konzentration der Leitsubstanz[en]).
Angabe der Sanierungszielwerte (für Stoffgruppe und
Einzelsubstanzen)
Einfach Skizzierung des Sanierungsverfahrens
(z.B. „Zweistufige Absaugung über Luftaktivkohle“)
Auswahl (ggf. Komibnation aus mehrfachankreuzen)
entsprechend der nebenstehenden Vorgaben
Luftaktivkohle (Anzahl Filter …)
Vorbehandlung
Abluft Kat-Ox
Wasserabscheider
Verbrennung
Lufttrockner
Anzahl der Entnahmebrunnen …....
2.6
a) Angabe zu Absaugmenge und -regime
b) Art und Häufigkeit der
Erfassung (gesamt/aktuell)
Angabe des Gesamtvolumenstroms [m³/h]
der Absaugung zu Sanierungsbeginn,
Fördermenge Sanierungsbeginn:
des durchschnittlichen Volumenstroms (über Gesamtzeit)
Durchschnittlicher Volumenstrom: …………... m³/h
sowie des aktuellen Volumenstroms.
Aktueller Volumestrom:
Weiterhin die Angabe des Betriebsregimes
(kontinuierlich, alternierend, usw.)
Betriebsregime:
Angabe der Art und Häufigkeit der Messwerterfassung.
Messwerterfassung:
2.7
bisherige Austragsmenge
der Schadstoffe
(gesamt / letztes Jahr)
2.8
Angabe zum Energieverbrauch Energieverbrauch in [kW/h] (oder EURO)
(gesamt/aktuelles Betriebsjahr) kumulativ von Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(bzw. von Sanierungsbeginn bis heute)*
2.9
…………... m³/h
…………... m³/h
Schadstoffaustrag in [kg]
kumulativ von Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(bzw. seit Sanierungsbeginn bis heute)
* Wenn nicht bekannt, bitte Anschlusswert der Anlage in KW (maßgebende
Aggregate) sowie ca. Betriebstunden pro Tag und lokalen Strompreis
kleiner 2,5 T€
bisherige GesamtbetriebsGesamtbetriebskosten in [EURO]
kosten
kumulativ von Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(gesamt/aktuelles Betriebsjahr) (bzw. von Sanierungsbeginn bis heute) - wenn
nicht bekannt, bitte Schätzung ankreuzen
2,5 bis 5 T€/
5 bis 10 T€/a
………. T€ /a
Angaben zu Sanierungskosten
:
Anzugeben sind alle Kosten, die durch den Betrieb der Sanierungsanlage entstehen. Darunter fallen Kosten für Energie (Strom), Verbrauchsmittel (Aktivkohle,
sonstige), Wartung, Anlagenertüchtigung, Reparaturen, Probennahmen und Analysen (Ablauf- und Zulaufwerte). Nicht darunter fallen die Gutachterkosten.
62 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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Allgemeine Angaben
Standort (bitte mit Bundesland und Kreis) / Objektbezeichnung
Zuständige Behörde / Sanierer / Sanierungspflichtiger
Spezifische Angaben (Pump-and-Treat – Grundwassersanierungen)
Pos.Nr. Abfragen
1.1
Aquifertyp
Erläuterung
Bitte um Einordnung nach:
Angaben
Porengrundwasserleiter
Kluftgrundwasserleiter
Karstgrundwasserleiter
Kf-Wert, Mächtigkeit, Zahl der betr. Stockwerke
1.2
a) Sanierungsbeginn
Datum des Sanierungsbeginns
b) Sanierungsende
Datum des Sanierungsendes (falls bereits beendet)
c) Betriebszeitunterbrechungen Summe der Betriebszeitunterbrechungen
(Monate/Jahre)
1.3
Sanierungsart
Bitte um Angabe/ Einordnung des Sanierungstyps nach: (auch mehrfach ankreuzen möglich)
- Sanierung am Eintragspunkt
- Fahnensanierung
- hydraulische Abstromsicherung (für Trinkwasserquelle)
1.4
Entfernte Schadstoffe
Angabe der entfernten Schadstoffe.
Bitte um Nennung der Schadstoffgruppe sowie
der Leitsubstanzen.
Bei Schwermetallen bitte Einzelstoff angeben.
