DD217784A1 - Verfahren zur aufbereitung eisenhaltiger grundwaesser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Aufbereitung eisenhaltiger Grundwaesser, die bei der Foerderung von Roh-, Brenn- und Baustoffen im Tagebaubetrieb gehoben werden und als Trink- oder Brauchwasser genutzt werden sollen. Bekannte Verfahren erfordern einen hohen Chemikalieneinsatz und je nach Ziel der Aufbereitung einen grossen Bau- und Bedienungsaufwand. Es wurde gefunden, dass das aus Vertikalfilterbrunnen gefoerderte und ueber Druckrohrleitungen zu einer Aufbereitungsanlage gebrachte Wasser nach Sauerstoffeintrag mittels bekannter Verfahren, Zugabe von Druckluft o. ae. ueber eine mit Filtermaterial versehene Infiltrationsanlage in den Untergrund geleitet wird. Die Reinigung des Wassers erfolgt durch Oxidation der geloesten II-wertigen Eisenverbindungen, Faellung und Ablagerung der Oxidationsprodukte im Filter und durch Ionenaustausch am Feststoffgeruest des Grundwasserleiters. Das so gereinigte Wasser dient der Aufhoehung des Grundwasserspiegels und kann fuer eine Nutzung mit bekannten Grundwassererfassungsanlagen wieder gehoben werden.

Description

Verfahren zur Aufbereitung eisenhaltiger Grundwasser Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eisenhaltiger Grundwässer, die bei der Förderung von Roh-, Brenn- und Baustoffen im Tagebaubetrieb gehoben werden und als Trink- oder Brauchwasser genutzt werden sollen.

Charakteristik des Standes der Technik

Die bei der Tagebauentwässerung zu hebenden und abzuleitenden Wässer und viele Grundwässer sind durch einen hohen Eisengehalt von 5 - 120 mgΛ, einen Säuregehalt mit pg-Werten zwischen 3 und 7 und eine sehr geringe Karbonathärte gekennzeichnet· Sie werden bei Entwässerungsmaßnahmen entweder ohne Vorbehandlung in die Vorfluter abgeleitet oder in Grubenwasserreinigungsanlagen aufbereitet· Durch Belüftung, Entsäuerung und eine Grobaufbereitung, meist mit Absetzbecken, werden die Eisenurid Säuregehalte reduziert und die Karbonathärte erhöht. Die Entsäuerung erfolgt durch Zugabe von Bunakalk. Das so gereinigte Wasser wird in die Vorfluter abgegeben. V/asser der genannten Qualität wird auch zu Trink- und Brauchwasser aufbereitet· Die Kalkzugabe erfolgt hier mit Kalkhydratmehl· Die bekannte Technologie sieht in der 1· Stufe die Belüftung und Entgasung des gehobenen Wassers im freien Überfall vor, dabei wird eine Säuerstoff »Anreicherung erreicht und es entweichen teilweise Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und andere Gase. Die 2.Stufe besteht aus der chemischen Entsäuerung in einer Cheraikaliendosiereinrichtung. Die Folge ist

eine pg-Werterhöhung un<3 Entfernung des gelösten Kohlendioxides. In Absetzbecken mit Schwebefiltern u. a., Reinigungseinrichtungen erfolgt in der 3. Stufe eine Grobaufbereitung mit der Entfernung von absetzbaren Stoffen» wie Eisen, Kalziumsulfat und Kalziumkarbonat· .

Die Peinreinigung mittels Filtration zur Entfernung von Eisen, Mangan als Oxidhydrat und absorbierten organischen Substanzen geschieht in einer 4. Stufe. In einer Chloranlage erfolgt als 5. Stufe die Desinfektion des aufbereiteten Wassers. Die Stufen 1 bis 3 entsprechen dabei der Aufbereitung in einer Grubenwasserreinigungsanlage zur Erzielung von Brauchwasserqualitäten. Die Stufen 4 und 5 sind bei der Aufbereitung bis zur Trinkwasserqualität erforderlich. Die Enteisung erfolgt hier durch Oxidation des im Wasser gelösten Il-wertigen Eisens und Abscheidung des Oxidhydrates im Kiesfilter,. Nachteilig an diesem Verfahren ist der hohe Chemikalieneinsatz, beispielsweise an Bunakalk und Kalkhydrat und je nach Ziel der Aufbereitung ein hoher Bau- und Bedienungsaufwand· Bekannt ist ferner eine unterirdische Aufbereitung von Grundwasser durch die Infiltration sauerstoffhaltig en Wassers. Hierbei wird das am Peststoffgerüst des Grundwasserleiters durch Ionenaustausch gebundene II-wertige Eisen oxydiert und als Eisen(III)-oxidhydrat abgeschieden.

Weiterhin ist ein Verfahren nach DD-EB 98963 bekanntgeworden, das Oxidations- und Pällungsprozesse des im Wasser gelösten Eisens gezielt zur Verringerung des Porenraumes im Untergrund und damit zur Verminderung der Durchlässigkeit einsetzt. Als Oxidationsmittel werden Sauerstoff und Kalkhydrat oder Chlorgas zugegeben. Dieses Verfahren dient jedoch mehr der Untergrundabdichtung und weniger der Wasseraufbereitung. Bisher ist es auch nicht gelungen, seine Wirksamkeit im großtechnischen Versuch nachzuweisen.

