WO2003045854A1 - Verfahren zur in situ-entsäuerung schwefelsauren wassers - Google Patents

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WO2003045854A1
WO2003045854A1 PCT/DE2002/003476 DE0203476W WO03045854A1 WO 2003045854 A1 WO2003045854 A1 WO 2003045854A1 DE 0203476 W DE0203476 W DE 0203476W WO 03045854 A1 WO03045854 A1 WO 03045854A1
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water supply
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sulfuric acid
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Günter LUTHER
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Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/002—Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the invention relates to a method for in-situ deacidification of sulfuric acid water, in particular of open-cast lakes, in which carrier means are arranged in a partial water supply of a water supply, in which microorganisms are located, which first cause the partial water supply to be deacidified and then to deacidify the water supply.
  • EP-A-1 066 889 describes an arrangement for in-situ deacidification of sulfuric acid and / or water contaminated with sulfuric acid, and correspondingly also a corresponding method using the known arrangement. It is known that mining activities, for example in the extraction of lignite and the extraction of minerals, give rise to geological structures in which the natural sulfur is disturbed. In many domestic and foreign areas, lignite, hard coal, ores and minerals have been created in the course of mining, which represent high-level problem areas from an ecological point of view, which are associated with gigantic environmental damage. A basic process of these processes is, for example, the formation of sulfuric acid by biotic or abiotic processes.
  • the known arrangement and the known method have in fact proven not only on an experimental scale, but also in direct use in open-cast mining lakes as a very effective means of remedying sulfuric acid water in open-cast mine lakes, but in order, for example, to estimate the total amount of and Any resulting dissolved sulfate in opencast lakes, it is estimated that at least 3 million tons can be neutralized more quickly, efforts are being made to increase the already good sales performance of the known arrangement or the known method.
  • the advantage of the process according to the invention is essentially that the entire process process can be started and carried out in situ, essentially in a self-regulating and self-regulating manner, until all the sulfuric acid water in a water supply, for example in an opencast lake, is neutralized.
  • sul fat reducers are regularly to be found, for example, in open-cast mining lakes, which are essentially in the sediment of the bottom of the open-cast lake.
  • the pH values of, for example, open-cast lakes are in the range from 2.5 to 3.0.
  • the SO content of such open-cast lakes reaches values of 2,000 mg / 1.
  • Such open-cast lakes are neither suitable for economic use, for example fish farming, nor for use as bathing water or water on which water sports are practiced.
  • very good environmental conditions are also created for sulphate reducers in order to fulfill the task, namely to increase the sales performance of deacidification or neutralization of sulfuric acid water.
  • the pH is chosen so that it is> 5. It has been found that in particular the sulphate reducers contained in the waters to be deacidified prefer an environment with a pH of> 5 for optimum conversion, although this limit can also vary depending on the different sulphate reducers.
  • the partial water supply is discharged into the carrier is passed into a mixing container and from there into the carrier.
  • the mixing tank serves, among other things, to degas the water treated in the circuit to be deacidified, for example of C0 2 and H ⁇ S.
  • the mixing container can preferably also be provided for mixing the water to be treated in the circuit for mixing it with nutrients for the growth and / or the continuous nutrition of the microorganisms.
  • the nutrients can be supplied in accordance with the desired throughput or process throughput.
  • the carrier means consists of at least a first and a second carrier means, the first and the second carrier means being arranged in series in the circuit.
  • the carrier means or the first and the second carrier means can consist of bales of organic material, for example straw bales, in which the microorganisms are arranged which bring about the actual deacidification or neutralization of the sulfuric acid water.
  • both the start-up operation, ie the starting of the process, and the continuous deacidification or neutralization process of the sulfuric acid water can thus be carried out in one and the same carrier medium, so that in fact only one carrier medium is required , which is an in situ reactor 1 t.
  • the energy required for carrying out the process can be generated in any manner per se and can be supplied from outside, for example for operating the pumps for carrying out the process and the valves of the corresponding lines for the various circuits of the sulfuric acid or neutralized water.
  • it is advantageous to generate the energy in the area where the method is carried out for example the method to be able to operate completely independently or from infrastructural requirements, ie also separated from power grids.