LCKW
BTEX
PAK
Schwermetalle
1.5
a) Schadstoffbelastung
b) Sanierungsziel
1.6
a) Grobcharakterisierung
der Verfahrenstechnologie
b) Vorbehandlung
Nennung der Konzentration im Rohwasser zu
Sanierungsbeginn sowie der aktuellen Konzentrationen
(sowohl Summe der Stoffgruppe als auch Konzentration
der Leitsubstanz[en]).
Angabe der Sanierungszielwerte (für Stoffgruppe und
Einzelsubstanzen)
Einfache Skizzierung des Aufbereitungsverfahrens
(z.B. "zweistufige Nassaktivekohlefiltration" oder
"einstufige Strippung mit Luftaktivkohle")
Auswahl (ggf. Kombination aus Mehrfachankreuzen)
entsprechend der nebenstehenden Vorgaben
Strippung (Anzahl Stufen …)
Vorbehandlung
Nassaktivkohle (Filteranzahl …)
Entsäuerung
Strippluft Aktivkohle (Anzahl …)
Flockung / Fällung
Strippluft Kat-Ox
Entkalkung
Ionenaustausch
andere (z.B. UV-Ox.) …
abweichendes bitte erläutern:
1.7
Angaben zur
Wasserförderung
(gesamt / aktuell)
Bitte Angabe der Gesamtwasserfördermenge von
Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(bzw. seit Sanierungsbeginn bis heute) in [m³]
sowie der aktuellen Wasserfördermenge in [m³/h]
Anzahl der Förderbrunnen
1.8
bisherige Austragsmenge
der Schadstoffe
(gesamt/letztes Jahr)
Schadstoffaustrag in [kg]
kumulativ von Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(bzw. von Sanierungsbeginn bis heute)
1.9
Angabe zum Energieverbrauch (gesamt/
aktuelles Betriebsjahr)
Energieverbrauch in [kW/h] (oder EURO)
kumulativ von Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(bzw. von Sanierungsbeginn bis heute)*
bisherige Gesamtbetriebskosten (gesamt/
aktuelles Betriebsjahr)
Gesamtbetriebskosten in [EURO]
kumulativ von Sanierungsbeginn bis Sanierungsende
(bzw. von Sanierungsbeginn bis heute) - wenn
nicht bekannt, bitte Schätzung ankreuzen
1.10
Gesamtfördermenge:
aktuelle Fördermenge:
Anzahl Förderbrunnen:
* Wenn nicht bekannt, bitte angeben: Anschlusswert der Anlage in KW (maßgebende Aggregate) sowie ca. Betriebstunden pro Tag und lokalen Strompreis
kleiner 10 T€/Jahr
10 bis 20 T€/Jahr
20 bis 30 T€/Jahr
…………. T€ /Jahr
Angaben zu Sanierungskosten:
Anzugeben sind alle Kosten, die durch den Betrieb der Sanierungsanlage entstehen. Darunter fallen Kosten für Energie (Strom), Verbrauchsmittel (Aktivkohle,
sonstige), Wartung, Anlagenertüchtigung, Reparaturen, Probennahmen und Analysen (Ablauf- und Zulaufwerte). Nicht darunter fallen die Gutachterkosten.
63 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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64 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
ANHANG 3
Datenerfassungsbögen
Pump-and-Treat
Bodenluftsanierung
Anmerkung: Erläuterungen siehe Kapitel 5.2.
65 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Pump & Treat Maßnahmen
Seite 1 von 6
DATENERFASSUNGSBOGEN
PUMP-AND-TREAT
Obj.-Nr:
Bezeichnung:
Einstufung der Erfordernis:
Nr.
Parameter
*** … zwingend
Erläuterung
** … wichtig
Einheit
erfasster
Wert
* … hilfreich
Anmerkungen/
Begründungen
Kategorie 1 – Sanierungsvereinbarung
1.1
***
Sanierungsvereinbarung/
-anordnung
Angabe zu Art der
Sanierungsvereinbarung/
-anordnung (mit Jahr)
1.2
***
Grundlagen
Welche Grundlagen liegen
der Sanierungszielvereinbarung zu Grunde?
1.2
***
Sanierungszielwert
1.3
***
Schutzgebiete
[mg/L]
Welche WSG- oder QSGZonen sind betroffen?
