Permeable Reaktive Wände zur Grundwassersanierung im Abstrom von Absetzbecken der Uranerzaufbereitung
Projekt, ZieleVorhabensbezeichnung: Entwicklung von verfahrenstechnischen Lösungen zur Sanierung von Grundwasserschäden im Abstrom von Absetzbecken der Uranerzaufbereitung mit HIlfe von Permeablen Reaktiven Wänden Kurzbeschreibung: Die Rückstände der Aufbereitung von Uranerzen durch die ehemalige SDAG Wismut am Standort Crossen werden in den Absetzbecken Helmsdorf und Dänkritz gelagert. Aus den Absetzbecken in den Untergrund versickerndes Porenwasser führt zu einer Belastung des Grundwassers insbesondere mit Uran, Radium und Arsen. Industrielle Absetzanlage Helmsdorf der WISMUT GmbH Der Einsatz permeabler reaktiver Wände (PRW) zur passiven In-situ-Abtrennung der Kontaminanten kann wesentlich zur Senkung der langfristig anfallenden Kosten beitragen. Der Einsatz von langzeitbeständigem, chemisch speziell konditioniertem Granulat aus einem geeigneten Trägermaterial in Verbindung mit reaktiven Stoffen für Abtrennung von
steht im Mittelpunkt des Projektes. Dazu werden
Gegenwärtig wird Phase 1 des Projektes bearbeitet. Die Aspekte des Strahlenschutzes und der langzeitstabilen Fixierung der relevanten Radionuklide sowie der toxischen Komponenten stehen im Vordergrund. Ziele von Phase 1:
Einordnung des Vorhabens:
Das aus den Absetzbecken Helmsdorf und Dänkritz in den Untergrund versickernde Porenwasser führt zu einer z. T. erheblichen Belastung des Grundwassers insbesondere mit Uran, Radium und Arsen. Im vorliegenden Sanierungsfall liegt das Uran als Trikarbonato-Uranatkomplex vor. Der wasserlösliche Trikarbonatouranatkomplex läßt sich entweder ionisch an ein starkes Kation oder durch Reduktion zu wasserunlöslichen Oxiden des 4-wertigen Urans immobilisieren. Die letztgenannte Reaktion wird durch folgende Gleichung beschrieben: [UO2(CO3)2]2- +4H+ <-> UO2+2 H2O+2 CO2 Gegenwärtig wird im Bereich des Hauptdammes des Absetzbeckens Helmsdorf das kontaminierte Grundwasser mittels Brunnen gefaßt, gehoben und in die Freiwasser-zone des Absetzbeckens Helmsdorf eingeleitet. Eine analoge Vorgehensweise ist bei dem durch das Absetzbecken Dänkritz II kontaminierten Grundwasser, das in Richtung Zinnborn fließt, vorgesehen. Das Freiwasser des Absetzbeckens Helmsdorf wird gegenwärtig einer aktiven Behandlung zugeführt, in der gezielt Uran, Radium und Arsen abgetrennt wird. Diese Möglichkeit steht nur solange zur Verfügung, bis im Rahmen der Sanierung des Absetzbeckens das Freiwasser vollständig entfernt ist. Danach müßte das kontaminierte Grundwasser im Rahmen eines “pump and treat”-Konzeptes einer aktiven Wasserbehandlung zugeführt werden. Bei geeigneter Fassung des kontaminierten Grundwassers liegen die zu behandelnden Mengen im Bereich einiger weniger Kubikmeter pro Stunde. Es werden spezifische Behandlungskosten größer 20 DM/m3 erwartet. Vorläufige Abschätzungen gehen davon aus, daß das im Bereich des Hauptdammes des Absetzbeckens Helmsdorf austretende kontaminierte Grundwasser über einen Zeitraum von mehr als 200 Jahren behandelt werden muß. In Tabelle 1 werden die prognostizierten radioaktiven und toxischen Inhaltsstoffe des Grundwassers angegeben. Tabelle 1: Charakteristik des Grundwassers im Bereich des Hauptdammes der Absetzanlage Helmsdorf
Der Einsatz permeabler reaktiver Wände (PRW) zur passiven In-situ-Abtrennung der Kontaminanten ist eine technisch erfolgversprechende und wirtschaftlich sinnvolle Alternative zum kosten- und wartungsintensiven “pump and treat”-Ansatz. Arbeitspakete: a) Laborversuche Die Laborversuche gliedern sich in drei miteinander gekoppelte Teilkomplexe: 1. hydrochemische Untersuchungen zur Sorptionsfähigkeit
verschiedener Stoffe bezüglich der Komponenten Uran, Arsen, Radium
(Batchversuche zur Identifizierung geeigneter Sorbentien)
b) Kolonnenversuche In Kolonnenversuchen wird die zeitliche Veränderung der chemischen Prozesse und der hydraulischen Eigenschaften mit Originalwasser untersucht. Dezu kommen ausgewählte und besonders erfolgversprechende Sorbentien bzw. Granulate zum Einsatz. Die Ergebnisse der Kolonnenversuche gestatten eine Skalierung auf den technischen Maßstab. c) Begleitende Modellierung der Schadstoffrückhaltung in der PRW Ziel der Modellierung ist die Unterstützung
des technischen Designs der passiven Wasserbehandlung am Standort.
Das Modell umfaßt physikalische, chemische und hydrodynamische Prozesse, die eng miteinander gekoppelt sind. Es muß so genau wie nötig und so einfach wie möglich sein, um einerseits alle relevanten Prozesse zu erfassen, andererseits für den praktischen Umgang noch handhabbar zu bleiben. d) Parametrisierung Wesentlicher Bestandteil dieses Projektabschnittes ist eine Parametrisierung der PRW, insbesondere hinsichtlich der Größen
Daraus wird eine Abschätzung der Standzeit bzw. langfristigen Wartungsaufwendungen (ggf. unter Berücksichtigung eines Diskontierungsansatzes) abgeleitet und ein Vergleich verschiedener Varianten der konstruktiven Gestaltung der PRW durchgeführt. Im Ergebnis steht die Ableitung einer Empfehlung für die optimierte Gestaltung der PRW unter Berücksichtigung der Gegebenheiten an den Standorten der WISMUT GmbH. Entsprechend dieser Empfehlung können die für Phase 2 des Projektes vorgesehenen Pilotversuche dimensioniert werden. |
