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

Juni 2012

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

Zus a mmen fassung 7

1  Grundl agen

9

2  Anwendung sberei ch d er Ha nd lung shilf e

11

3  Ko nzep t

11

4   Be g ri ffserl ä ut erungen

15

5  Pr ü f ung d es Opt imierun gsp ot enzia ls un d Ermi tt lung von Altern ativ 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  Darst ellung Der Sa nierung se f fiz ienz ( Elemen t B )

31

6.1 Allgemeine Vorgehensweise 6.2 Datenerhebung 6.3 Statistische Auswertung von Daten zur Sanierungseffizienz 6.4 Auswertungen für Bodenluftsanierungen 6.5 Empfehlungen für den Umgang mit selbst erhobenen Daten

31 31 32 36 37

7   Pro g n ose der Gef ähr d ung sen twic klun g n ac h Absch a lt en der Anl ag e ( Elemen t C )

39

7.1 Allgemeine Vorgehensweise 39 7.2 Arbeitsschritt 1: Konzeptionelles Standortmodell 39 7.3 Arbeitsschritt 2: Prognose der Schadstoffausbreitung nach einer möglichen Beendigung der aktiven Sanierung 42 7.4 Arbeitsschritt 3: Prüfung der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern und ggfs. Prüfung von Belangen betroffener Dritter 43 7.5 Arbeitsschritt 4: Vorschlag zu Kontrollmaßnahmen 44 7.6 Arbeitsschritt 5: Kriterien für die Wiederaufnahme der aktiven Sanierung 44 8   Sc hlussbemer k un g

44

A N HAN G 1  Vereinfacht e Auswert ung   zur Absc h ä tzun g von Ges a mt laufzei ten und - kost en

45

AN HA NG 2   De tailerläu terun gen  zu  d EN  statistisc hen Auswertun gen

53

AN HA NG 3   Dat enerfassung SBÖG E N

65

Abbil dung s- un d Tabellenver zei chnis

76

Lit eraturverz ei chnis 7 8

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

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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

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!

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

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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

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!

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

keine besseren Alternativen / kein Optimierungspotenzial

B

Darstellung der Sanierungseffizienz

Behörde

Überplanung Sanierung

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)

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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:

Zustandsbeschreibung (konzeptionelles Stand­ ortmodell) Schritt 2: Prognose der Schadstoffausbreitung nach einer möglichen Beendigung der aktiven Sanierung Schritt 3: Prüfung und Prognose der zukünftigen Beeinflussung von Schutzgütern und betroffenen Belangen Dritter, die bei Hinnahme einer Grundwasserverunreinigung in Zukunft betroffen sind oder sein können Schritt 4: Vorschlag zu Kontrollmaßnahmen zur Prüfung der Prognose Schritt 5: 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

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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).

Sanieren bedeutet nach § 4 Abs. 3 BBodSchG, dass dauerhaft keine Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen für den Einzelnen oder die Allgemeinheit entstehen.

Das verwaltungsrechtliche Handeln unterscheidet zwei Ermessensformen: „„

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.

„„

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 zumut­ baren Verhältnis von Aufwand und angestrebtem Erfolg?

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:

15 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen

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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 BBod­ SchV 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

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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 Effek­ tivität 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

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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

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!

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

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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

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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

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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

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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

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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 (kg je m³ gefördertes Grundwasser) gegenübergestellt. Verlauf des Schadstoffaustrags (kumuliert)

700

70

600

60

500

50

400

40

300

30

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.

80

spezifischer Gesamtaustrag [kg/m³]

800

20

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.

!

10

0

0 0

Abb. 11:

2

4

6

8 10 Zeitschritt

12

14

16

18

Beispieldarstellung für die Entwicklung des kumulierten Schadstoffaustrages im Vergleich zum spezifischen Gesamtaustrag je m³ (idealisierter Kurvenverlauf)

0,007

Vergleich des spezifischen Gesamtaustrags

spezifischer Gesamtaustrag [kg/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.