(Datum der Feststellung)
Kategorie 2 – Quellencharakterisierung
2.1
Schadstoffe
***
(vgl. beispielhafte Schnitt- und Draufsichtdarstellung)
Am Standort relevante
Schadstoffe
[-]
(bei Stoffgruppen die
relevanten Einzelsubstanzen
und deren Anteil angeben)
2.2
Schadensalter
Alter des Schadens
(Bezogen auf Eintritt)
[a]
Schadstoffinventar
Die im Schadenbereich
vorhandene / vermutete
Schadstoffmenge
[kg]
Schadstoffquelle
Tiefenlage unter GOK
[m]
**
2.3
***
2.4
***
(bei variierenden Tiefen
Schwankungsbereich
angeben)
Fläche
[m*m]
66 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Pump & Treat Maßnahmen
Nr.
Parameter
Erläuterung
Einheit
2.5
Grundwasserbelastung in
Quelle
Beginn Sanierung:
[mg / L]
Aktuell:
[mg / L]
Abstand
Sanierungsbrunnen zu
Quelle
(bei mehreren Brunnen sind
die Abständen einzeln
anzugeben )
[m]
Schadstoffphase
Gib es Hinweise auf
phasenhafte Verunreinigungen? (welche?)
[-]
**
2.6
***
2.7
*
Kategorie 3 – Standortcharakterisierung
3.1.
***
3.2
***
3.3
***
Art und Lage relevanter
Bodenhorizonte sowie
Bodenarten
[m]
Grundwasserleiter
Mittl. Grundwasserstand
[m]
Schwankungsbereich
[m]
Mächtigkeit des
Grundwasserleiters
[m]
Durchlässigkeitsbeiwert kf
[m/s]
natürl.Grundwassergefälle
[‰]
Abstandgeschwindigkeit
[m/d]
Kategorie 4 – Fahnencharakterisierung
4.1
***
Fahnengeometrie
(bei
verschiedenen
Fahnen sind
diese separat
anzugeben)
Anmerkungen/
Begründungen
(vgl. beispielhafte Schnitt- und Draufsichtdarstellung)
geologischer
Aufbau
Grundwasserhydraulik
erfasster
Wert
Seite 2 von 6
(vgl. beispielhafte Schnitt- und Draufsichtdarstellung)
Länge
[m]
Breite
[m]
vertikale Ausdehnung
[m]
Kategorie 5 – Grundwasserförderung
5.1
***
Gesamtfördermenge seit
Sanierungsbeginn
kumulierte Menge des
geförderten Grundwassers seit Beginn der
Maßnahme
3
[m ]
(= erfasste Menge am
Eingangszähler)
67 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Pump & Treat Maßnahmen
Nr.
Parameter
Erläuterung
Einheit
5.2
Ø Volumenstrom über die
Gesamtförderung
gemittelter Volumenstrom
des geförderten Wassers
[m /h]
***
5.3
**
5.4
**
5.5
*
erfasster
Wert
Seite 3 von 6
Anmerkungen/
Begründungen
3
Kennzeichnung, ob das
gesamte zeitliche Mittel oder
das der Betriebsintervalle
(bitte Länge angeben) gemeint
ist. Wenn möglich Zeitreihe
über die bisherigen Betriebsjahre angeben. Bei unzureichender Datenlage ist zumindest die Angabe der
Fördermenge je Betriebsjahr
anzugeben.
Anzahl der
Förderbrunnen
Bitte auch angeben, ob sich
die Anzahl der genutzten
Brunnen über die
Betriebsjahre geändert hat.
[-]
Ø Volumenstrom je
Sanierungsbrunnen
gemittelter Volumenstrom
des geförderten
Grundwassers je Brunnen
[m /h]
Tiefenlage der
GW-entnahme
Angabe der Tiefenlage
der Filterstrecke unter
Geländeoberkante
3
wenn möglich Angabe einer
Zeitreihe
[m]
unter
GOK
Bei mehreren Brunnen bitte
Tiefenlagen separat nennen
5.6
*
Unterbrechung der GWförderung
Angabe der Zeiträume der
Förderunterbrechung
Kategorie 6 – Energieverbrauch und Anlagentechnik
6.1
***
6.2
**
Gesamtverbrauch seit
Sanierungsbeginn
Leistungsaufnahme der
Aggregate
Gesamter Stromverbrauch
seit Beginn der
Sanierungsmaßnahme
[kWh]
Werden noch andere
Energiequellen eingesetzt
(Gas, Heizöl, usw.), so sind
diese zu benennen und der
Verbrauch anzugeben.