  • 1 is a basic circuit diagram of an arrangement for performing the method for the step of starting the method
  • Fig. 2 shows an illustration. Fig. 1, but in which the continuous deacidification operation of a partial water supply takes place after the commissioning of the method according to. 1 is completed,
  • Fig. 3 is a total of a first and a second, one behind the other switched carrier means, which is an in situ reactor, as can be used in the inventive method, and
  • step 4 shows the deacidification of a water supply that can be achieved with the method according to the invention over a period of approximately 2 months from the commissioning process step (cycle operation) to the process step. step of continuous deacidification (mix operation).
  • FIGS. 1 to 3 An arrangement 10 with which the method according to the invention can be carried out, for example, is shown schematically in FIGS. 1 to 3. The structure of the arrangement 10 acc. Fig. 1 for carrying out process step a) is first described.
  • the arrangement 10 here comprises a plurality of in tu reactors 18, as shown in an enlarged view in Fig. 3.
  • the in-situ reactor 18 comprises, in addition to a reactor housing which, based on FIGS. 1 to 3, is open at the top and bottom or has an inlet and outlet opening for water 120 of a part of the reservoir 12.
  • the carrier means 14 is divided into a first and a second carrier means 140, 141, with drain lines 122 in the space between the first and second carrier means 140, 141, cf. Fig. 2 are arranged.
  • four are arranged in FIGS.
  • the partial water supply 12 is separated from the water supply 13 by part 1 of water supply limits 121, so that the partial water supply 12 does not receive an undefined inflow of surrounding sulfuric acid water after it has been separated off.
  • the partial water supply limit 121 can, for example, be essentially circular in cross section and be formed by foils or suitable other materials in order to prevent a flow of sulfuric acid water 11 from the surrounding water supply 13 into the partial water supply 12.
  • the lower limit of the partial water supply 12 is formed by the bottom 17 of the partial water supply, which regularly has a sediment layer.
  • the first carrier means 140 in FIGS. 1 and 2, the uppermost carrier means, is arranged with its surface 142 below the surface 123 of the partial water reservoir 12.
  • the in si tu reactors 18 have an outlet 124 and an outlet 125, wherein the outlets 124 of all four in situ reactors 18 are connected together and are fed via a drain line 126 to a pump 21, which from the in situ reactors 18, i.e. of the now partially deacidified water 120 of the partial reservoir 12, after it has passed through the first and the second carrier means 140, 141, conveys it into a mixing container 15 which is above the four in situ reactors 18, based on FIGS. 1 to 3 , is arranged.
  • the mixing container 15 is used for degassing the water conveyed in the drain line 126, for example from CO and H S.
  • a line 160 also opens into the mixing container 15, via which nutrient from a nutrient container 16, possibly with the interposition of a valve, into the mixing container 15 is funded.
  • step a) of the method is carried out.
  • the partial water supply 12 is filled with untreated system sulfuric acid water 11 from the water supply 13 and is separated from the water supply 13 in a flow-tight manner, it is passed in a circuit via the carrier means 14, consisting here of the first and second carrier means 140, 141.
  • This cycle is maintained until the water 120 of the partial water supply 12 due to the activities of the microorganisms in the carrier 14 or first and second carrier means 140, 141, has exceeded a predetermined pH value, for example pH> 5.
  • a predetermined pH value for example pH> 5.
  • method step b) takes place, with the arrangement 10, for example, as shown in FIG. 2.
  • the arrangement according to 2 is shown as a separate arrangement 10, but in principle it is the same arrangement 10 as shown in FIG. 1, but it is used for the method step according to FIG. b) operated differently.
  • the elements of the arrangement 10 are the same as in the arrangement 10 according to. Fig. 1. Is namely acc.
  • the three basic process steps are carried out until all the sulfuric acid water 11 of the surrounding water supply 13 has been deacidified or neutralized in such a way that it is economically usable and biologically and ecologically harmless.
  • the supply of the sulfuric acid water 11 from the water supply 13 also takes place with a pump 23, which also leads the sulfuric acid water 11 into the mixing container 15, from where it mixes with the other water streams of the method described above due to gravity into the in situ reactors 18 can occur as a water mixture 127.
