DE10044261A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Sanierung schwefelsaurer Kippen-Grundwasserleiter und zur Stabilisierung der Wasserqualität fremdwassergefluteter Tagebaurestlochseen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Sanierung schwefelsaurer Kippen-Grundwasserleiter und zur Stabilisierung der Wasserqualität fremdwassergefluteter TagebaurestlochseenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Sanierung des Landschaftswasserhaushaltes in grundwasserabgesenkten Gebieten der übertätigen Gewinnung von Bodenschätzen und ist besonders geeignet, die Wasserqualität der bei der Eigenwasser- und/oder Fremdwasserflutung der Tagebaurestlöcher entstehenden Restlochseen zu verbessern bzw. zu stabilisieren. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen das natürliche Selbstreinigungspotential der Kippenaquifer gestärkt und der Eintrag schwefelsaureren Kippen-Grundwassers in die mit alkalisiertem Oberflächenwasser gefluteten Restlochseen verhindert bzw. verringert werden soll, wird gelöst, indem im Kippenareal (2) in Grundwasserfließrichtung (F) vor dem zu schützenden Gewässer (S) in einer oder mehreren, quer zur Grundwasserfließrichtung verlaufenden Reihen eine Anzahl von Einrichtungen zum Eintrag von Flüssigkeiten, beispielsweise von Kalkmilch und/oder Nährlösungen mit Desulfurikanten, in den Grundwasserbereich angeordnet werden. Ziel dieser Maßnahme ist die Initiierung und Förderung mikrobiell katalysierter und sich selbst verstärkender Reduktionsprozesse, die eine irreversible Eliminierung von Säureäquivalenten durch die Ausfällung von Eisensulfiden im Kippen-Grundwasser bewirken.
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Sanierung des
Landschaftswasserhaushaltes in grundwasserabgesenkten Gebieten der
übertätigen Gewinnung von Bodenschätzen und ist besonders geeignet, die
Wasserqualität der bei der Eigenwasser- und/oder Fremdwasserflutung der
Tagebaurestlöcher entstehenden Restlochseen zu verbessern bzw. zu
stabilisieren.
Durch die Entnahme von Erdstoffen und Bodenschätzen wie beispielsweise bei
der Gewinnung von Braunkohle im Tagebauverfahren entsteht im Abbaugebiet
ein Massendefizit, was dazu führt, daß bei der Aufgabe des Tagebaues eine
oder mehrere Hohlformen, die sogenannten Tagebaurestlöcher einschließlich
Tagebaurandschläuche entstehen, deren Sohlen in der Regel unter dem
umgebenden Grundwasserspiegel liegen. Beim Abschalten der der
Grundwasserabsenkung dienenden Pumpen steigt der Grundwasserspiegel
wieder an, und die im Einwirkungsbereich des aufgehenden Grundwassers
liegenden Hohlformen füllen sich mit Wasser.
Die Tagebaurestlochseen befinden sich entweder am Rande oder inmitten der
vom Bergbau geschaffenen Kippenkomplexe. Damit die Restlochseen und die
sie umgebenden Kippenflächen einer dauerhaften Nutzung zugeführt werden
können, ist es notwendig, die durch Ablagerung des Abraumes entstandenen
steilen Uferböschungen abzuflachen und durch Verdichtung gegen Abrutschen
zu sichern.
Die durch Eigenwasseraufgang gefluteten Tagebaurestlochseen sind in der
Regel extrem sauer (pH < 3,0 bis 1,7).
