Wasserbehandlung in der Bergbaufolgelandschaft€¦ · Oktober 2012 Reinigungsverfahren.pptx Wasserbehandlung in der Bergbaufolgelandschaft Fachveranstaltung Reinigungsverfahren von

Oktober 2012

Reinigungsverfahren.pptx

Wasserbehandlung in der Bergbaufolgelandschaft

Fachveranstaltung

Reinigungsverfahren von bergbaubeeinflußten

Oberflächen- und Grundwässern

in Braunkohlengebieten

Oktober 2012


Bergbauliche Beeinflussung der Wassergüte

Zufluss aus dem Grundwasser: reich an gelöstem Eisen2+

sulfatreich

hohe Acidität (pH: 3 –4)

FeS2 + 7/2 O2 + H2O Fe2+ + 2 SO42- + 2 H+

Grundwasserstand nach Einstellung der Sümpfung

Versauerung durch Oxydation von Pyrit

Oktober 2012


Laufende Pilot- und Demo- Projekte Gewässergüte

Innovationen zur Verbesserung der Gewässergüte

Neutralisation der Säure:

Initialneutralisation mittels GSD Freistrahldüsen

Neutralisation RL F Lichtenauer See

Neutralisation Zwenkau durch Kombination Maßnahme

Sulfatreduktion:

Biologische Sulfatreduktion am Auslauf Hainer See

Mikrobielle Sulfatreduktion Skadodamm zur in-situ GW-Sanierung

Sulfatlaststeuerung Pleiße

Eisenreduktion:

Pilotversuch zur Reduzierung der GW-Neubildung Kippe Witznitz (GFI)

Stoffstrom Modellierung Fließgewässer

Oktober 2012


EINSATZ VON GETAUCHTEN SCHWIMMLEITUNGEN MIT DÜSEN (GSD) ZUM EINTRAG VON

KALKSUSPENSION ZUR NEUTRALISATION DES TAGEBAUSEES SCHEIBE (GMB)

Projektziel: Herstellung eines neutralen, schwach gepufferten Wasserkörpers mit neuem

innovativen und kostengünstigen Verfahren auf der Grundlage von Freistrahlen

Haupwindrichtung

1

2

3

4

Juni- September 2011 Errichtung der Anlage

27. – 29. September 2011 Funktionstest

4. Oktober 2011 – 25 Januar Behandlung

Januar - Juli 2012 Monitoring, Auswertung

Initialbehandlung Scheibe See mit GSD-Verfahren

Einmischung von Branntkalk erfolgt

über Freistrahlen

-Austrittsgeschwindigkeit > 6 m/s

-Verdünnungsfaktor > 200

-Verteilung durch Rohrleitung und

Seedynamik (Herbstzirkulation)

Oktober 2012


02.02.2012 | Abrechnung Primärneutralisation Scheibe See

5

Erreichter pH-Werte im Januar 2012

5452000 5452500 5453000 5453500 5454000 5454500 5455000 5455500 5456000 5456500 54570005700000

5700500

5701000

5701500

5702000

5702500

A1

B1

B2

B3

C1

C2

C3

D1

D2

D3

E1

E2

pH 1,0 m u Wsp.

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

9.50

10.00

Anwendung in der Sanierung möglich

Weiterentwicklung mit CO2 zum Aufbau Pufferung

Ergebnisse:

gleichmäßige und vollständige

Neutralisation

kurze Behandlungszeit

(16 Wochen für 380 Mio. Mol

≈ 15.000 t CaO)

Hoher Wirkungsgrad (79 %)

Oktober 2012


Pilot- und Demovorhaben Lichtenauer See

Herstellung eines erweiterten Hydrogencarbonatpuffers in einem schwach

gepufferten, versauerungsempfindlichen Bergbausee unter Einsatz von

Kohlendioxid (LUG, BRAIN) Projektziele:

1. Test eines neuartigen Unterwassereintragsystems

Verbesserter Wirkungsgrad durch geringere Suspensionskonzentration und Einmischung der

Suspension in den Seekörper (größerer Reaktionsraum)

2. Pufferung des Wassers mit CO2 und Kalk

Verlängerung der Nachhaltigkeit und damit eine Verringerung der Behandlungszyklen

Oktober 2012


Test-Sanierungsschiff

Einlass

Austrittsöffnung

Neutralisationsmittelsilo

aktive Durchmischungs-

einrichtung (Propeller)

passive Durchmischungs-

einrichtung (Umlenkblech)

Ergebnisse:

Technik hat sich für Kalksteinmehl

und Kalkhydrat (KH) bewährt

Probleme bei Branntkalk und Soda

Austragsleistung: 40-60 t/d KH

hohe Wirkungsgrade


Weiterverwendung im Rahmen des

PuD-Vorhabens am RL F

Oktober 2012


Pufferung mit CO2 (RL F)

Inlake- Konditionierung mit Kohlendioxid – RL F (LUG, BRAIN, IWB)

Projektziel: Herstellung eines Hydrogencarbonatpuffers unter Einsatz von CO2 und Kalkhydrat

Verlängerung der Nachhaltigkeit weniger Behandlungszyklen

geringere Anlagenkosten, aber höhere Einsatzstoffkosten

Kalk mittels

Bekalkungs-

schiff

CO2

mittels

Begasungs-

rahmen

Verlängerung um ca. 16 Monate

Oktober 2012


Mikrobiologische Sulfatreduktion im Grundwasser

durch Düseninjektion am Skadodamm (FIB, BTU, Wilsch)