  • Sampling tubes 19 are suitably arranged on the in situ reactors 18, so that the deacidification or neutralization effect of the method or the arrangement 10 can be continuously and easily checked.
  • the test can take place at outlets 125 and / or at outlets 122, cf. 2 and 3 in particular.
  • the method or the arrangement 10 for carrying out the method can be supplied with energy.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers (11), insbesondere von Tagebaurestseen, vorgeschlagen, bei dem in einem Teilwasservorrat (12) eines Wasservorrats (13) Trägermittel (14) angeordnet sind, in denen Mikroorganismen angesiedelt sind, die zunächst der Entsäuerung des Teilwasservorrats (12) und anschliessender Entsäuerung des Wasservorrats (13) dienen. Dabei wird a) das Wasser des Teilwasservorrats (12) unbehandelten schwefelsauren Wassers (11) aus dem Wasservorrat (13) zunächst im Kreislauf über das Trägermittel (14) geleitet, bis im Wasser (120) des Teilwasservorrats (12) ein vorbestimmter pH-Wert überschritten wird, b) wobei nachfolgend nach Überschreiten des pH-Wertes im Wasser (120) des Teilwasservorrats (12) unbehandeltes schwefelsaures Wasser (11) des Wasservorrats (13) in den Kreislauf gegeben wird und gemeinsam über das Trägermittel (14) geleitet und somit analog des Verfahrensschritts a) entsäuert wird und c) wobei schliesslich das im Teilwasservorrat (12) wenigstens teilweise entsäuerte Wasser (120) in den Wasservorrat (13) des schwefelsauren Wassers (11) abgeführt wird.

Description

Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers
Beschrei bung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers, insbesondere von Tagebaurestseen, bei dem in einem Teilwasservorrat eines Wasservorrats Trägermittel angeordnet sind, in denen Mikroorganismen angesiedelt sind, die zunächst die Entsäuerung des Teilwasservorrats und anschließend die Entsäuerung des Wasservorrats bewirken.
In der EP-A-1 066 889 ist eine Anordnung zur in situ- Entsäuerung schwefelsauren und/oder schwefelsäurebelasteten Wassers und sinngemäß auch ein entsprechendes Verfahren unter Nutzung der bekannten Anordnung be- schri eben . Es ist bekannt, daß durch Bergbauaktivitäten, bspw. bei der Braunkohlenförderung sowie der Förderung von Mine- rialien, geologische Strukturen entstehen, bei denen der natürliche Schwefel haushal t gestört ist. In vielen in- und ausländischen Bereichen sind im Zuge der Förderung von Braunkohle, Steinkohle, Erzen und Mineralien Seen entstanden, die unter ökologischen Gesichtspunkten hochgradige Problembereiche darstellen, die mit gigantischen Umweltschäden einhergehen. Ein Grundprozeß dieser Vorgänge ist bspw. die Bildung von Schwefelsäure durch biotische oder abiotische Prozesse.
Mittels der bekannten Anordnung ist es möglich geworden, in großem Maßstab großvolumige Wässer, insbesondere Tagebaurestseen, effektiv und nachhaltig zu sanieren, um die Wasserqualität langfristig zu sichern und dabei keine neuen Restprodukte bei der Art der bekannten Behandlung entstehen zu lassen.
Die bekannte Anordnung und das bekannte Verfahren haben sich tatsächlich nicht nur im Versuchsmaßstab, sondern auch im direkten Einsatz in Tagebaurestseen als sehr wirkungsvolles Mittel zur Sanierung schwefelsauren Wassers in Tagebaurestseen herausgestellt, um aber bspw. die in der Bundesrepublik Deutschland insgesamt zu erwartenden Mengen an entstandenem und noch entstehendem gelösten Sulfat in Tagebaurestseen, man schätzt wenigstens 3 Mio. to, schneller neutralisieren zu können, ist man bemüht, die schon gute Umsatzleistung der bekannten Anordnung bzw. des bekannten Verfahrens zu steigern.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das in er Lage ist, die Umsatzleistung bei der in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers beträchtlich zu erhöhen, um die Neutralisierung des in Tagebaurestseen und dgl . gelösten Sulfats schneller und auch effektiver durchführen zu können, wobei das Verfahren geeignet sein soll, dieses einfach und unmittelbar vor Ort des zu neutralisierenden schwefelsauren Wassers in situ durchführen zu lassen und somit eine noch effektivere, und nachhaltigere und schnellere Sanierung der Wasserqualität zu erhalten und langfristig restproduktfrei zu sichern, wobei auch die Realisierung einer erfindungsgemäß ggf. weiter verbesserten bekannten Anordnung möglich sein soll.