Bekannterweise werden die in den tertiären Sedimenten weit verbreiteten
Eisendisulfide (Pyrit, Markasit) bei O2-Zutritt zu Schwefelsäure oxidiert. Die
mikrobiell katalysierte Oxidation der Sulfide und die zumeist geringe
Säureneutralisationskapazität der vorhandenen Sedimente bedingen, daß die
Sickerwässer in der Aerationszone stark versauern, Silikate und Carbonate
zerstört werden und die Perkolationslösungen hochgradig mit Al, Fe,
Schwermetallen, Mangan, Arsen und SO4 kontaminiert sind. Obwohl die
Lösungskonzentrationen der meisten Spezies mit der Zeit exponentiell
abnehmen, sind die mit dem Sickerwasser in die Kippen-Grundwasserleiter
eingetragenen Stoffmengen über mehrere Jahrzehnte von
wasserwirtschaftlicher Relevanz. Das in dem vormals belüfteten Untergrund der
Kippen aufgehende Grundwasser reichert sich
ebenfalls mit den Reaktionsprodukten der Pyrit-/Markasit-, Silikat- und
Carbonatverwitterung an.
Der für das Erreichen der Restseezielwasserstände erforderliche Zeitraum kann
bis zu 40 Jahren betragen. In dieser Zeit ist wegen des Zuflusses großer
Mengen an schwefelsaurem, stark reduziertem und daher Fe(II)-belasteten
Grundwasser eine infrastrukturelle Nutzung der Restlochseen nicht möglich. Da
auch die natürliche Entsäuerung der durch Eigenwasseraufgang gefluteten
Restlochseen durch seeinterne biogene Alkalinitätsproduktion bis zum
Erreichen nutzungsadäquater Ziel-pH-Werte von ≧ 6,0 einen Zeitraum von
mehreren Jahrzehnten erfordert, können diese Gewässer unter Umständen
mehr als 100 Jahre lang weder zur Speicherbewirtschaltung noch als Bade-
oder Fischgewässer, sondern ausschließlich als Landschaftsseen genutzt
werden.
Die schwefelsauren Kippen-Oberflächengewässer dürfen nicht an die
öffentliche Vorflut angeschlossen werden. Dennoch gefährden die Infiltration
von Wasser aus schwefelsauren Seen und der Zustrom von schwefelsaurem
Kippen-Grundwasser die Beschaffenheit des Grundwassers im Umland und
damit die öffentliche Vorflut durch Exfiltration aciditätsreichen Grundwassers.
Langzeitiger Abstrom von schwefelsaurem Grundwasser würde zudem das
Puffervermögen des Untergrundes aufbrauchen und zu irreversiblen Schäden
führen können. Außerdem würden sich ohne die Ableitung von Seewasser in
die öffentliche Vorflut in den Seen Wasserstände einstellen, die höher liegen als
die Zielwasserstände und deshalb die Versumpfung des Geländes im
Grundwasserabstrom der Seen noch verstärken. Aufgrund dieses
Sachverhaltes sind zum Zwecke der Wiederherstellung eines
landschaftsgerechten und langfristig stabilen Oberflächen-, Boden- und
Grundwasserhaushalts die Tagebaurestlochseen an die öffentliche Vorflut an-
und einzubinden, um die festgelegten Wasserspiegellagen in den Kippen-
Grundwasserleitern und Restlochseen zu gewährleisten. Eine Voraussetzung
hierfür ist, daß das schwefelsaure Wasser der Kippen-Oberflächengewässer
vor seiner Einleitung in die öffentliche Vorflut aufbereitet wird bzw. die
Formierung schwefelsaurer Restlochseen zum Zeitpunkt des Erreichens der
Zielwasserstände vermieden werden kann.
Um eine Nutzung der durch aufgehendes Grundwasser gefluteten
Restlochseen zu ermöglichen, wird seit längerem versucht, diese Gewässer
durch den Eintrag von Kalk und/oder säurepuffernden Abfallstoffen (Bauschutt,
Braun-, Steinkohlenasche, Kohletrübe u. a. m.) zu alkalisieren. Gängigste
Methode ist, Kalk in streufähiger Form von Booten aus in die Seen zu
applizieren oder als Aufschwemmung (Kalkmilch) mit zuströmendem Wasser in
die Restlöcher einzuleiten. Die Seekalkung ist wie die Aufbereitung des
schwefelsauren Wassers (pH-Anhebung, Enteisung, Sulfatrückhalt sowie
Entfernung von Aluminium, Arsen und Schwermetallen) der Kippen-
Fließgewässer vor ihrer Anbindung an die öffentliche Vorflut sehr kostenintensiv
und müßte wegen des mehrere Jahrzehnte andauernden Zustroms
schwefelsauren Kippen-Grundwassers über unabsehbare Zeiträume erfolgen.
Abgesehen davon, daß mit diesem Verfahren keine gleichmäßige Alkalisierung
der großflächig entstehenden Tagebaurestlochseen möglich ist, kommt es bei
witterungs- und bewirtschaftunsbedingten Wasserspiegelschwankungen zu
hohen Aciditätseinträgen. Während beim Absenken des Seewasserspiegels der
Zustrom von schwefelsaurem Kippen-Grundwasser verstärkt wird, bewirkt das
Anheben des Seewasserspiegels höhere Grundwasserstände im
Restseeumfeld und demzufolge eine stärkere Ausspülung der Pyrit-/Markasit-
und Silikatverwitterungsprodukte aus den oxidischen
Kippenböschungsbereichen sowie den vormals belüfteten und nunmehr vom
Grundwasser erfaßten Sedimenten. Der Aciditätseintrag in die Restlochseen
wird durch Bodenabschwemmungen auf den Böschungsflächen
(Niederschlags- und Wasserwellenerosion) sowie durch Fließrutschungen und
Böschungsabbrüchen noch verstärkt. Den maßgebenden Aciditätseintrag in ein
Tagebausee bewirkt jedoch der Grundwasserzustrom durch größere
Kippenareale.
Aktuell werden die Tagebaurestlöcher mit alkalisiertem Oberflächenwasser
geflutet. Bei zügiger Flutung der Restlöcher steigt der Restseewasserspiegel
schneller als der Grundwasserspiegel und wird das saure Kippen-Grundwasser
aus dem Restseeumfeld verdrängt. Diese sogenannte Fremdflutung mit gut
gepuffertem Wasser führt zu dem gewünschten Alkalitätseintrag. Am Ende der
Fremdwasserflutung müssen Mindest-pH-Werte von 4,5 bzw. 6,5 erreicht sein,
damit den Versauerungstendenzen durch seeinterne biologische
Selbstreinigungsmechanismen (Neutralisation durch Desulfurikation)
entgegengewirkt werden kann.
Die Versauerungstendenz der fremdwassergefluteten Restlochseen resultiert
aus dem für mehrere Jahrzehnte nicht völlig auszuschließenden Zustrom von
sauren Sickerwässern aus den Kippenböschungsbereichen und von saurem
Kippen-Grundwasser. Der Gefahr der Wiederversauerung bereits alkalisierter
Restlochseen muß durch Nachsorgemaßnahmen
(Zulaufwasserkonditionierung, In-Lake-Maßnahmen und Förderung der
biologischen Selbstreinigungsmechanismen) während der
Restlochbewirtschaltung begegnet werden. Diese Nachsorge- und/oder
Vorsorgemaßnahmen sollten nachhaltig wirksam und wirtschaftlich effizient
sein.
Im Zuge der Flutungsmaßnahmen ist von Interesse, daß der in der gesättigten
Zone tertiärer Sedimente inkludierte und/oder im zuströmenden Wasser gelöste
Sauerstoff nach kurzer Zeit durch oxidative Prozesse verbraucht ist. Die dann
verstärkt einsetzenden reduktiven Prozesse sind mit einer Abnahme der
Protonenkonzentration und damit einer natürlichen Entsäuerung der
Bodenlösung bzw. des Kippen-Grundwassers verbunden. Während in der
Aerationszone die Oxidation von Eisendisulfid bis zur Erschöpfung seiner
Vorräte andauert, kommt sie in den wassergesättigten Kippenbereichen infolge
O2-Mangel bzw. -Freiheit zum Erliegen. Demzufolge sind Säureschübe
unterhalb der Aerationszone im wesentlichen auf die Hydrolyse von Eisen- und
Aluminiumsulfaten zurückzuführen.
Die aus der Eisendisulfidoxidation und dem Eintrag schwefelsaurer
Sickerwässer in die Kippen-Grundwasserleiter resultierenden Belastungen sind
solange von wasserwirtschaftlicher Bedeutung wie sie nicht durch
immobilisierende Prozesse, vorzugsweise durch Eisen- und Schwefelreduktion
sowie die Bildung von Eisensulfiden, kompensiert werden können. Die
mikrobiell gesteuerte Reduktion von Fe(III)-Verbindungen beginnt sehr bald
nach Wassersättigung und ist vermutlich erst abgeschlossen, wenn die
mikrobiell reduzierbaren Fe(III)-Vorräte aufgebraucht sind. Die
eisenreduzierenden Bakterien sind selbst bei pH-Werten von 1,5
stoffwechselaktiv und werden in ausreichend hohen Lebendzellzahlen in den
tertiären Sedimenten nachgewiesen. Die Eisenreduktion bewirkt zwar einen
Anstieg der pH-Werte im Grundwasserleiter, aber beim Eintritt solchen
Grundwassers in die Oberflächengewässer werden durch die Fe(II)-Oxidation
und nachfolgende Fe(OH)3-Bildung erneut Protonen freigesetzt. Der dadurch
verursachte Aciditätseintrag kann rund 50 Jahre nach Einstellung des
Tagebaues durchaus noch 26 mmol H+ pro Liter Grundwasserzustrom
betragen. In dem gegebenen Beispiel sinkt der pH-Wert des mit 730 mg Fe2+/l
kontaminierten Grundwassers von 5,1 auf 1,6 ab. In diesen oder ähnlichen
Fällen besteht permanent die Gefahr der Wiederversauerung der mit
alkalisiertem Oberflächenwasser gefluteten Restlochseen. Diese Gefahr ist vor
allem dann gegeben, wenn die Restlochseen grundwasserunterstromig zu den
Kippenkomplexen angeordnet sind. Die Wasserqualität wiederversauernder
Restseen läßt sich zwar durch permanente Zuleitung unbelasteter basenreicher
Oberflächenwasser und/oder direkte Konditionierung des Restseewassers mit
Alkalisierungsmitteln stabilisieren, jedoch ist das mit hohen Aufwendungen
verbunden. Auch läßt sich bisher kaum ein Zeithorizont für die
Behandlungsdauer abschätzen, denn das Versäuerungspotential vieler
Kippenkomplexen ist extrem hoch.
Die mikrobielle Sulfatreduktion und die sulfialische Bindung von Fe(II) und
weiteren Schwermetallen sind der sicherste Weg, um die für die Stabilisierung
der Wasserqualität notwendige Alkalität in den Kippen-Grundwasserleitern
dauerhaft zu initiieren. Der auf diesem Wege erzielbare Alkalitätsanstieg ist
vielfach ein sehr langwieriger Prozeß. In situ Messungen haben gezeigt, dass <
40 Jahre nach Flutungsbeginn die SO4-Konzentration des Kippen-
Grundwassers immer noch bei rund 3200 mg/l liegen kann. Hiernach geht die
natürliche Entsäuerung des Kippengrundwassers durch Desulfurikation sehr
langsam vonstatten. Die Ursachen sind extrem niedrige pH-Werte oder hohe
Redoxpotentiale und/oder sehr niedrige Lebendzellzahlen sulfatreduzierender
Bakterien.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Verfügung zu stellen, mit denen das natürliche Selbstreinigungspotential der
Kippenaquifer gestärkt und der Eintrag schwefelsaureren Kippen-Grundwassers
in die mit alkalisiertem Oberflächenwasser gefluteten Restlochseen verhindert
bzw. verringert werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem im Kippenareal (2) in
Grundwasserfließrichtung (F) vor dem zu schützenden Gewässer (S) in einer
oder mehreren, quer zur Grundwasserfließrichtung verlaufenden Reihen eine
Anzahl von Einrichtungen zum Eintrag von Flüssigkeiten, beispielsweise von
Kalkmilch und/oder Nährlösungen mit Desulfurikanten in den
Grundwasserbereich angeordnet werden. Ziel dieser Maßnahme ist die
Initiierung und Förderung mikrobiell katalysierter und sich selbst verstärkender
Reduktionsprozesse, die eine irreversible Eliminierung von Säureäquivalenten
durch die Ausfällung von Eisensulfiden im Kippen-Grundwasser bewirken.
