| 1 |
\chapter{Ergebnisse der S"aulenversuche} |
|---|
| 2 |
\label{Ergebnisse S"aulen} |
|---|
| 3 |
|
|---|
| 4 |
|
|---|
| 5 |
\section{Phasenverhalten in der S"aule} |
|---|
| 6 |
|
|---|
| 7 |
%BILDER!!! |
|---|
| 8 |
%Inhomogenitäten und Luft in der Säule, auswirkungen |
|---|
| 9 |
%Einzelbilder von der Mobilisierungsgeschichte |
|---|
| 10 |
%Fingering? Bilder? |
|---|
| 11 |
%Stark angefärbtes CDS |
|---|
| 12 |
%Verhalten Tensid: Quellen, klarer nachlauf, umschalten auf wasser, umschalten auf IPA |
|---|
| 13 |
|
|---|
| 14 |
\section{Auswertung der Messungen} |
|---|
| 15 |
|
|---|
| 16 |
\subsection{Druck} |
|---|
| 17 |
|
|---|
| 18 |
%Kolmation, siehe LUBW_Kehl |
|---|
| 19 |
Tenside können im Boden zu einer Verminderung der hydraulischen Durchlässigkeit des Bodens führen (vgl. \cite{Lee}, \cite{LUBW}) |
|---|
| 20 |
|
|---|
| 21 |
|
|---|
| 22 |
\subsection{Konzentration CS2} |
|---|
| 23 |
Der größte Teil an DNAPL wurde mit den ersten zwei Porenvolumen Tenisidlösung entfernt. Die maximalen Konzentrationen lagen bei $200$-$250$ g/L bei zweiprozentiger Tensidlösung und bei $150$-$200$ g/L bei einprozentiger Tensidlösung. |
|---|
| 24 |
Das heißt, dass die gefundene DNAPL-Konzentrationen über denen der Batchversuche bei gleicher Tensidkonzentration liegen. Dort wurden mit einprozentigen Tensidmischungen Konzentrationen von weiniger als $50$g/L erreicht. Konzentrationen von $200$g DNAPL wurden erst mit $2,5\%$ Tensid erreicht. (Vgl. Kapitel \ref{Ergebnisse Batch}) |
|---|
| 25 |
Das kann verschiedene Ursachen haben. Zum einen könnte hier ein bei einzelnen früheren Bachversuchen beobachteter Effekt aufgetreten sein: hier hatte sich eine Mittelphase mit extrem hoher Solubilisierung gebildet. Diese war aber deutlich stärker gefärbt als die entsprechenden Proben aus den Säulenversuchen. |
|---|
| 26 |
Eine weitere mögliche Erklärung ist die Stabilisierung durch Feststoffpartikel (Pickering-Emulsion vgl. Kapitel \ref{Einfuehrung Batch}). |
|---|
| 27 |
Eine andere Möglichkeit ist die bessere Angreifbarkeit des feinverteilten DNAPLs. Untersuchungen %LFU KEHL |
|---|
| 28 |
haben gezeigt, dass sich disperse verteilte kleine Tröpfchen gut mittels Tensidspülung sanieren lassen, nicht aber größere Plops oder Pools. Es besteht die Möglichkeit, dass der Kontaktfläche und -Zeit in den Säulenversuchen besser war als in den Batchtests. |
|---|
| 29 |
|
|---|
| 30 |
|
|---|
| 31 |
\subsection{Oberfl"achenspannung} |
|---|
| 32 |
|
|---|
| 33 |
Da die erst Probe bei allen Versuchen bereits nach $0,7$ Porenvolumen genommen worden war, sollte der erste Messwert in etwa der Oberflächenspannung von Wasser entsprechen. Das war nicht bei allen Proben der Fall. Da das Tensid bei auftreffen auf den DNAPL zu quellen began, war teils schon in den ersten Proben Tensid enthalten und damit die Oberflächenspannnung reduziert. Nach einem Porenvolumen war die Oberflächenspannung auf das Minimum von $35$ mN/m abgesunken und stabil. Nach dem Nachspülen von einem Porenvolumen Wasser stieg die Oberflächenspannung wieder auf das Ausgangsniveau an. |