Gelöst wird die Aufgabe gem. der Erfindung dadurch, daß
a) das Wasser des Teilwasservorrats unbehandel- ten schwefelsauren Wassers aus dem Wasservorrat zunächst im Kreislauf über das Trägermittel geleitet wird, bis im Wasser des Teilwasservorrats ein vorbestimmter pH-Wert überschritten wird,
b) daß nachfolgend nach Überschreitung des pH-Wertes im Wasservorrat des Teilwasservorrats unbehandeltes schwefelsaures Wasser des Wasservorrats in den Kreislauf gegeben wird und gemeinsam über das Trägermittel geleitet und somit analog des Verfahrensschrittes a) entsäuert wird, und
c) daß schließlich das im Teilwasservorrat wenigstens teilweise entsäuerte Wasser in den Wasservorrat des schwefelsauren Wassers abgeführt wird. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen darin, daß der gesamte Verfahrensprozeß im wesentlichen selbstregulierend und selbststeuernd in situ in Gang gesetzt und durchgeführt werden kann, bis das gesamte schwefelsaure Wasser eines Wasservorrats, bspw. eines Tagebaurestsees, neutralisiert ist.
Dabei wird sich auch der Umstand zunutze gemacht, daß bspw. bei Tagebaurestseen regelmäßig sog. Sul fatreduzi e- rer anzutreffen sind, die sich im wesentlichen im Sediment des Bodens der Tagebaurestseen befinden. Die pH-Werte bspw. von Tagebaurestseen liegen im Bereich von 2,5 bis 3,0. Die SO.-Gehalte derartiger Tagebaurestseen erreichen Werte von 2.000 mg/1. Es bedarf keines weiteren Hinweises, daß derartige Tagebaurestseen weder für eine wirtschaftliche Nutzung, bspw. Fischzucht, noch für die Nutzung als Badewasser bzw. Gewässer, auf dem Wassersport betrieben wird, geeignet sind. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung werden auch sehr gute Umgebungsbedingungen für Sul fatreduzi erer geschaffen, um der gestellten Aufgabe zu genügen, nämlich die Umsatzleistung der Entsäuerung bzw. Neutralisierung schwefelsauren Wassers zu erhöhen.
Gem. einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der pH-Wert so gewählt, daß dieser > 5 ist. Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere die in den zu entsäuernden Gewässern enthaltenen Sul fatreduzierer eine Umgebung mit einem pH-Wert von > 5 für einen optimalen Umsatz bevorzugen, wobei allerdings diese Grenze auch in Abhängigkeit der unterschiedlichen Sul fatreduzi erer variieren kann.
Gem. einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Teilwasservorrat vor Einleitung in das Trägermittel in einen Mischbehälter und von dort in das Trägermittel geleitet. Der Mischbehälter dient u.a. der Entgasung des im Kreislauf behandelten, zu entsäuernden Wassers, bspw. von C02 und H^S. Vorzugsweise kann der Mischbehälter ebenfalls zur Mischung des im Kreislauf zu behandelnden Wassers für dessen Mischung mit Nährstoffen für das Wachstum und/ oder die kontinuierliche Ernährung der Mikroorganismen vorgesehen werden. Dabei können die Nährstoffe entsprechend dem gewünschten bzw. verfahrensmäßig erreichten Durchsatz zugeführt werden.