Nennleistung der maßgebenden Aggregate
[kW]
(z.B. Pumpen, Gebläse, Verdichter, Heizregister, etc.).
Ist dies nicht möglich, so
sollte zumindest die
Stromaufnahme der
Gesamtanlage über einen
definierten Zeitraum angegeben werden.
6.3
***
Betriebstunden
Betriebsstunden der
Anlage im Sanierungsbetrieb pro Betriebsjahr
[h / a]
68 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Pump & Treat Maßnahmen
Nr.
Parameter
Erläuterung
6.4
Reinigungsverfahren
[
]
Nassaktivkohleadsorption
(Frischkohle / Regenerat)
[
]
Strippung (Normaldruck / Vakuum)
[
]
chemische Oxidation (mit / ohne UV)
[
]
Bioreaktor
[
]
Extraktionsverfahren
[
]
andere ………………………
[
]
Sedimentation
[
]
Phasenabscheidung
[
]
Belüftung / Begasung
[
]
Enteisenung / Entmanganung
(Sandfilter)
[
]
Zugabe von Pufferchemikalien
(welche?.................................)
[
]
Zugabe von Oxidationsmitteln
(welche? ….............................)
[
]
Zugabe von Flockungsmitteln
(welche? ….............................)
[
]
andere ……………………………………………………………………
[
]
keine
[
]
Abluftreinigung bei Strippverfahren (Aktivkohle / Kat-Ox)
[
]
Schlammbehandlung bei Bioreaktoren
[
]
Behandlung / Aufarbeitung von Extraktionsmitteln
[
]
Behandlung von Prozessabwässern
[
]
andere ……………………………………………………………………
***
6.5
**
6.6
**
Vorbehandlungsstufen
Nachbehandlungsstufen
Einheit
erfasster
Wert
Seite 4 von 6
Anmerkungen/
Begründungen
[ ] keine
6.7
*
Basiskennzahlen zur
Verfahrensbeurteilung
3
Hydraulische Auslegungsgrenze [m / h]:…… ………………………………………
Auslegungsgrenze der Schadstoffbelastung [mg / l]:………… …………………….
Anzahl der Filterstufen (Aktivkohle):…………… …………………………………..
Luft / Wasserverhältnis bei Strippanlagen:………………………………………
Anzahl der Reaktoren bzw. Behandlungsstufen:………………………………….
(bei chem. Oxidationsverfahren, Extraktionsverfahren
sowie Bioreaktoren)
Mengen an eingesetzten Hilfsstoffen:…………………………………………………
aktueller Wasserdurchsatz /Auslegungsgrenze:…… …………………………….
aktuelle Schadstoffbelastung/ Auslegungsgrenze:…… …………………………..
6.8
**
6.9
**
Ableitung des
gereinigten
Wassers
Betriebsweise
/ Änderungen
[
]
Kanalisation
[
]
Wiederversickerung
[
]
Gewässer
Umstellungen in den letzten Betriebsjahren mit signifikantem Einfluss auf
Fördermenge, Energieverbrauch, Förderung /Behandlung. Angabe mit Zeitpunkt der
Umstellung:
69 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Pump & Treat Maßnahmen
Nr.
Parameter
Erläuterung
Einheit
erfasster
Wert
Seite 5 von 6
Anmerkungen/
Begründungen
Kategorie 7 – Betriebskosten, Wartung und Überwachung (alle Kosten netto!)
7.1
Stromkosten
örtliche Stromkosten
[€ /kWh]
Kontroll/Reparatur/Wartungskosten
je Betriebsjahr
[€ / a]
**
7.2
**
7.3
**
7.4
**
7.5
**
7.6
**
7.7
Verbrauchsmittelkosten
Kosten für die
Ableitung des
gereinigten
Wassers
Kosten für
Beprobung /
Analytik
Gutachterkosten
Nebenkosten
**
7.8
***
Gesamtkosten
(inkl. Personalkosten für
Wartung und Anlagenbetrieb)
Wenn nach Datenlage
möglich, getrennte Angabe
der Wartungs- und der
Reparaturkosten
je Betriebsjahr:
[€ / a]
Ist dies nicht möglich, bitte
Kosten und! geförderte
Grundwassermenge für einen
bekannten Zeitraum.
