Eine neuartige durchlässige reaktive Barriere für die In-situ-Grundwassersanierung

Eine durchlässige reaktive Barriere oder „PRB“ ist eine Wand, die unterirdisch errichtet wird, um kontaminiertes Grundwasser zu reinigen. Die Wand ist „durchlässig“, was bedeutet, dass kontaminiertes Grundwasser durch die zu behandelnde PRB fließen kann. Die reaktiven Materialien, aus denen die Wand besteht, fangen entweder schädliche Verunreinigungen ein oder machen sie weniger schädlich. Das gereinigte Grundwasser fließt auf der anderen Seite der Wand ab. PRB hat sich zu einer vielversprechenden und nachhaltigen In-situ-Grundwassersanierungstechnologie entwickelt, die die Vorteile niedriger Wartungskosten, Langlebigkeit und In-situ-Behandlung einer Vielzahl von Grundwasserschadstoffen (z. B. Schwermetallen, anorganischen und organischen Schadstoffen) aufweist.

Eine geeignete PRB-Konfiguration ist entscheidend für das technische Design des PRB, das unter Berücksichtigung der standortspezifischen hydrogeologischen Bedingungen und der Eigenschaften der Schadstofffahne ausgewählt werden sollte. Die häufigste PRB-Konfiguration ist die kontinuierliche durchlässige reaktive Barriere (C-PRB). Diese Konfiguration hat eine einfache Struktur, bequeme Installation, weniger Störung des natürlichen Grundwasserströmungsfeldes und geringe Empfindlichkeit gegenüber der Komplexität des Grundwasserströmungsfeldes. Für Standorte mit großer Grundwassertiefe und großen Schwaden ist die Anwendung von C-PRB jedoch aufgrund der hohen Bau- und Materialkosten begrenzt.

Um die Mängel des C-PRB zu überwinden, haben Prof. Hongtao Wang von der Tsinghua University, Dr. Tan Chen von der Minzu University of China und ihre Teammitglieder eine innovative und nachhaltige PRB-Konfiguration vorgeschlagen, nämlich die passive konvergenzdurchlässige reaktive Barriere (PC-PRB). Das PC-PRB ist so konzipiert, dass die Wolke aufgrund des passiven hydraulischen Dekompressions-konvergenten Strömungseffekts zum PRB hin konvergiert. Das entsprechende passive Grundwasserkonvergenzsystem (PC) wird stromaufwärts des PRB-Systems eingesetzt, das aus passiven Brunnen, Wasserleitungen und einer Pufferschicht besteht. Diese Studie mit dem Titel „Passive konvergenzdurchlässige reaktive Barriere (PC-PRB): eine effektive Konfiguration zur Verbesserung der hydraulischen Leistung“ ist online in veröffentlicht Grenzen der Umweltwissenschaften und -technik.

In dieser Studie entwickelte das Forschungsteam einen zweidimensionalen (2D) hydrodynamischen Finite-Differenz-Code mit dem Titel PRB-Flow, um die hydraulischen Leistungsparameter (d. h. die Einfangbreite (W) und Verweilzeit (t) von PC-PRB. Das Forschungsteam fand die horizontale 2D-Erfassungsbreite (Wh) und vertikale 2D-Erfassungstiefe (Wv) der PC-PRB im Vergleich zu der der kontinuierlichen reaktiven Barriere (C-PRB) deutlich ansteigt. Die oben genannten relativen Wachstumswerte in Reihenfolge sind in dieser Fallstudie größer als 50 % und 25 %. Daher verringern sich die geometrischen Abmessungen des PRB sowie die Materialkosten, die für die gleiche Schwadenbehandlung erforderlich sind. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass die Wasserleitungslänge (Lp), PRB-Länge (LPRB), passive Brunnenhöhe (Hw) und PRB-Höhe (HPRB). Die Diskrepanz zwischen der Wh von PC-PRB und dem von C-PRB (d. h. ΔWh) hat eine geringe Korrelation mit PRB-Parametern und hängt hauptsächlich davon ab Lp, was das PC-PRB-Entwurfsverfahren dramatisch vereinfachen könnte. Im Allgemeinen weist das vorgeschlagene PC-PRB eine wirksame PRB-Konfiguration auf, um die hydraulische Leistung zu verbessern.

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