0,006 0,005

Fallbezogene Ausgangsdimensionierung

0,004 0,003

Reduktion der Effizienz

0,002 0,001 0

Anlagenspezifischer Bestandswert

1. Betriebsjahr

aktuelles Betriebsjahr

Zeitpunkt

Abb. 12:

Vergleichende Gegenüberstellung der Kennwerte zur Zustandsbewertung

24 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen

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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

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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

!

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).

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.

„„

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

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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

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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

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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 ltlastenforu m 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

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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 durch­­ zuführen, 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

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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

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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

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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

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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

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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 1.050 € /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

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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

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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

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38 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen

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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

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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 Unter­ suchun­ gen, 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 Erup­tiv­ gesteine 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, Grund­ wasserfließrichtungen, 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

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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

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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

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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) (Wasser­​behörde)

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

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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

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Anh a ng 1

Vereinfachte Auswert ung zur Absc hä tzun g vo n Ges am tl au fz ei ten und - kost en

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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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)

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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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Vereinfachte Auswert ung zur Absc hä tzun g vo n Ges am tl au fz ei ten und - kost en

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.

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Vereinfachte Auswert ung zur Absc hä tzun g vo n Ges am tl au fz ei ten und - kost en

2 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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Vereinfachte Auswert ung zur Absc hä tzun g vo n Ges am tl au fz ei ten und - kost en

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.

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ANHANG 2 Detailerläuterungen zu den statistischen Auswertungen

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1 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

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

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 Lösemittelrück­ gewinnung 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 Vorbe­ handlung des Wassers, wobei die Belüftung sowie die Filtration über Sandfilter zur Eisen- / Mangan- sowie Stör­stoff­­ elimination weit verbreitet sind. Darüber hinaus sind bei acht dieser Vorbehandlungen Fällungs- und Flockungsstufen vorgeschaltet. Vorbehandlungen zur pH-Wert-Korrektur und Enthärtung sind einzelne Ausnahmen.

56 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen

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De ta ilerl ä ut erun g en z u d en statist isc hen Auswert un g en

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 Ionenaus­ tauschern 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.

57 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen

© LUBW

1 + 1* 9

7

Anh a ng 2

3

Detailerläut erun gen zu den statist isc hen Auswert un g en

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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Anh a ng 2

De ta ilerl ä ut erun g en z u d en statist isc hen Auswert un g en

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 Betriebs­ parameter 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

dE taIL E RL äU t E RU N g E N z U d EN StatI StI S c H EN aU S W ERtU N g EN 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

dE taIL E RL äU t E RU N g E N z U d EN StatI StI S c H EN aU S W ERtU N g EN

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

© LUBW

4

1

Anh a ng 2

Anlage 1

De ta ilerl ä ut erun g en z u d en statist isc hen Auswert un 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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Anh a ng 2

De ta ilerl ä ut erun g en z u d en statist isc hen Auswert un g en

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

ANHANG 3  Datenerfassungsbögen Pump-and-Treat Bodenluftsanierung

Anmerkung: Erläuterungen siehe Kapitel 5.2.

65 Verhältnismäßigkeitsprüfung – langlaufende Pump-and-Treat-Maßnahmen

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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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 enEr fassung sb ö gen

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

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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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

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Anh a ng 3

Dat enEr fassung sb ö gen

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

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Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abbil d un g sv erz eic hnis

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

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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

Tabellenver zei chnis

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

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Literaturverzeichnis ASTM International (2008): E 1689 – 95 Standard Guide for Developing Conceptual Site Models for Contaminated Sites, West Conshohocken. 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. LfU (1997): Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg: Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle. Literaturstudie zum natürlichen Rückhalt / Abbau von Schadstoffen im Grundwasser. LUBW (2008): Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: Untersuchungsstrategie 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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