|---|
| 34 |
|
|---|
| 35 |
|
|---|
| 36 |
\subsection{Dichte} |
|---|
| 37 |
|
|---|
| 38 |
Die Dichte war nur für die wenigen Proben mit erhöht, die eine sehr hohe Konzentration an gelöstem DNAPL aufwiesen Für alle weiteren Werte entsprach die Dichte etwa der von Wasser. |
|---|
| 39 |
|
|---|
| 40 |
|
|---|
| 41 |
\subsection{Sanierungsrate} |
|---|
| 42 |
|
|---|
| 43 |
Die Sanierung lief im feinen Sand %aufgrund des größeren Porenvolumens |
|---|
| 44 |
etwas schneller ab und war etwas effizienter als im Mittelsand. |
|---|
| 45 |
|
|---|
| 46 |
|
|---|
| 47 |
\section{Bewertung und Vergleich} |
|---|
| 48 |
|
|---|
| 49 |
|
|---|
| 50 |
|
|---|
| 51 |
\section{Str"omungsmodell} |
|---|
| 52 |
|
|---|
| 53 |
\subsection{Trapping Number} |
|---|
| 54 |
|
|---|
| 55 |
Die Trapping Number beschreibt das Kräftegleichgewicht zwischen Kapillarkräften, die den NAPL in den Porenräumen festhalten, und den viskosen und Gravitationskräften, die den Weitertransport fördern. |
|---|
| 56 |
Sie ist wie folgt in Gleichung \ref{eqn:trapping number} definiert: |
|---|
| 57 |
|
|---|
| 58 |
\begin{equation} |
|---|
| 59 |
N_T = N_{Ca} + N_B |
|---|
| 60 |
\label{eqn:trapping number} |
|---|
| 61 |
\end{equation} |
|---|
| 62 |
|
|---|
| 63 |
Dabei ist $N_{Ca}$ die Kapillarzahl. Sie gibt das Verhältnis von Viskositätskräften zur Kapillarkräften an, wie in Gleichung \ref{eqn:capillary number} dargestellt. |
|---|
| 64 |
$N_B$ ist die Bondzahl. Sie drückt das Verhältnis von Auftriebs- zu Kapillarkräften, siehe Gleichung \ref{eqn:bond number}. Die oftmals großen Dichteunterschiede zwischen Öl- und Wasserphase werden durch sie berücksichtigt. |
|---|
| 65 |
|
|---|
| 66 |
\begin{equation} |
|---|
| 67 |
N_{Ca}=\frac{q_a\mu_a}{\gamma} |
|---|
| 68 |
\label{eqn:capillary number} |
|---|
| 69 |
\end{equation} |
|---|
| 70 |
|
|---|
| 71 |
\begin{equation} |
|---|
| 72 |
N_B=\frac{\Delta \rho g k k_{ra}}{\gamma} |
|---|
| 73 |
\label{eqn:bond number} |
|---|
| 74 |
\end{equation} |
|---|
| 75 |
|
|---|
| 76 |
%\noindent |
|---|
| 77 |
\begin{tabular}{lcp{11cm}} |
|---|
| 78 |
Hier ist:&\\ |
|---|
| 79 |
&$q_a$ &die Filtergeschwindigkeit nach Darcy, in die die Permeabilität des Bodens und das hydraulische Gefälle eingehen,\\ |
|---|
| 80 |
&$\mu_a$ &die dynymische Viskosität der wässrigen Phase,\\ |
|---|
| 81 |
&$\gamma$ &die Grenzflächsnspannung zwischen Wasser und Öl,\\ |
|---|
| 82 |
&$\Delta\rho$ &die Dichtedifferenz zwischen Wasser und Öl,\\ |
|---|
| 83 |
&g &die Erdbeschleunigung,\\ |
|---|
| 84 |
&k &die intrinsische Permeabilität des Mediums und\\ |
|---|
| 85 |
&$k_{ra}$ &die relative Permeabilität von Wasser.\\ |
|---|
| 86 |
\end{tabular} |
|---|
| 87 |
|
|---|
| 88 |
Die Residualsättigung kann durch anpassen der Van-Genuchten-Gleichung und Einsetzen der Trapping Number bestimmt werden. |
|---|
| 89 |
|
|---|
| 90 |
|
|---|