Nach einer weiteren anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens besteht das Trägermittel wenigstens aus einem ersten und einem zweiten Trägermittel, wobei das erste und das zweite Trägermittel hinterei nanderge- schaltet im Kreislauf angeordnet sind. Das Trägermittel bzw. das erste und das zweite Trägermittel kann bzw. können aus Ballen organischen Materials, bspw. Stroh- ballen, bestehen, in denen die Mikroorganismen angeordnet sind, die die eigentliche Entsäuerung bzw. Neutralisierung des schwefelsauren Wassers bewirken.
Die Aufteilung des Trägermittels in ein erstes und ein zweites Trägermittel, es ist auch eine über zwei hinausgehende Anzahl von Trägermitteln möglich, hat den Vorteil, daß das Wasser zum Krei sl aufbetri eb gem. Verfahrensschritt a) nach Durchlauf durch das erste und das zweite Trägermittel in den Teilwasservorrat geleitet werden kann, wobei bei einer anderen vorteilhaften Verfahrensführung, das Wasser beim Krei sl aufbetri eb nach Durchlauf durch das erste Trägermittel im Kreislauf wenigstens teilweise erneut auf das erste Trägermittel geleitet werden kann und wenigstens teilweise durch das zweite Trägermittel geleitet werden kann, von wo es in den Teilwasservorrat abgegeben wird. Durch geeignete Verfahrensführung unter Zuhilfenahme von Pumpen und Ventilen kann somit sowohl der Anlaufbetrieb, d.h. das Ingangsetzen des Verfahrens, als auch der kontinuierliche Entsäuerungs- bzw. Neutral isierungsvorgang des schwefelsauren Wassers in ein und demselben Trägermittel durchgeführt werden, so daß es faktisch nur eines Trägermittels bedarf, das einen in situ-Reaktor dar- stel 1 t .
Wie schon erwähnt, befinden sich vielfach im Bodenbereich von Tagebaurestseen Sedimente, in denen Sulfatre- duzierer im wesentlichen angesiedelt sind. Es ist deshalb vorteilhaft, das gem. Verfahrensschritt b) entsäuerte Wasser des Teilwasservorrats in den Bereich eines Bodens des Teilwasservorrats zu leiten, indem die besagten Sul fatreduzierer angesiedelt bzw. zu erwarten sind. Durch diese Maßnahme bildet sich in Bodennähe des Tei 1 wasserbereiches sowohl eine anaerobe Zone, die vorteilhaft für Sulfat- und Ei senreduzi erer ist, als auch eine Umgebung mit erhöhtem pH-Wert aus. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich die Sulfatreduktion in Bodennähe des Tei 1 wasserbereiches gesteigert. Da das Eisensulfid sich im und auf dem Sediment ablagert, besteht, da das Wasser anaerob ist, nicht mehr die Gefahr der Rückbildung von Sulfid zu Sulfat.
Die für die Verfahrensführung benötigte Energie kann auf an sich beliebige Weise erzeugt und von außen zugeführt werden, bspw. zum Betrieb der Pumpen für die Verfahrensdurchführung und der Ventile der entsprechenden Leitungen für die verschiedenen Kreisläufe des schwefelsauren bzw. des neutralisierten Wassers. Vorteilhaft ist es aber, die Energie im Bereich der Durchführung des Verfahrens selbst zu erzeugen, um bspw. das Verfahren völlig unabhängig oder von infrastrukturellen Vorgaben betreiben zu können, d.h. auch abgesetzt von Spannungsnetzen.
Vorteilhaft ist es deshalb, die Energie bspw. mittels Solarenergie und/oder Windkraftenergie und/oder Brennstoffzellen zu erzeugen, so daß ein Betrieb des Verfahrens frei von infrastrukturellen Maßnahmen am Einsatzort ögl ich ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens für den Schritt der Inbetriebnahme des Verfahrens,
Fig. 2 eine Darstellung gem. Fig. 1, bei der jedoch der kontinuierliche Entsäuerungsbetrieb eines Teilwasservorrats vonstatten geht, nachdem die Inbetriebsetzung des Verfahrens gem. Fig. 1 abgeschlossen ist,
Fig. 3 ein aus einem ersten und aus einem zweiten, hinterei nandergeschal teten Trägermittel bestehendes Gesamtträgermittel, das einen in situ- Reaktor darstellt, wie er in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann, und
Fig. 4 eine Darstellung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbaren Entsäuerung eines Wasservorrats über einen Zeitraum von ca. 2 Monaten vom Verfahrensschritt der Inbetriebsetzung (Kreislaufbetrieb) bis zum Verfahrens- schritt der kontinuierlichen Entsäuerung (Mi schbetri eb) .
Eine Anordnung 10, mit der bspw. das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellt. Der Aufbau der Anordnung 10 gem. Fig. 1 zur Durchführung des Verfahrensschrittes a) wird zunächst beschrieben.
Die Anordnung 10 umfaßt hier eine Mehrzahl von in si tu-Reaktoren 18, wie sie in vergrößerter Darstellung in Fig. 3 dargestellt ist. Der in situ-Reaktor 18 umfaßt neben einem Reaktorgehäuse , das, bezogen auf die Figuren 1 bis 3, oben und unten offen ist bzw. eine Zulauf- und Ablauföffnung für Wasser 120 eines Teil asservorrats 12 aufweist. Im in situ-Reaktor 18 ist das Trägermittel 14 in ein erstes und ein zweites Trägermittel 140, 141 unterteilt, wobei in dem Zwischenraum zwischen erstem und zweiten Trägermittel 140, 141 Abflußleitungen 122, vgl. Fig. 2, angeordnet sind. Beispielhaft, aber nicht beschränkend, sind in den Figuren 1 und 2 vier in si tu-Reaktoren 18 angeordnet, die, geeignet schwimmfähig ausgestaltet, in einem Teil asservorrat 12 eines Wasservorrats 13 angeordnet sind. Der Teilwasservorrat 12. ist vom Wasservorrat 13 durch Tei 1 wasservorratsbegren- zungen 121 abgetrennt, so daß der Teilwasservorrat 12, nachdem er abgetrennt worden ist, keinen Undefinierten Zufluß an umgebendem schwefelsauren Wasser erhält. Die Teilwasservorratsbegrenzung 121 kann bspw. im wesentlichen im Querschnitt kreisförmig sein und durch Folien oder geeignete andere Werkstoffe ausgebildet sein, um einem Durchfluß schwefelsaurem Wassers 11 vom umgebenden Wasservorrat 13 in den Teilwasservorrat 12 zu verhindern. Die untere Begrenzung des Teilwasservorrats 12 wird durch den Boden 17 des Teilwasservorrats gebildet, der regelmäßig eine Sedimentschicht aufweist.
Das erste Trägermittel 140, in den Figuren 1 und 2, das oberste Trägermittel, ist mit seiner Oberfläche 142 unterhalb der Oberfläche 123 des Teilwasservorrats 12 angeordnet. Die in si tu-Reaktoren 18 weisen einen Auslaß 124 und einen Auslaß 125 auf, wobei die Auslässe 124 aller vier in situ-Reaktoren 18 zusammengeschaltet sind und über eine Abflußleitung 126 auf eine Pumpe 21 gegeben werden, die das aus den in situ-Reaktoren 18, d.h. des nun schon teilweise entsäuerten Wassers 120 des Teil asservorrats 12, nachdem es die ersten und die zweiten Trägermittel 140, 141 durchlaufen hat, in einen Mischbehälter 15 fördert, der oberhalb der vier in situ-Reaktoren 18, bezogen auf die Fig. 1 bis 3, angeordnet ist.
Der Mischbehälter 15 dient der Entgasung des in der Abflußleitung 126 geförderten Wassers, bspw. von CO und H S. In den Mischbehälter 15 mündet auch eine Leitung 160, über die von einem Nährstoffbehälter 16 Nährstoff, ggf. unter Zwischenschaltung eines Ventils, in den Mischbehälter 15 gefördert wird.
In der Anordnung gem. Fig. 1 wird Verfahrensschritt a) des Verfahrens durchgeführt. Dabei wird, nachdem der Teilwasservorrat 12 mit unbehandel tem schwefelsaurem Wasser 11 aus dem Wasservorrat 13 gefüllt ist und gegen den Wasservorrat 13 durchflußdicht abgetrennt ist, im Kreislauf über das Trägermittel 14, hier bestehend aus dem ersten und zweiten Trägermittel 140, 141 geleitet. Dieser Kreislauf wird so lange aufrechterhalten, bis das Wasser 120 des Teilwasservorrats 12 aufgrund der Aktivitäten der Mikroorganismen im Trägermittel 14 bzw. der ersten und zweiten Trägermittel 140, 141, einen vorbestimmten pH-Wert überschritten hat, bspw. pH > 5. Dabei unterstützen die Entsäuerung des schwefelsauren Wassers, das zunächst den Teil asservorrat 12 bildet, die auch im Boden bzw. im Sediment 17 des Teilwasservorrats 12 angesiegelten Sulfat- und Ei senreduzierer .
Ist ein vorbestimmter pH-Wert überschritten, erfolgt Verfahrensschritt b), und zwar mit bspw. der Anordnung 10, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist die Anordnung gem. Fig. 2 als gesonderte Anordnung 10 dargestellt, prinzipiell handelt es sich aber um die- gleiche Anordnung 10, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, sie wird jedoch für den Verfahrensschritt gem. b) anders betrieben. Die Elemente der Anordnung 10 sind allerdings die gleichen wie bei der Anordnung 10 gem. Fig. 1. Wird nämlich gem. Verfahrensschritt b) nach Überschreiten des vorbestimmten pH- Wertes im Wasser 120 des Teilwasservorrats 12 unbehandeltes schwefelsaures Wasser 11 aus dem Wasservorrat 13 in den Kreislauf gegeben und gemeinsam über das Trägermittel 14 aus erstem und zweitem Trägermittel 140, 141 geleitet, so wird über die Abflußleitung 122 zwischen ersten und zweiten Trägermittel 140, 141 das entsäuerte Wasser 120 des Teilwasservorrats 12 wenigstens teilweise über die Kreislaufpumpe 21 in den Mischbehälter 15 geführt und wiederum auf das Trägermittel 14 bzw. den in situ-Reaktor 18 gegeben und teilweise über die Auslässe 125 in den Bereich des Bodens 17 des Teilwasservorrats abgeleitet. Gleichzeitig wird mit der Pumpe 22, die das Wasser 120 des Teil asservorrats fördert, erneut Wasser 120 in den Mischbehälter 15 geführt, wobei auch dieser Kreislauf kontinuierlich geführt wird und mit dem Wasser 120 des Teilwasservorrats 12, das über die Abflußleitung 122 dem Mischbehälter 15 zugeführt wird, gemischt. Da bei Verfahrensschritt b) unbehandeltes, schwefelsaures Wasser 11 vom Wasservorrat 13 in den Teilwasservorrat 12 zugeführt wird, muß das entsprechende Wasservolumen, das in den Teilwasservorrat 12 zugeführt wird, aus dem Teilwasservorrat 12 wiederum entfernt werden, vgl. Pfeil 24. Dieses geschieht gem. Verfahrensschritt c), d.h., daß schließlich das im Teil asservorrat 12 wenigstens teilweise entsäuerte Wasser 120 in den Wasservorrat 13 des umgebenden schwefelsauren Wassers 11 abgeführt wird. Dieser Kreislauf im vorangehend beschriebenen Sinne gem. den drei grundsätzlichen Verfahrensschritten erfolgt so lange, bis das gesamte schwefelsaure Wasser 11 des umgebenden Wasservorrats 13 derart entsäuert bzw. neutralisiert ist, daß es wirtschaftlich nutzbar und biologisch und ökologisch unbedenklich ist. Die Zuführung des schwefelsauren Wassers 11 aus dem Wasservorrat 13 erfolgt ebenfalls mit einer Pumpe 23, die das schwefelsaure Wasser 11 ebenfalls in den Mischbehälter 15 führt, von wo aus es mit den anderen vorbeschriebenen Wasserströmen des Verfahrens gemischt aufgrund der Schwerkraft in die in situ-Reaktoren 18 als Wassergemisch 127 eintreten kann.
An den in situ-Reaktoren 18 sind Probenentnahmerohre 19 geeignet angeordnet, so daß die Entsäuerungs- bzw. Neutral i si erungswi rkung des Verfahrens bzw. der Anordnung 10 fortlaufend auf einfache Weise überprüft werden kann. Die Prüfung kann an den Auslässen 125 und/oder an den Auslässen 122 erfolgen, vgl. insbesondere Fig. 2 und 3.
Mittels hier nicht gesondert dargestellter Energieerzeugungseinrichtungen, die unmittelbar am Ort der Anordnung 10 vorgesehen werden können (Solarenergie und/oder Windkraftenergie und/oder mittels Brennstoff- Zeilen erzeugter Energie), kann das Verfahren bzw. die Anordnung 10 zur Durchführung des Verfahrens mit Energie versorgt werden.
Bezuoszeichenliste:
10 Anordnung
11 schwefelsaures Wasser
12 Teilwasservorrat
120 Wasser des Teilwasservorrats
121 Tei 1 Wasservorratsbegrenzung
122 Abflußleitung
123 Oberfläche Teilwasservorrat
124 Auslaß
125 Auslaß
126 Abflußleitung
127 Wassergemisch
13 Wasservorrat
14 Trägermittel
140 erstes Trägermittel
141 zweites Trägermittel
142 Oberfläche
15 Mischbehälter
16 Nährstoff/Nährstoffbehälter 160 Leitung
17 Boden des Teilwasservorrats
18 in situ-Reaktor
19 Probenentnahmerohr
20 Ventil
21 Pumpe (Kreislauf)
22 Pumpe (Wasser des Teilwasservorrats)
23 Pumpe
24 Pfeil

Claims

Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren WassersPatentansprüche
1. Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers, insbesondere von Tagebaurestseen, bei dem in einem Teilwasservorrat eines Wasservorrats Trägermittel angeordnet sind, in denen Mikroorganismen angesiedelt sind, die zunächst die Entsäuerung des Teilwasservorrats und anschließend die Entsäuerung des Wasservorrats bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß
a) das Wasser des Teilwasservorrats unbehandel- ten schwefelsauren Wassers aus dem Wasservorrat zunächst im Kreislauf über das Trägermittel geleitet wird, bis im Wasser des Teilwasservorrats ein vorbestimmter pH-Wert überschritten wird, b) daß nachfolgend nach Überschreitung des pH-Wertes im Wasservorrat des Teilwasservorrats unbehandeltes schwefelsaures Wasser des Wasservorrats in den Kreislauf gegeben wird und gemeinsam über das Trägermittel geleitet und somit analog des Verfahrensschrittes a) entsäuert wird, und
c) daß schließlich das im Teilwasservorrat wenigstens teilweise entsäuerte Wasser in den Wasservorrat des schwefelsauren Wassers abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert > 5 ist.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser des Teilwasservorrats vor Einleitung in das Trägermittel in einen Mischbehälter und von dort in das Trägermittel geleitet wi rd .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Mischbehälter Nährstoffe für das Wachstum und/oder die kontinuierliche Ernährung der Mikroorganismen gegeben werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermittel wenigstens aus einem ersten und zweiten Trägermittel besteht, wobei das erste und das zweite Trägermittel hintereinandergeschal tet im Kreislauf angeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zum Krei sl aufbetrieb gem. Verfahrens- schritt a) nach Durchlauf durch das erste und zweite Trägermittel in den Teilwasservorrat geleitet wird.
7. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bei Kreislaufbetrieb gem. Verfahrensschritt b) nach Durchlauf durch das erste Trägermittel im Kreislauf teilweise erneut auf das erste Trägermittel geleitet wird und teilweise durch das zweite Trägermittel geleitet wird, von wo es in den Teilwasservorrat abgegeben wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gem. .Verfahrensschritt b) entsäuerte Wasser des Teilwasservorrats in den Bereich eines Bodens des Teilwasservorrats geleitet wird .
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Verfahrensdurchführung benötigte Energie im Bereich der Durchführung des Verfahrens erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie Solarenergie und/oder Windkraftenergie und/oder mittels Brennstoffzellen erzeugte Energie ist.
mk
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