DE102008039988A1 - Applying colmation layers in river banks and onto lake bed of water bodies in combination with inlake treatment of acidic and/or potentially acidic water, by applying and/or introducing lime- and dolomite products on and/or into water body - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Oberflächengewässern und die Generierung von Kolmationsschichten für Gewässer mit einem Wasservolumen von > 200.000 m3.The invention relates to the treatment of surface waters and the generation of colmation layers for waters with a water volume of> 200,000 m 3 .
In der Folge des Braunkohlenbergbaus werden Hohlräume in der genutzten Landschaft geschaffen, die sich nach und nach mit Grund- und Oberflächenwasser füllen. In vielen Fällen wird durch das wieder aufgehende Grundwasser sowie die damit verbundenen geologischen und chemischen Bedingungen im neu geschaffenen Deckgebirge eine Seenlandschaft geschaffen, die durch extrem saure Wässer mit hohen Schwermetallgehalten, insbesondere mit hohen Eisengehalten gekennzeichnet ist.In The result of lignite mining will be cavities in the used landscape, which is gradually becoming and fill in surface water. In many cases is caused by the rising groundwater and the associated geological and chemical conditions in the newly created overburden a lake landscape created by extremely acidic waters with high heavy metal contents, especially with high iron contents is marked.
Haupteintragsquelle für gelöste Stoffe und Säuren in einen derartigen Tagebausee sind das Grundwasser und das Kippenmaterial. Das Säurepotential des Kippenmaterials beruht in der Regel auf der Verwitterung der enthaltenen Eisendisulfide durch die Umlagerung der Kohledeckschichten im Tagebaubetrieb. Das sogenannte Abraummaterial wird dadurch intensiv den verwitterungsfördernden Komponenten Luft (Sauerstoff) und Wasser ausgesetzt. Das abgelagerte und verwitterte Kippenmaterial wird im Laufe der Zeit durch Grund- und Sickerwasser ausgewaschen, die so mobilisierten Stoffe abtransportiert und beispielsweise in Tagebauseen durch Grundwasserwiederanstieg eingebracht. Eine zweite Eintragsquelle ist die Erosion von Ufern aus Kippenmaterial. Die Mobilisierung erfolgt hier durch Wellenschlag, Regenwasser etc. Resultat der Verwitterung und Auswaschung ist ein hoch mineralisiertes saures Wasser, in dem als Säureträger Sulfat- und Eisenionen dominieren.Main entry source for solutes and acids in one Such Tagebausee are the groundwater and the tilting material. The acid potential of the tilting material is usually based on the weathering of iron disulfides contained by the rearrangement the coal cover layers in open pit mining. The so-called waste material is thus intensively the weathering-promoting components Exposed to air (oxygen) and water. The deposited and weathered Tipping material will over time through groundwater and leachate washed out, the so mobilized substances removed and, for example introduced in open-pit mines by groundwater recovery. A second The source of entry is the erosion of banks of tilting material. The Mobilization takes place here by waves, rainwater etc. Result of weathering and leaching is a highly mineralized acid Water, in which as the acid carrier sulphate and iron ions dominate.
Insbesondere in Seenketten fließt unbehandeltes Seewasser in unterstromige Seen oder Flussniederungen über das Grundwasser ab. Auch Abflüsse in Siedlungsgebieten sind bekannt und führen zur Beeinträchtigung der unterirdischen Wirtschaft und zu Gebäudeschäden. Oftmals gelangen derartige Grundwasserströme aus Tagebauseen in Bereiche des aktiven Bergbaus und führen zu Zusatzaufwendungen. Darüber hinaus sind für die zu füllenden Tagebauseen erhöhte Flutungswassermengen erforderlich.Especially in lake chains untreated seawater flows into downstream Lakes or river basins over the groundwater. Also Outflows in settlement areas are known and lead to the degradation of the underground economy and to Damage to buildings. Often such groundwater flows arrive from mining lakes into areas of active mining and lead at additional expenses. In addition, are for the open-pit mines to be filled increase flooding water volumes required.
Zur
Behandlung von sauren Tagebauseen sind so genannte Inlake-Verfahren
z. B. in
Gemäß eines
Vorschlages nach Aktenzeichen
Auch
in den Offenlegungsschriften
In
Nach
einem Verfahrensvorschlag nach
In
Aus
Bekannt
sind des weiteren Bauwerke zur Abdichtung wie in
Analog
sind verfahren zur Herstellung von Spundwänden, wie in
Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Möglichkeit auf der Grundlage der Inlake-Konditionierung saurer und/oder potentiell saurer Gewässer zu finden, nach der in Kombination mit der Inlakebehandlung eine Reduzierung der Abströmmenge von Seewasser durch das gezielte Anlegen von Kolmationsschichten/Teppichen, in das Grundwasser/Oberflächenwasser bewirkt werden kann.aim and object of the invention are one possibility acidic and / or potentially based on the inlake conditioning to find acid waters, after combined with Inlake treatment reduces the amount of effluent of seawater through the targeted application of colmation layers / carpets, into the groundwater / surface water can be effected.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Inlakebehandlung eines Gewässers vorzugsweise örtlich an denjenigen Stellen des Gewässerkörpers mehrfach erfolgt, wo darunter liegend die Hauptmenge des Wassers als Grundwasser abströmt. Die örtliche Mehrfachbehandlung der Wassermassen über dem Seegrund aus dem hauptsächlich der Abstrom des Seewasser in das Grundwasser erfolgt so oft, bis die sich aus den Reaktionsprodukten der Wasserbehandlung auf dem See/Gewässergrund bildende Kolmationschicht einen hinreichenden Strömungswiderstand an der Grenzschicht Seeboden/Grundwasserleiter hervorgebracht hat. Dies kann durch elektrophysikalische Messungen auf dem Seegrund sowie Grundwasserpegel auf der Abströmseite des Gewässers kontrolliert werden.According to the invention the object is achieved in that the Inlakebehandlung a Water preferably locally in those places the body of water takes place several times, where below lying the main amount of water flows as groundwater. The local multiple treatment of the water masses over the lake bottom from the mainly the effluent of the lake water in the groundwater takes place so often, resulting from the reaction products the water treatment on the lake / river bed forming Kolmationschicht a sufficient flow resistance has produced seabed / aquifer at the boundary layer. This can be done by electrophysics measurements on the lake bottom and groundwater level on the downstream side of the water body to be controlled.
Erfindungsgemäß werden
die auf der Seeoberfläche bzw. über dem Seegrund
einzubringenden gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte
mittels Schiffs- bzw. Rohrleitungs- und Verteiltechnik mehrfach
pulverförmig und/oder in einer Suspensionskonzentration
von 5 bis 35% auf und/oder in den Wasserkörper auf- bzw.
eingebracht, wobei die Kornverteilung der verwendeten gebrannten
und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte mit einen Gesamtgehalt
von CaO- und CaCO3 im Wirkstoffsubstrat von > 70%:
Dieser Prozess kann wirksam durch das Einbringen von kolmatierenden Stoffen direkt über dem Seeboden durch bekannte Schlauchverteilungssysteme ergänzt werden.This Process can be effective by introducing colourant substances directly above the sea floor through known hose distribution systems be supplemented.
Der Ein- oder Auftrag erfolgt bei der Durchführung des Verfahrens derartig, dass mit einer spezifischen Überdosierung am Gewässergrund ein Alkalitätspotential von 10 bis 1000 mol-Äquivalent/m2 eingestellt wird.The order or contract is carried out in the implementation of the method such that with a specific overdose at the bottom of the river an alkalinity potential of 10 to 1000 mol equivalent / m 2 is set.
Die auf der Seeoberfläche bzw. über dem Seegrund einzubringenden gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte sollte vorzugsweise im Einsatzstoff und/oder in der Einsatzstoffmischung einen Anteil von > 5% an gebrannten Kalk- und Dolomitprodukte enthalten.The to be introduced on the sea surface or over the lake bottom fired and unbaked lime and dolomite products should preferably in the feedstock and / or in the feed mixture a share of> 5% burned Containing lime and dolomite products.
Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Einsatzstoffkonzentration für die gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte in Abhängigkeit von der Seetiefe mehrfach bei < 5 m Seetiefe auf 1 bis 15 Ma.% und bei > 5 m Seetiefe auf > 10 Ma.% bezogen auf die einzubringenden gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte eingestellt.at the realization of the method according to the invention is the feed concentration for the fired and unburned lime and dolomite products depending on from the sea depth several times at <5 m sea depth to 1 to 15 Ma.% and> 5 m sea depth to> 10 Ma.% in relation to the one to be introduced burned and unbaked lime and dolomite products.
Die Berücksichtigung der Wassertiefe erfolg weiter derartig, dass die spezifische Eintragsmenge der gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte auf die Seefläche in Abhängigkeit von der Seetiefe bei < 5 m Seetiefe 1 bis 10 g/m2 und bei > 5 m Seetiefe > 10 bis 1000 g/m2 beträgt.The consideration of the water depth success continues such that the specific entry volume of the fired and unburned lime and dolomite products on the lake surface depending on the sea depth at <5 m sea depth 1 to 10 g / m 2 and> 5 m sea depth> 10 to 1000 g / m 2 .
Zur Einstellung der Kolmationswirkung erfolgt bei Ausnutzung der durch Wind und/oder thermisch induzierten Seeströmungen im Epilimnion das Anlegen einer Kolmationsschicht am Seeboden mehrfach.to Adjustment of the Kolmationswirkung takes place when using the Wind and / or thermally induced sea currents in the epilimnion the creation of a colmation layer at the bottom of the lake several times.
Erfindungsgemäß erfolgt die Einstellung der Kolmationswirkung weiter dadurch, dass die gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte hydrophobiert sind und dazu insbesondere entsprechend des molekularen Aufbaus der einzusetzenden gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte Calcium- und/oder Magnesiumstearate verwendet werden.According to the invention the setting of the Kolmationswirkung further by the fact that the burned and unbaked lime and dolomite products are hydrophobic and in particular according to the molecular structure of the used fired and unbaked lime and dolomite products calcium and / or Magnesium stearates are used.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die hydrophobierende Wirkung für die gebrannten und ungebrannten Kalk- und Dolomitprodukte auf eine Zeit von 5 min bis 2 h eingestellt. Auf dies Weise kann eine zeitverzögerte Neutralisations- und/oder Lösungsreaktion bewirkt werden, die eine exakte Einstellung der Kolmationsschichtstärke gestattet.at the implementation of the invention Method is the hydrophobing effect for the fired and unfired lime and dolomite products for a period of 5 min set to 2 h. In this way, a time-delayed Neutralization and / or solution reaction are effected the exact setting of the Kolmationsschichtstärke allowed.
Auf
der Grundlage des vorgeschlagenen Verfahrens werden folgende neuartige
Wirkungen erreicht:
Es wird eine Kolmationsschicht aufgebaut
und das vorhandene chemische Neutralisationspotential in Richtung
des abfließendem Grundwasserstromes in das anstehende Gebirge
führt zusätzlich mit den damit gegebenen chemischen
Reaktionen zu Kolmationswirkungen, welche die physikalische und
biologische Kolmation unterstützen.Based on the proposed method, the following novel effects are achieved:
It is built a Kolmationsschicht and the existing chemical neutralization potential in the direction of the outflowing groundwater flow into the upcoming mountains leads in addition to the given chemical reactions to Kolmationswirkungen that support the physical and biological Kolmation.
Weiter wird ein Teil der vorhandenen Alkalität der am Seeboden lagernden alkalischen Stoffe durch seeinterne Strömungen in den Seekörper getragen und der Neutralisationsprozess des Seeköpers damit unterstützt.Further becomes part of the existing alkalinity of the lake floor storing alkaline substances by internal currents worn in the sea body and the neutralization process of the sea body with it.
Die Optimierung des Gesamtprozesses erfolgt in Abhängigkeit von der Morphologie des Seekörpers über die dem Wasser spezifisch zuzuführende Stoffmenge, die Stoffart und deren Kornzusammensetzung, die örtliche Positionierung der Stoffzugabe in den Seekörper und die Zahl der Wiederholungsbehandlungen des Wassers und des See- bzw. UfergrundesThe Optimization of the overall process is dependent from the morphology of the nautical body over the Water specific amount of substance to be supplied, the type of substance and their grain composition, local positioning the amount of substance added to the nautical body and the number of repetitive treatments the water and the lake or shore
Im Zusammenwirken mit einer Seeneutralisation wird der Prozess vorzugsweise derart gesteuert, dass sich nur Anteile der Stoffmenge im Wasser lösen und/oder sich bei Fällungs-/Neutralisationsreaktionen umsetzen und zu 1 bis 99% auf dem Seegrund bzw. den Uferböschungen abgelagert werden.in the Interaction with a lake neutralization process is preferred controlled so that only parts of the amount of substance dissolved in the water and / or react in precipitation / neutralization reactions and 1 to 99% on the lake bottom or bank slopes be deposited.
Das Prinzip der Erfindung soll anhand des folgenden Anwendungsbeispiels näher erläutert werden.The Principle of the invention will be apparent from the following application example be explained in more detail.
Ein Bergbaufolgesee mit 30 Mio. m3 Seewasserinhalt, mit einer Fläche von 400 ha, mit einem pH-Wert von 2,9 und einem Eisenghalt von ca. 30 mg/l wird mit alkalisch wirkenden Stoffen mittels Inlaketechnik in bekannter Weise mittels Sanierungsschiff bzw. Rohrleitungsverteilsystem neutralisiert.A Bergbaufolgesee with 30 million m 3 seawater content, with an area of 400 ha, with a pH of 2.9 and an iron content of about 30 mg / l is with alkaline substances by means of Inlaketechnik in a known manner by means of renovation ship or Piping distribution system neutralized.
Die Seewasserbehandlung erfolgt dabei innerhalb von 4–8 Wochen mit einer Stoffmenge von 12.000 t Kalksteinmehl zur Anhebung des pH-Wertes, zum Ausfällen der Schwermetalle, insbesondere von Eisen in bevorzugten Stellen des Sees. Zum Anlegen von Kolmationsschichten erfolgt die Seewasserbehandlung vorzugsweise mehrfach an den Stellen des Seekörpers wo der Hauptanteil des Seewassers in den Grundwasserleiter abströmt. Diese Flächen werden mittels elektrophysikalischer Messungen lokalisiert. Die Auftragsmenge auf die Seeoberfläche beträgt in Bereichen bis 4 m Wassertiefe 10 g/m2 und in tieferen Bereichen 100 g/m2.The seawater treatment is carried out within 4-8 weeks with a molar amount of 12,000 t of limestone powder to increase the pH, to precipitate the heavy metals, especially iron in preferred areas of the lake. To apply Kolmationsschichten the seawater treatment is preferably carried out several times at the points of the sea body where the main portion of the seawater flows into the aquifer. These areas are located by means of electrophysical measurements. The amount applied to the surface of the lake is 10 g / m 2 in areas up to 4 m deep and 100 g / m 2 in deeper areas.
Die sich mit den Neutralisationsreaktionen ergebenden erheblichen Schwermetallschlammmengen lagern sich schnell auf dem Seegrund ab und führen nachhaltig zu einer physikalischen Kolmation des Seegrundes. Die vorhandene Restalkalität der anteilig großflächig abgelagerten Kalksteinmehlschichten am Anfang des Prozesses führt zu einer chemischen Kolmation in der oberen Seegrundschicht und unterstützt den Gesamtprozess.The significant amounts of heavy metal sludge resulting from the neutralization reactions quickly settle on the lake bottom and lead sustainably to a physical colmation of the lake bottom. The existing one Residual alkalinity of the proportionately large area deposited limestone flour layers at the beginning of the process to a chemical colmation in the upper seabed layer and supports the overall process.
Mit dem Einsatz von dolomithaltigen Neutralisationsprodukten werden zusätzlich biologische Prozesse in Gang gesetzt, welche den Kolmationseffekt nachhaltig biologisch stabilisieren. Die vom Seegrund abgegebene Restalkalität an das Seewasser unterstützt den Neutralisationsprozess des gesamten Wasserkörpers vornehmlich durch die stets vorhandenen thermisch bedingten und windinduzierten Seeströmungen.With the use of dolomite-containing neutralization products in addition biological processes set in motion, which stabilize the colmation effect in a sustainable biological way. The ones from Seegrund delivered residual alkalinity to the seawater the neutralization process of the entire body of water primarily by the always existing thermally induced and wind-induced sea currents.
Die oft erforderliche Nachsorge bei der Seewasserbehandlung von Bergbaufolgeseen durch das Zufließen sauren Grundwassers wird erfindungsgemäß ebenfalls vorzugsweise örtlich an den Stellen des Sees ausgeführt die vom Grundwasserabfluss maßgeblich betroffen sind.The often required aftercare in seawater treatment of Bergbaufolgeseen by the inflow of acidic groundwater is also according to the invention preferably carried out locally at the points of the lake which are significantly affected by groundwater runoff.
Die meist noch über Jahrzehnte erforderliche Nachsorge für das Neutralhalten des Seewassers infolge des Zuströmen sauren Grundwassers mit 2000–4000 t/a Kalk/Dolomitprodukt wird gleichfalls so ausgeführt, dass stets die Seewasserbehandlung mit Entstehen entsprechender Schlammmengen an den Stellen des Gewässers erfolgt, wo der Grundwasserabfluss am größten ist.The usually after decades required aftercare for the neutralization of seawater as a result of inflow acidic groundwater with 2000-4000 t / a lime / dolomite product is also carried out so that always the seawater treatment with Resulting amounts of sludge at the points of the water takes place where the groundwater runoff is greatest is.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8122 | Nonbinding interest in granting licenses declared | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120301 |