-In-situ Behandlung von Kippengrundwasser im Zustrom von 2008-2010

-Injektion von 1,5 m³/ h nährstoffhaltiges Wasser in Intervallen

=> Ziel „Fällung von Eisensulfiden durch Stimulierung der mikrobiellen Sulfatreduktion“

Ergebnis:

40 % SO4-Reduktion, 90 % Fe2--Reduktion,

Infiltrierte Nährstoffe (C, N, P) vollständig

umgesetzt, keine Belastung des GWL

Kostengünstige Behandlung


Weiterentwicklung gegen Eisen in FG

(P169)

Mikrobielle Sulfatreduktion

Oktober 2012


Vollständige Neutralisation

und Pufferung

Sulfatwerte unter Zielwert

abgereichert (640-730 mg/l)

Nahezu vollständige

Eisenelimination

Ergebnisse der biologischen Sulfatreduktion:

Praxistauglichkeit nachgewiesen,

Grundwasser mit geringem Aufwand behandelbar,

Wirkung auf präferenziellen Strombahnen nachweisbar

Biologische Sulfat Reduktion Skado Damm

Oktober 2012


High-Density-Hydrogencarbonat - Reaktor

Einsatz des HDHc- (High-Density-Hydrogencarbonat-) Reaktors

Zur bedarfsgerechten Neutralisation (GFI, UIT)

Projektziel: Pufferung von Tagebauseen zur Verhinderung der

Wiederversauerung

Phase 1: Technikumsversuch 2010 - 2012

- Volumenstrom Prozesswasser 0,15 - 0,25 m³/h

- produzierte Alkalinität > 40 mol/m³

Prinzipielle Funktionstüchtigkeit nachgewiesen

Bestimmung des Arbeitsbereichs des Reaktors

Phase 2: Feldversuch am RL Haubitz 2013 – 2014

- Volumenstrom Prozesswasser 100 m³/h

- produzierte Alkalinität 40 mol/m³

Ableitung von Konstruktionskriterien für einen Schiffseinsatz

Oktober 2012


- Kooperation zwischen LMBV, VE-M

- Projektdurchführung: 2010 - 2012

- Test an unterschiedlichen Wässern: Sedlitz,

Tzschelln, Bockwitz, RL 107

Derzeit keine Anwendung in der Sanierung

Elektrochemische Sulfatreduktion

Ergebnisse:

komplette Neutralisation und Metallfällung

Sulfatabreicherungsraten

ohne CO2 ca. 20-30 %

mit CO2 ca. 40-60 %

technische Probleme an Neuzellen

hohe Kosten 0,5-3,5 € /m³

Elektrochemische Sulfatabreicherung schwefelsaurer Wässer mit CO2 Injektion

(VKTA)

Projektziel:

• Erprobung von Elektrolysezellen mit CO2-Injektion

• Verdoppelung der Sulfatabreichergungsleistung auf bis zu 60%

Oktober 2012


Verminderung der Sulfatbelastung in Oberflächengewässern durch

Anwendung der biologischen Sulfatreduktion (BIOPLANTA)

Ziel: Betrieb im Technikumsmaßstab vor Ort verifizieren,

Auslegungsparameter für großtechnische Sanierungsmaßnahmen optimieren

Am Auslauf Hainer

See im Nebenschluss

Quelle: BIOPLANTA Projektskizze 2010,

Mikrobiologischen Sulfatreduktion

(BIOPLANTA)

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Mikrobiologischen Sulfatreduktion

(BIOPLANTA)

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Lage der umverlegten Pleiße im Kippenbereich

Oktober 2012


Ergebnisse der

Grundwassermodellierung für 2100:

a) Nullvariante,

b) 75% Reduzierung der

Grundwasserneubildung auf

gegenwärtigen Ackerflächen

=> 20-30 % Reduzierung

der Frachten

Pilotversuch zur Reduzierung des Sickerwasserstromes aus der Kippe Witznitz

zum Fließgewässer Pleiße

- Durch gezielte Flächenbewirtschaftung ( Dauergrünland- Luzerneanbau) ist die Reduzierung der

Grundwasserneubildung um 75% möglich.

- Der Nachweis zur langfristigen Wirkung der Reduzierung des Eiseneintrages in die Pleiße

konnte erbracht werden.

Ergebnisse des Pilotversuches Kippe Witznitz

Oktober 2012


-Elektrochemische

Wasserbehandlung Rainitza

-Mikrobiologische Sulfat-

reduktion im Auslauf des

Hainer See

-Mikrobiologische Sulfat-

reduktion im Grundwasser

Skado Damm

-Reduzierung der

Grundwasserneubildung im

Kippenbereich Witznitz

-In-Lake-Behandlung mit Kalk

+ CO2 in Lichternauer See

-Inlake Behandlung

mobil/stationär in

Schiebe/Burghammer

Seewasser Grundwasser Ausleitwasser

Fazit

Bergbauliche Wiedernutzbarmachung ist Teil der Bewirtschaftung Wasserhaushalt zum

Erreichen -eines guten chemischen Zustandes OW + GW

-eines guten ökologischen Potentials OW

Wasserbehandlung in der Bergbaufolgelandschaft

- Rückhalt der Stoffe in den Quellbereichen Kippe/Gewachsenes

- Chemische Alkalinisierung, Oxidation, Katalyse in den Schutzgütern, passiv/aktiv

- Biologische Katalyse, Stimulation

Überführung erfolgsträchtiger Ergebnisse aus der Forschung durch

Demonstrations- und Pilotvorhaben in die Praxis: Kosten, Anwendbarkeit

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