Bekannt ist außerdem ein Verfahren der Grundwasseranreicherung als Aufbereitungsstufe von Oberflächenwasser zur Hebung des Grundwasserspiegels. Damit werden jedoch in erster Linie Schwebstoffe und organische Substanzen aus dem Wasser entfernt. Eine Nutzung zur Aufbereitiiag eisenhaltiger Wässer konnte bisher nicht nachgewiesen werden.

Ziel der Erfindung <

Ziel der Erfindung ist es, ohnehin anfallende eisenhaltige Wasser im Tagebaubetrieb ohne bzw. mi^ geringem Chemikalieneinsatz und minimalem Bauaufwand bei erhöhter Effektivität zu nutzbarem Wasser aufzubereiten.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch ein Verfahren eine Enteisung des Wassers aus Tagebauanlagen mittels Oxidation ge- : löster Eisenverbindungen sowie Fällung und Ablagerung der Oxidatiönsprodukte zu erreichen*

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das durch bekannte Vertikalfilterbrunnen geförderte und über Druckrohrleitungen/ zu einer Aufbereitungsanlage geleitete Wasser nach einem Sauerstoffeintrag durch Überströmen eines Wehres, Zugabe von Druckluft, Säuerstoffgas öder Ozon über eine mit Filtermaterial, vorzugsweise Kies, versehenen Infiltrationsanlage wie Sickerbecken, S ickerieitung, Schlitzgraben, Schluckbrünnen in den Untergrund geleitet wird, wobei die Reinigung im Kiesfilter durch Oxidation der gelösten Eisenverbindungen, Fällung und Ablagerung der Oxidationsprodukte und durch Ionenaustausch desIl-wertigen gelösten Eisens am Feststoffgerüst des Grundwasserleiters erfolgt·

Das Verfahren bedingt pjT-Werte £ 5 und Eisenkonzentrationen im Zulauf von 10 - 20 mg/1 und wird über den p„-Wert so gesteuert, daß die Reinigung des Wassers im Untergrund stattfindet·

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden· Die dazugehörige Zeichnung zeigt schematische Darstellungen des Verfahrens mittels Infiltrationsanlagen.

Das geförderte eisenhaltige Wasser aus Tagebauanlagen wird über eine Druckrohrleitung 1 zu einer Aufbereitungsanlage geleitet· Hier erfolgt der Säuerstoffeintrag 2 durch Wehrüberströmung

oder Kaskadenüberfall, Druckluft, Sauerstoffgas oder Ozon und die Versickerung über eine Infiltrationsanlage 3 a, 3 t>» 3 c, 3 d, die mit Piltermaterial 4 versehen ist, in den untergrund .5.· Die Ihfiltratiorisanlage kann als Schlitzgraben 3 a, Sicker*- becken 3 b, Sickerleitung 3 c oder Schluckbrunnen 3 d ausgeführt sein· Bei Förderung des gereinigten Wassers mit einer Grundwaesererfassungsanlage 6, wie Vertikalfilterbrunnen, bildet sich ein entsprechendes Grundwasserspiegelgefälle 7, aus. Der Abstand zwischen Infiltrations- und Passungsanlage muß so bemessen werden, daß eine ausreichende Reinigung des Wassers im Untergrund gewährleistet ist· Das so gereinigte Wasser dient damit der Aufhb'hung'des Grundwasserspiegels und kann für eine Nutzung mit bekannten Grundwassererfassungsanlagen wieder gehoben werden· Eine Regenerierung des Piltermaterialfl geschieht durch seine Aufnahme, Reinigung und das Wiedereinbringen·

Das Verfahren ist unter den Bedingungen, daß der pg-Wert - 5 ist und Eisenkonzentrationen im Zulauf von 10 - 20 mgA vorhanden sind, einsetzbar· Eine Steuerung in dem Sinne, daß die Reinigung des Wassers im Untergrund stattfindet, erfolgt über den pjj-Wert. Es tritt keine Kolmation an der Grenzschicht Kiesfilter-Grundwasserleiter auf, eine lange Betriebsdauer bis zur Regenerierung wird erreicht. Bei einem Sauerstoffeintrag von 8 - 10 mgA ist eine Verringerung der Eisenkonzentration um 10 - 15 mgA erzielbar.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Aufbereitung eisenhaltiger Grundwasser, die bei der Förderung von Roh-, Brenn- und Baustoffen im Tagebaubetrieb gehoben werden und als Trink- oder Brauchwasser genutzt werden sollen unter Verwendung bekannter Vertikalfilterbrunnen, Druckrohrleitungen und Aufbereitungsanlagen, gekennzeichnet dadurch, daß das Wasser nach erfolgtem Sauerstoffeintrag (2) durch bekannte Anlagen, wie Überströmung eines Wehres, Zugabe von Druckluft, Sauer st off gas oder Ozon, über eine mit Filtermaterial (4), wie Kies, versehene Infiltrationsanlage - Sickerbecken (3 a)_f Sickerleitung (3b), Schlitzgraben (3 c), Schluckbrunnen (3 d) in den Untergrund (5) geleitet wird, wobei die Reinigung durch Oxidation der gelösten II-wertigen Eisenverbindungen, Fällung und Ablagerung der Oxidationsprodukte im Filtermaterial (4) und durch Ionenaustausch am Feststoffgerüst des Grundwasserleiters erfolgt·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen