In dieser Arbeit wird der Pilotversuch zur subterrestrischen Entfernung von Eisen und Mangan aus dem Grundwasser des Brunnenfelds Altmanns, Bezirk Gmünd beschrieben. Den Auftrag zur Versuchsdurchführung erteilte die Firma evn wasser AG, die sich nach einem gescheiterten In-Situ-Aufbereitungsversuch mit einer Schwedischen-Anlage im Jahr 1995 einen Erfolg mit der nun mehr angewendeten Methode der internen Infiltration mit pH-Wert-Stabilisierung erhofft. Die Versuchsplanung und –leitung wurde dabei der Technischen Universität Darmstadt, allen voran Professor Urban und Professor David übertragen. Die Versuchsdurchführung und Auswertung wurde in Form zweier Diplomarbeiten an der Universität für Bodenkultur ausgeschrieben und von Hans Auer und mir angenommen. Die Arbeit vom Kollegen Auer umfasst dabei hauptsächlich hydrologische und hydrogeologische Fragestellungen im Brunnenfeld und dessen Einzugsgebiet, wo hingegen sich diese Arbeit auf verfahrenstechnische und wasserchemische Fragestellungen zur subterrestrischen Enteisung und Entmanganung bezieht.
Zielsetzung und Aufgabenstellung
Ein Hauptaugenmerk des Pilotversuches gilt der Fragestellung, ob durch den niedrigen pH-Wert des Grundwassers überhaupt eine Aufbereitung mit der Methode der internen Infiltration möglich ist. In der Literatur (Olthoff, 1986; Meyerhoff 1996) wurden bis dato nur Aufbereitungen mit Grundwasser-pH-Wert von größer 6,5 behandelt. Das Brunnenfeldwasser weist jedoch einen pH-Wert von 6,0 und kleiner auf.
Weiterhin wird der Frage nachgegangen, ob es durch eine pH-Wert-Stabilisierung mit Kalkmilch zu einer Aufbereitungsverbesserung kommt und wenn ja, welchen Einfluss die pH-Wert-Erhöhung auf die Durchlässigkeit des Bodens ausübt. Wie bereits die Versuche von Olthoff (1986) zeigten, kam es durch die Bildung der schwer entwässerbaren, voluminösen Ferrihydritflocke durch eine pH-Wert-Erhöhung von pH 6,5 auf pH 7,0 zu einer Verringerung der Durchlässigkeit.
Die dritte Fragestellung bezieht dich auf die Ergiebigkeit. Das heißt, es ist das größtmögliche Verhältnis zwischen geförderter und infiltrierter Wassermenge zu bestimmen unter der Vorraussetzung, dass die Enteisung und vor allem die Entmanganung vollständig und stabil ablaufen.
Weitere Fragestellung beschäftigen sich damit, ob sich die Anlage durch verschiedene automatisch erfassbare Parameter steuern lässt, in wieweit es durch die Aufhärtung auch zu einer Verminderung der Aggressivität des Grundwassers kommt, und ob das Aufbereitungsergebnis der Versuchsbrunnen auf alle Brunnen im Brunnenfeld übertragbar ist.
Ergebnisse
Das hier erprobte Verfahren zur subterrestrischen Entfernung von Eisen und Mangan mit dem Verfahren der internen Infiltration mit Teil-Entsäuerung aus einem wasserchemisch reduzierten, sauren, gering gepufferten Grundwasser hat sich unter Einhaltung gewisser Randbedingungen als funktionsfähig erwiesen. Dabei konnte ein Ergiebigkeitsfaktor von 3,5 erreicht werden. Das heißt, es konnte bis zu 3,5mal mehr aufbereitetes Wasser aus dem Grundwasserleiter entnommen werden als ihm zum Erreichen des Aufbereitungszieles zugeführt werden musste. Aufgrund der erzielten Ergebnisse scheint eine geringfügige jedoch nicht verifizierte Steigerung des Ergiebigkeitsfaktors möglich.
Anhand der Versuchsergebnisse wurde festgestellt, dass der pH-Wert-Anstieg durch die Teilentsäuerung bei der Belüftung des Infiltrats ausreicht, um einen stabilen und wirkungsvollen Oxid- bzw. Bakterienmantel um das Bodenkorngerüst des durchströmten Grundwasserleiters zu bilden. Die in der Einarbeitungsphase zeitweise angewandte prophylaktische Entsäuerung mittels Kalkmilch ist deshalb für einen Aufbereitungserfolg nicht zwingend erforderlich. Die befürchtete Verstopfung der Poren bei einer übermäßigen Anhebung des pH-Wertes durch die Bildung von Ferrihydrit konnte nicht beobachtet werden.