Als Einrichtungen zum Eintrag von neutralisierenden Flüssigkeiten in die
Grundwasserleiter werden Schluckbrunnen (5) und/oder Injektionslanzen
verwendet. Ebenso können Brunnen (5), die vormals zum Zweck der
Grundwasserabsenkung eingerichtet wurden, für die Grundwassersanierung
genutzt werden. Die in einer Reihe angeordneten und nach Bedarf mit
Alkalisierungsmittel zu beschickenden Einrichtungen bilden eine aktive
hydrogeochemische Barriere. Letztlich ist es auch im Sinne der Erfindung,
wenn diese Barriere im Nahbereich der kippenseitigen Uferzone durch eine
passive hydrogeochemische Barriere ergänzt wird. Zu diesem Zweck wird
anstelle der bei der Rütteldruckverdichtung verwendeten Boden- und/oder
Wasserzusätze beispielsweise die zuvor erwähnte Kalkmilch über die
Bohrlanzen in den wassergesättigten Untergrund eingepreßt.
Die Auslaßöffnungen der maximal bis zum Liegendstauer reichenden
Infiltrationseinrichtungen (41) sollten im Bereich der vorhandenen oder zu
erwartenden Grundwasserschichten angeordnet sein.
Die Zuführung der Flüssigkeiten von einem Vorratsbehälter (1) oder einer
Lösestation für das Neutralisierungsmittel, bei schwefelsauren Grundwasser
beispielsweise Kalkmilch, zu den stationären Infiltrationseinrichtungen erfolgt
mittels Pumpen (3) über ein Rohrleitungssystem (4). Dabei ist der Eintrag von
Luftsauerstoff möglichst zu vermeiden bzw. auf das mögliche Maß zu
begrenzen.
Die bei der Neutralisation entstehenden Fällungsprodukte können bei
diskontinuierlicher Fahrweise der Anlage durch Abpumpen der Suspension über
die Injektionseinrichtungen entfernt werden.
Bei den passiven hydrogeochemischen Barrieren werden Depots von langsam
löslichen Alkalisierungsmitteln quer zum Grundwasserzustrom und, falls
erforderlich, parallel zu den Kippen-Uferböschungen angelegt. Um den
schnellen Abbau der Säureneutralisationskapazität solcher
hydrogeochemischer Barrieren zu verhindern, ist es sinnvoll, diese durch
grundwasseroberstromig angeordnete aktive hydrogeochemische Barrieren zu
ergänzen.
Die erfindungsgemäßen Einrichtungen zum Eintrag von Neutralisationsmitteln
und/oder sulfatreduzierenden Bakterien in die Kippen-Grundwasserleiter
werden in Abhängigkeit vom Versauerungspotential und Flutungsstadium der
Kippenkomplexe modifiziert und zum Zwecke der Vor- und/oder Nachsorge
gegen die Versauerungstendenzen fremdwassergefluteter
Tagebaurestlochseen sowie des Grundwasser- und Gewässerschutzes im
Umland der technogenen Geokomplexe eingesetzt, indem zur Immobilisierung
von Schwermetallen und Säuren geeignete Neutralisierungsmittel in
angemessener Menge als wäßrige Lösung bzw. Suspensoren und/oder
sulfatredzierende Bakterien zusammen mit ihrer Nährlösung in den
wassergesättigten Untergrund eingepreßt werden. Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, Ca(OH)2- und/oder CaCO3-haltige wäßrige Lösungen oder
Suspensoren als Neutralisierungsmittel zu verwenden.
Die Applikation von Alkalisierungsmitteln wird so lange betrieben, bis sich im
abströmigen Grundwasserbereich die für die Lebenstätigkeit der
Desulfurikanten optimalen Milieuverhältnisse herausgebildet haben und die
Neutralisation des Grundwassers durch Desulfurikation, gegebenenfalls
gefördert durch Applikation von sulfatreduzierenden Bakterien, nachgewiesen
ist. Danach dient die Einspeisung der Alkalisierungsmittel, beispielsweise von
Kalkmilch, nur noch der Aufrechterhaltung der im Grundwasserleiter
angestrebten Reaktionsverhältnisse. Sie kann eingestellt werden, wenn der
durch Grundwasserzustrom und Sickerwasserbildung verursachte
Aciditätseintrag in den Grundwassersanierungsbereich durch die mikrobiell
gesteuerten Immobilisierungsprozesse kompensiert wird. In den
Kippenkomplexen mit einem extrem hohen Versauerungspotential ist es unter
Umständen zweckmäßig, quer zur Grundwasserfließrichtung mehrere aktive
hydrogeochemische Barrieren einzurichten. Auf diesem Wege werden der
Reaktionsraum vergrößert und der Sanierungszeitraum verkürzt
Die aktiven hydrogeochemischen Barrieren können durch die sogenannten
passiven hydrogeochemischen Barrieren ergänzt und in Sonderheit auch
ersetzt werden. Bei diesen werden die neutralisierenden Substanzen im
Kippenkörper deponiert, indem bei der Rütteldruckverdichtung
rutschungsgefährdeter Uferzonen die Neutralisierungsmittel, beispielsweise
Kalkmilch mittels der verwendeten Rütteldrucklanzen in die wassergesättigten
Schichten eingelagert werden. Neben der dadurch bewirkten Neutralisierung
der Schwefelsäure tritt als Nebeneffekt eine Verfestigung der Sedimente durch
den gebildeten Gips ein.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von Zeichnungen und zwei
Ausführungsbeispielen dargestellt werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung als Vertikalschnitt
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer aktiven hydrogeochemischen
Barriere
Die Flutung eines Tagebaurestloches erfolgt durch Einleitung von alkalisiertem
Oberflächenwasser und nach Abschaltung der Pumpen zur
Grundwasserabsenkung durch Grundwasserwiederanstieg bis die
Zielwasserstände im Rostlochsee und im Grundwasserleiter erreicht sind. Das
aufgehende Grundwasser aus dem vormals belüfteten Untergrund und die
Sickerwässer aus der Aerationszone tertiärer Sedimente reichern sich mit den
Produkten der Eisensulfid- und Silikatverwitterung an. Um die
Wiederversauerung der fremdwassergefluteten Restlochseen durch Zustrom
von schwefelsaurem Grundwasser zu verhindern, wird auf der Abraumkippe
grundwasseroberstromig zum Restlochsee eine aktive hydrogeochemische
Barriere quer zur Grundwasserfließrichtung eingerichtet. Zu diesem Zweck wird
in einem Abstand von 50 bis 120 m zum geplanten Seeufer eine Doppelreihe
von Schluckbrunnen im Grundwasserleiter installiert. Der Abstand der
Schluckbrunnen in der Reihe beträgt je nach Fließgeschwindigkeit und
Stofffrachten des Grundwassers 10 bis 50 m. Neben den hierfür speziell
gebohrten Brunnen können auch die Brunnen verwendet werden, die zur
Grundwasserabsenkung genutzt wurden.
Die Auslaßöffnungen der Schluckbrunnen (41) befinden sich im Bereich des
Grundwasserpegels (GP) respektive der Zielwasserstände und reichen bis zum
Liegendstauer (LS).
Die Brunnen (5) werden über die Pumpe (3) und Rohrleitungen (4) mit dem
Vorratsbehälter für Kalkmilch verbunden. Die in den Kippen-Grundwasserleiter
einzuspeisende Kalkmilchgabe wird nach der mit dem Grundwasser
zuströmenden Protonenmenge für pH ≧ 4,5 dosiert, so daß die Schwefelsäure
unter Bildung von Gips neutralisiert wird. Dieser kristallisiert im weiteren
Verlauf der Strömung aus. Der überschüssige Kalk wird in den
grundwasserabstromigen Bereich verlagert und allmählich steigt auch hier der
pH-Wert an. Nach einer gewissen Zeit werden sich die für die mikrobiell
katalysierte Reduktion von Fe3+ zu Fe2+ und in der Folge sukzessiv von SO4 2-
zu HS- und H2S notwendigen Redoxpotentiale einstellen, und es kommt zur
Sulfidbildung. Diese Reduktionsprozesse werden durch Bakterien vermittelt, die
nahezu übiquitär sind und sich vermehren, sobald die für ihre
Stoffwechselaktivitäten geeigneten Redoxpotential-Bereiche sich eingestellt
haben. Das wichtigste Reduktionsmittel ist dabei der in tertiären Aquifern
reichlich vorhandene organische Kohlenstoff.
In Sonderheit und wenn keine bzw. nur eine sehr geringe Anzahl an
Lebendzellen sulfatreduzierender Bakterien (SRB) im Aquifer nachgewiesen
werden können, sollten SRB zusammen mit ihrer Nährlösung in den
Grundwasserleiter appliziert werden.
Zur Einstellung der Kalkmilch-Durchsatzmenge und zur Kontrolle der
Grundwasserbeschaffenheit ist es sinnvoll, wenn in ausreichendem Abstand vor
und hinter der hydrogeochemischen Barriere Grundwassermeßstellen zur
kontinuierlichen Bestimmung ausgewählter Parameter eingerichtet werden.
Diese Meßstellen wurden nicht in die Funktionsskizze eingetragen.
Im Rahmen der Ausformung von Uferbereichen des künftigen Tagebausees ist
es üblich, rutschungsgefährdete Bereiche durch Rütteldruckverdichtung zu
verdichten. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das hierzu eingesetzte
Wasser zusätzlich mit einer Kalktrübe zu mischen und diese über die
verwendeten Rütteldrucklanzen in den Untergrund bis zur Kippenoberfläche
einzupressen. Darüber hinaus kann der im Rahmen der Rütteldruckverdichtung
eingebrachten Bodensubstanz ein weiteres Neutralisierungsmittel
beispielsweise ein Kalk zugemischt werden.
Auf diesem Wege wird im verdichteten Kippenbereich ein Kalkdepot (6)
angelegt, das als passive hydrogeochemische Barriere die mit dem
Grundwasserzustrom eingetragenen Säureanteile neutralisiert.
Die Säureneutralisationskapazität solchermaßen geschaffener passiven
hydrogeochemische Barrieren ist eingeschränkt. Deshalb ist es sinnvoll diese
mit den zuvor beschriebenen aktiven hydrogeochemische Barrieren zu
kombinieren.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Umweltstabilisierung bei der Flutung von
Tagebaurestlöchern mit alkalisiertem Oberflächenwasser dadurch gekennzeichnet, daß
im Kippengelände (2) in Grundwasserfließrichtung (F) vor dem zu schützenden Gewässer (S) in einer quer zur Grundwasserfließrichtung verlaufenden Reihe eine Anzahl von Einrichtungen zum Eintrag von alkalischen Flüssigkeiten in den Grundwasserbereich angeordnet sind,
deren Auslaßöffnungen (41) im Bereich der Grundwasserschichten angeordnet sind,
deren Zulauf über eine Pumpe, (3) und Rohrleitungen (4) mit einem Behälter (1) oder einer Lösestation für Kalkmilch verbunden ist.
Tagebaurestlöchern mit alkalisiertem Oberflächenwasser dadurch gekennzeichnet, daß
im Kippengelände (2) in Grundwasserfließrichtung (F) vor dem zu schützenden Gewässer (S) in einer quer zur Grundwasserfließrichtung verlaufenden Reihe eine Anzahl von Einrichtungen zum Eintrag von alkalischen Flüssigkeiten in den Grundwasserbereich angeordnet sind,
deren Auslaßöffnungen (41) im Bereich der Grundwasserschichten angeordnet sind,
deren Zulauf über eine Pumpe, (3) und Rohrleitungen (4) mit einem Behälter (1) oder einer Lösestation für Kalkmilch verbunden ist.
2. Vorrichtung zur Umweltstabilisierung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß
als Einrichtungen zum Eintrag von alkalischen Flüssigkeiten in den
Grundwasserbereich Schluckbrunnen (5) oder Injektionslanzen
angeordnet sind.
3. Vorrichtung zur Umweltstabilisierung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß
als Einrichtungen zum Eintrag alkalischer Flüssigkeiten in den
Grundwasserbereicht Brunnen (5), die zur Grundwasserabsenkung
genutzt wurden, verwendet werden.
4. Vorrichtung zur Umweltstabilisierung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß
als Einrichtung zum Eintrag alkalischer Flüssigkeiten in den
Grundwasserbereich Bohrlanzen für die Rüttelverdichtung verwendet
werden.
5. Vorrichtung zur Umweltstabilisierung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
durch den Eintrag von langsam löslichen Substanzen zur Neutralisierung
passive hydrogeochemische Barrieren im durchströmten
Untergrundquerschnitt angeordnet werden.
6. Vorrichtung zur Umweltstabilisierung nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die passiven hydrogeochemische Barrieren im durchströmten
Untergrundquerschnitt angeordnet sind und durch aktive
hydrogeochemische Barrieren aus kontinuierlich arbeitenden
Injektionseinrichtungen ergänzt werden.
7. Verfahren zur Umweltstabilisierung bei der Flutung von
Tagebaurestlochseen
dadurch gekennzeichnet, daß
im angrenzenden Kippengelände (2) quer zur Grundwasserfließrichtung
(F) in ein flächiges Volumen zur Immobilisierung von im Grundwasser
vorhandenen und im Restlochsee schädigend wirkenden Substanzen ein
geeignetes Neutralisationsmittel in angemessener Menge als wäßrige
Lösung oder Suspension eingepreßt wird.
8. Verfahren zur Umweltstabilisierung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß
als Neutralisationsmittel kalziumhydroxid- und/oder
kalziumkarbonathaltige wäßrige Lösungen oder Suspensionen verwendet
werden.
9. Verfahren zur Umweltstabilisierung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Einpressung der neutralisierenden Substanzen kontinuierlich über
einen längeren Zeitraum bis zum Abschluß der Flutung oder bis zur
Stabilisierung der Seewasserqualität erfolgt.
10. Verfahren zur Umweltstabilisierung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Einpressung der neutralisierenden Substanzen als Depot erfolgt,
indem bei der Verdichtung der rutschungsgefährdeten Zonen der späteren
Uferbereiche mittels Rütteldruckverdichtung über die verwendeten
Rüttellanzen Suspensionen von langsam löslichen, zur Neutralisation
geeigneten Substanzen in die durchströmten Schichten eingelagert
werden.
11. Verfahren zur Umweltstabilisierung nach einem oder mehreren der
voranstehenden Ansprüche 7 bis 10
dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl bei der Eigenwasser- als auch bei der Fremdwasserflutung von
Tagebaurestlochseen nach Einstellung der für die Sulfatreduktion
erforderlichen Redoxpotential-Bereiche die Kippen-Grundwasserleiter
über die vorhandenen Injektionseinrichtungen mit sulfatreduzierenden
Bakterien geimpft werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000144261 DE10044261C2 (de) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung der Wasserqualität fremdwassergefluteter Restlochseen von Braunkohlentagebauen |
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| DE2000144261 DE10044261C2 (de) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung der Wasserqualität fremdwassergefluteter Restlochseen von Braunkohlentagebauen |
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| DE (1) | DE10044261C2 (de) |
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