gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

FachberichtE Wasserversorgung
Leitfähigkeit [Tsd. µS/cm]
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
nahme Artefakte durch eventuell innen an der Säulenwand
entlang sickerndes Wasser zu vermeiden, wurden
die Zapfhähne in das Innere der Säule hinein durch
Edelstahl-Rohre verlängert, die am Ende verschlossen
und im zentralen Bereich der Säule perforiert waren. Die
Perforation wurde durch ein Siebgewebe mit 10 µm
Maschenweite abgedeckt, um Auswaschung von
Bodenpartikeln in die Probenahmeflaschen zu vermeiden
(s. Bild 5).
4. und 5. Tracerversuch 28.04. bis 20.05.2011 in den Modellsäulen
(Ausgangssalzkonzentration 5.500 bzw. 4.900 µS/cm)
Säule 1 Säule 2
0,0
27.04.11 02.05.11 07.05.11 12.05.11 17.05.11 22.05.11
Bild 7. Durchbruchskurven der Salzlösung im Verlauf
des 4. und 5. Tracerversuches charakterisieren die
unterschied lichen Transportmechanismen in den Säulen.
Tabelle 2. Vertikale Fließgeschwindigkeiten in den Säulen.
Versuchsnummer Säule 1
Fließgeschwindigkeiten
Tracer 1
Tracer 2
Tracer 3
Tracer 4
Tracer 5
0,0093 m/h
2,2 m/d
0,082 m/h
1,97 m/d
0,011 m/h
0,26 m/d
0,045 m/h
1,07 m/d
0,049 m/h
1,17 m/d
Säule 2
Fließgeschwindigkeiten
0,14 m/h
3,36 m/d
0,057 m/h
1,37 m/d
0,008 m/h
0,20 m/d
0,136 m/h
3,30 m/d
0,154 m/h
3,70 m/d
Säule 2
Tabelle 3. Vertikale Durchlässigkeiten der Gesamtsäule in Funktion
des Versuchszeitpunktes.
Versuchsnummer Säule 1
k f -Wert [m/s] ∙ 10 –5 k f -Wert [m/s] ∙ 10 –5
Tracer 1 2,58 3,96
Tracer 2 2,26 1,58
Tracer 3 0,31 0,23
Tracer 4 1,25 3,78
Tracer 5 1,36 4,28
Die Gesamthöhe des Aufbaus beträgt etwa
4,50 Meter, wobei die Höhe des Untergestells rund
0,50 Meter ausmacht. Dabei wurde der Bodenablass
mit einer Siebplatte und einem 10 µm-Netzgewebe
abgedeckt. Darüber wurden über einer Schicht Glaskugeln
(∅ 1,55 bis 1,85 mm) die frisch am geplanten
Standort des HFB erbohrten Sedimente in die Säulen
eingebracht. Die schichtgerecht befüllten Säulen
(Bild 6) wurden anschließend drucklos im freien Auslauf
mit Wasser aus der Förderung des Wasserwerks so
beaufschlagt, dass ständig ein Überstand über der
obersten Sedimentschicht erhalten blieb, während die
Bodenabläufe der Säulen ständig vollständig geöffnet
waren.
2. Tracerversuche
Im Verlauf der Versuchsreihen wurden insgesamt fünf
Tracerversuche durchgeführt. Dazu wurde eine hoch
mit Salz aufkonzentrierte Lösung (Leitfähigkeit etwa
5000 µS/cm) auf die Säule beaufschlagt und zur Versickerung
gebracht. Am zentralen Auslauf der beiden
Säulen im Boden der PE-Säulen wurde eine kontinuierliche
Leitfähigkeitsmessung installiert. Damit konnten
die Salzdurchbrüche in den Säulen im Halbstundentakt
oder Stundentakt durchgehend gemessen werden. Eine
Messung an den einzelnen Schichtausläufen wurde
nicht durchgeführt, da die Wassermengen zu Beginn
und im Verlauf der Versuche sehr gering waren und vollständig
für die mikrobiologischen Beprobungen zur
Verfügung stehen sollten.
Bild 7 zeigt beispielhaft die Tracerdurchgangskurven
für den 4. und 5. Tracerversuch. Bei den Tracerversuchen
wurden Salzlösungen mit im Mittel rund
5000 µS/cm Ausgangskonzentration eingegeben. Die
Eingabe erfolgte simultan in den beiden Säulen durch
Zugabe der Lösung in den Freibordbereich der Säule 1
über der Glaskugelschicht bzw. über der Schotterschicht
in der Säule 2 (s. Bild 6). Die vertikale Fließstrecke
des Wassers betrug etwa 3,85 m. Tabelle 2 fasst
die vertikalen Fließgeschwindigkeiten, Tabelle 3 die
vertikalen Durchlässigkeiten der Säulenschichtenfolge
zusammen.
Vergleicht man die Abstandgeschwindigkeiten der
letzten beiden Versuche in den Säulen, dann ergeben
sich durchschnittliche Werte von 1,12 m/d für Säule 1
und 3,50 m/d für Säule 2. Der Geschwindigkeitskontrast
zwischen der Säule 2 und 1 beträgt somit 1,8 für alle
Versuche und 3,1 für die Versuche 4 und 5. Im Vergleich
dazu betrug die horizontale Fließgeschwindigkeit aus
den Pumptests in einem bereits realisierten HFB rund
1,1 bis 1,6 m/d. Aus Tabelle 3 ergibt sich ein durchschnittlicher
Durchlässigkeitsbeiwert für die vertikale
Durchströmung der 3,85 m langen Sandsäule von
1,55 ∙ 10 –5 m/s für die Säule 1 und von 2,78 ∙ 10 –5 m/s für
die Säule 2. Aufgrund der vereinfachten Gradientenannahme
ergeben sich im Vergleich die gleichen Faktoren
November 2011
1062 gwf-Wasser Abwasser