(z.B. Aktivkohle, Füllkörper,
Filtersand, Chemikalien usw.)
je Betriebsjahr:
Kanaleinleitegebühren
[€ / a]
Unterhaltung /
Regeneration der
Schluckbrunnen
[€ / a]
je Betriebsjahr:
Anlagenüberwachung
[€ / a]
Monitoring
[€ / a]
je Betriebsjahr:
Anlagenbetreuung
[€ / a]
Betreuung Schadensfall /
Monitoring
[€ / a]
je Betriebsjahr
[€ / a]
je Betriebsjahr
[€ / a]
(z.B. Telefongebühren
Standplatzmieten, Medien
und Versicherungen)
Kategorie 8 – Austragbilanzierung und Frachtermittlung
8.1
**
8.2
***
Schadstoffaus
trag
seit Beginn der
Sanierungsmaßnahme
[kg]
Jährlicher
Schadstoffaustrag
je Betriebsjahr
[kg / a]
70 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Pump & Treat Maßnahmen
Nr.
Parameter
Erläuterung
Einheit
8.3
Schadstoffkonzentration
im Rohwasser
als Zeitreihe über die
bisherigen Betriebsjahre
[mg / L]
Konzentrationen
Begleitstoffe
Art und Konzentration von
Begleitstoffen, die bei der
Aufbereitung mit entfernt
werden müssen.
[mg / L]
***
8.4
*
erfasster
Wert
Seite 6 von 6
Anmerkungen/
Begründungen
(z.B. Eisen, Mangan, etc.)
Ergänzungen / Kommentare / Anmerkungen
71 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Bodenluftsanierungen
Seite 1 von 4
DATENERFASSUNGSBOGEN
BODENLUFTSANIERUNG
Obj.-Nr:
Bezeichnung:
Einstufung der Erfordernis:
Nr.
Parameter
*** … zwingend
Erläuterung
** … wichtig
Einheit
erfasster
Wert
* … hilfreich
Anmerkungen/
Begründungen
Kategorie 1 – Sanierungsvereinbarung
1.1
***
Sanierungsvereinbarung/
-anordnung
Angabe zu Art der
Sanierungsvereinbarung/
-anordnung (mit Jahr)
1.2
***
Grundlagen
Welche Grundlagen liegen
der Sanierungszielvereinbarung zu Grunde?
1.2
***
Sanierungszielwert
1.3
***
Schutzgebiete
[mg/m³]
Welche WSG- oder QSGZonen sind betroffen?
(Datum der Feststellung)
Kategorie 2 – Quellencharakterisierung
2.1
Schadstoffe
***
(vgl. beispielhafte Schnitt- und Draufsichtdarstellung)
Am Standort relevante
Schadstoffe
[-]
(bei Stoffgruppen die
relevanten Einzelsubstanzen
und deren Anteil angeben)
2.2
Schadensalter
Alter des Schadens
(Bezogen auf Eintritt)
[a]
Schadstoffinventar
Die im Schadenbereich
vorhandene / vermutete
Schadstoffmenge
[kg]
Schadstoffquelle
Tiefenlage unter GOK
[m]
**
2.3
***
2.4
***
(bei variierenden Tiefen
Schwankungsbereich
angeben)
Fläche
[m*m]
72 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Bodenluftsanierungen
Nr.
Parameter
Erläuterung
Einheit
2.5
Bodenluftbelastung in
Quelle
Beginn Sanierung:
[mg /m³]
Aktuell:
[mg/m³]
Abstand
Absaugpegel
zu Quelle
(bei mehreren Brunnen sind
die Abständen einzeln
anzugeben )
[m]
**
2.6
***
Kategorie 3 – Standortcharakterisierung
3.1.
***
3.2
erfasster
Wert
Seite 2 von 4
Anmerkungen/
Begründungen
(vgl. beispielhafte Schnitt- und Draufsichtdarstellung)
geologischer
Aufbau
Art und Lage relevanter
Bodenhorizonte sowie
Bodenarten
[m]
Grundwasserleiter
Mittl. Grundwasserstand
[m]
Schwankungsbereich
[m]
Kategorie 4 – Bodenluftabsaugung
4.1
***
4.2
***
4.3
**
4.4
**
3
Gesamtfördermenge seit
Sanierungsbeginn
kumulierte Menge der
abgesaugten Bodenluft
seit Beginn der
Maßnahme
[m ]
Ø Volumenstrom über die
Gesamtförderung
gemittelter Volumenstrom
der abgesaugten
Bodenluft
[m /h]
3
Kennzeichnung, ob das
gesamte zeitliche Mittel oder
das der Betriebsintervalle
(bitte Länge angeben) gemeint
ist. Wenn möglich Zeitreihe
über die bisherigen Betriebsjahre angeben. Bei unzureichender Datenlage ist zumindest die Angabe der
Fördermenge je Betriebsjahr
erforderlich.
Anzahl der
Absaugbrunnen
Bitte auch angeben, ob sich
die Anzahl der genutzten
Brunnen über die
Betriebsjahre geändert
hat.
[-]
Ø Volumenstrom je
Absaugbrunnen
gemittelter Volumenstrom
der abgesaugten
Bodenluft je Brunnen
[m /h]
3
wenn möglich Angabe einer
Zeitreihe
73 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Bodenluftsanierungen
Nr.
Parameter
Erläuterung
4.5
Unterbrechung der
Absaugung
Angabe der Zeiträume der
Absaugunterbrechung
*
Einheit
erfasster
Wert
Seite 3 von 4
Anmerkungen/
Begründungen
Kategorie 5 – Energieverbrauch und Anlagentechnik
5.1
***
5.2
**
Gesamtverbrauch seit
Sanierungsbeginn
Gesamter Stromverbrauch
seit Beginn der
Sanierungsmaßnahme
[kWh]
Leistungsaufnahme der
Aggregate
Nennleistung der maßgebenden Aggregate
[kW]
(z.B. Pumpen, Gebläse, Verdichter, Heizregister, etc.).
Ist dies nicht möglich, so
sollte zumindest die
Stromaufnahme der
Gesamtanlage über einen
definierten Zeitraum angegeben werden.
5.3
***
5.4
***
5.5
Betriebstunden
Betriebsstunden der
Anlage im Sanierungsbetrieb pro Betriebsjahr
Reinigungsverfahren
[
] Luftaktivkohleadsorption
(Frischkohle / Regenerat)
[
] andere ………………………
Basiskennzahlen zur
Verfahrensbeurteilung
[h / a]
3
Hydraulische Auslegungsgrenze [m / h]:…… ……………………………………….
Auslegungsgrenze der Schadstoffbelastung [mg / l]:………… …………………….
Anzahl der Filterstufen (Aktivkohle):…………… …………………………………….
aktuelle Schadstoffbelastung/Auslegungsgrenze:…………………………………..
5.6
**
Betriebsweise
/ Änderungen
Umstellungen in den letzten Betriebsjahren mit signifikantem Einfluss auf
Absaugmenge, Energieverbrauch, etc. Angabe mit Zeitpunkt der Umstellung:
Kategorie 6 – Betriebskosten, Wartung und Überwachung (alle Kosten netto!)
6.1
Stromkosten
örtliche Stromkosten
[€ /kWh]
Kontroll/Reparatur/Wartungskosten
je Betriebsjahr
[€ / a]
**
6.2
**
(inkl. Personalkosten für
Wartung und Anlagenbetrieb)
Wenn nach Datenlage
möglich, getrennte Angabe
der Wartungs- und der
Reparaturkosten
74 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
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DAT E N ERFASSU N G SBÖ G E N
Handlungshilfe: Fachtechnische Grundlagenermittlung Bodenluftsanierungen
Nr.
Parameter
Erläuterung
Einheit
6.3
Verbrauchsmittelkosten
je Betriebsjahr:
[€ / a]
Kosten für
Beprobung /
Analytik
je Betriebsjahr:
**
6.4
**
6.5
**
6.6
Gutachterkosten
Nebenkosten
**
6.7
***
Gesamtkosten
erfasster
Wert
Seite 4 von 4
Anmerkungen/
Begründungen
(z.B. Aktivkohle)
Anlagenüberwachung
[€ / a]
Monitoring
[€ / a]
je Betriebsjahr:
Anlagenbetreuung
[€ / a]
Betreuung Schadensfall /
Monitoring
[€ / a]
je Betriebsjahr
[€ / a]
je Betriebsjahr
[€ / a]
(z.B. Telefongebühren
Standplatzmieten, Medien
und Versicherungen)
Kategorie 7 – Austragbilanzierung und Frachtermittlung
7.1
**
7.2
***
7.3
***
7.4
*
Schadstoffaus
trag
seit Beginn der
Sanierungsmaßnahme
[kg]
Jährlicher
Schadstoffaustrag
je Betriebsjahr
[kg / a]
Schadstoffkonzentration
in Bodenluft
als Zeitreihe über die
bisherigen Betriebsjahre
[mg/m³]
Konzentrationen
Begleitstoffe
Art und Konzentration von
Begleitstoffen, die bei der
Aufbereitung mit entfernt
werden müssen.
[mg/m³]
75 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
A BBI LD U N GSVE RZ E ICHN IS
Abb. 1:
Ablaufschema der fachtechnischen Grundlagenermittlung zur Vorbereitung der Verhältnismäßigkeitsprüfung langlaufender Pump-and-Treat-Maßnahmen (im Regelfall, Ausnahmen sind möglich)
12
Abb. 2:
Ablaufschema zur Prüfung des Optimierungspotenzials und technischer Alternativen bzw. Sanierungskonzepte.
17
Abb. 3:
Verfahrensfließbild zu Vergleichskennzahlen für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter"
20
Abb. 4:
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Wasseraktivkohlefilter" (Stand 2011)
20
Abb. 5:
Verfahrensfließbild zu Vergleichskennzahlen für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Desorption → Luftaktivkohle"
21
Abb. 6:
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Wasser für Anlagenauslegung "Mehrschichtfilter → Desorption → Luftaktivkohle" (Stand 2011)
21
Abb. 7:
Verfahrensfließbild zu Vergleichskennzahlen für Anlagenauslegung Bodenluftabsaugung "Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter"
22
Abb. 8:
Vergleichskennzahlen zu Gesamtbetriebskosten pro m³ Bodenluft für Anlagenauslegung Bodenluftabsaugung "Wasserabscheidung → Luftaktivkohlefilter" (Stand 2011)
22
Abb. 9:
Durch Tailing-Effekte beeinflusster Austragszustand
23
Abb. 10:
Prinzipielle Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Entwicklung von Schadstoffaustrag und
Grundwasser- bzw. Bodenluftförderung (idealisierter Kurvenverlauf)
24
Abb. 11:
Beispieldarstellung für die Entwicklung des kumulierten Schadstoffaustrages im Vergleich zum
spezifischen Gesamtaustrag je m³ (idealisierter Kurvenverlauf)
24
Abb. 12:
Vergleichende Gegenüberstellung der Kennwerte zur Zustandsbewertung
24
Abb. 13:
Vergleich des Energiebedarfs je m³ oder kg im Vergleich zur Gesamtförderung
(idealisierter Kurvenverlauf)
25
Abb. 14:
Vergleich der spezifischen Betriebskosten mit Bezug zum abgereinigten Grundwasser und zur
ausgetragenen Schadstoffmenge (idealisierter Kurvenverlauf)
25
Abb. 15:
Schema zur Berechnung der Restlaufzeit einer Sanierung durch Pump-and-Treat-Maßnahmen
28
Abb. 16:
Summenkurve zur Grundwasserförderung [m³] / Schadstoff [kg]
33
Abb. 17:
Summenkurve zum Energieverbrauch [kWh] / Schadstoff [kg]
34
Abb. 18:
Summenkurve zu den Kosten [€] / Schadstoff [kg]
35
Abb. 19:
Summenkurve zum Energieverbrauch [kWh] / Schadstoff [kg] bei Bodenluftsanierungen über
den Gesamtzeitraum
36
Abb. 20:
Summenkurve zu den Kosten[€] / Schadstoff [kg] bei Bodenluftsanierungen über den
Gesamtzeitraum
37
Abb. 21:
Konzeptionelles Standortmodell mit Bausteinen Geologie, Hydrogeologie, Schadstoffquellen,
-fahne und -transport
40
Abb. A1-1: Mikrokosmos eines Schadensherdes
46
Abb. A1-2: Schema zur Berechnung der Gesamtlaufzeit einer Sanierung durch Pump-and-Treat-Maßnahmen
46
Abb. A1-3: Schema zur Abschätzung der Schadstoffmenge im Schadensherd (Quelle)
47
Abb. A1-4: Schadstofffrachten in geschichtetem Aquifer und berechnete Austragskurve
48
Abb. A1-5: Schema zur Abschätzung der Restlaufzeit der Sanierung
48
Abb. A2-1: Verteilung der Schadstoffgruppen
54
Abb. A2-2: Verteilung der absoluten Wasserförderung
55
Abb. A2-3: Verteilung der Sanierungskonzepte
55
76 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Abb. A2-4: Verteilung des Sanierungsbeginns (Jahr)
56
Abb. A2-5: Verteilung der Sanierungsdauer aller erfassten Fälle
56
Abb. A2-6: Verteilung der Sanierungsdauer der abgeschlossenen Fälle
56
Abb. A2-7: Auswertung der spezifischen Grundwasserförderung bezogen auf den Gesamtzeitraum
60
Abb. A2-8: Auswertung des spezifischen Energieverbrauchs bezogen auf den Gesamtzeitraum
60
Abb. A2-9: Auswertung der spezifischen Kosten bezogen auf den Gesamtzeitraum
60
Abb.A2-10: Vergleich der Emax -Überschreitung zu Sanierungsbeginn und Sanierungsende
61
TAB ELLEN V E RZE ICHN IS
Tabelle 1:
Diskontierungsfaktoren
29
Tabelle A1-1: Diskontierungsfaktoren
49
Tabelle A2-1: Verteilung der Aufbereitungstechnologie auf die einzelnen Verfahren
57
Tabelle A2-2: Ermittelte Bandbreite der spezifischen Grundwasserförderung [m³/kg]
58
Tabelle A2-3: Ermittelte Bandbreite des spezifischen Energieverbrauchs [kWh/kg]
58
Tabelle A2-4: Ermittelte Bandbreite der spezifischen Kosten [€ /kg]
58
Tabelle A2-5: Bandbreite des spezifischen Energieverbrauchs und der spezifischen Kosten
59
77 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
© LUBW
Literaturverzeichnis
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ASTM International (2008): D5979 – 96 Standard Guide for Conceptualization and Characterization of Groundwater
Systems, West Conshohocken.
DGG (2002): Fachsektion Hydrogeologie in der Deutschen Geologischen Gesellschaft: Hydrogeologische Modelle Ein Leitfaden mit Fallbeispielen.
LABO (2009): Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz, Ständiger Ausschuss Altlasten – ALW, Ad-hoc Unterausschuss “Natürliche Schadstoffminderung”: Berücksichtigung der natürlichen Schadstoffminderung bei der Altlastenbearbeitung, Positionspapier vom 10.12.2009.
LAWA (2005): Länderarbeitsgemeinschaft Wasser: Leitlinie zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen (KVR-Leitlinie).
LAWA (2006): Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) und Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft Boden (LABO):
Grundsätze des nachsorgenden Grundwasserschutzes bei punktuellen Schadstoffquellen.
LfU (1985): Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg: Leitfaden für die Beurteilung und Behandlung von
Grundwasserverunreinigungen durch leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe.
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Literaturstudie zum natürlichen Rückhalt / Abbau von Schadstoffen im Grundwasser.
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Grundwasser, Leitfaden zur Untersuchung bei belasteten Standorten.
LUBW (2010): Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: Altlastenbewertung-Priorisierungs- und Bewertungsverfahren Baden-Württemberg.
PAYNE et al. (2008): Payne, F. C., Quinnan, J. A., Potter, S. T. Remediation Hydraulics: CRC Press.
78 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen
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Gebrauchsanleitung A4 modifizierter Hebel Beck

1:1 Zuordnungsaufgaben

Chemielab. oder CTA, im Referat 61 "Labor für Wasser und

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Stellung gehalten

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