Dresdner Grundwassertage 2017

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1 Dresdner Grundwassertage 2017 Gestaltung des Wasserhaushalts in Bergbaufolgelandschaften der neuen deutschen Bundesländer Wasserbehandlungsverfahren und technische Entwicklung bei der Inlake-Neutralisation von Bergbaufolgeseen Dr. Oliver Totsche

2 Inhalt 1 1 Auswahl des Neutralisationsmittels 2 Stationäre Neutralisationsanlagen 3 Gewässerbehandlungsschiffe 4 Pufferung mit CO 2 5 Stand der Inlake-Neutralisation 2

3 Was ist Inlake-Neutralisation? Auslaufneutralisation Neutralisation des Volumenstroms, der in die öffentliche Vorflut abgegeben wird Inlake-Neutralisation Neutralisation des gesamten Seewasserkörpers durch stationäre oder mobile Anlage Vorteile der Inlake-Neutralisation gegenüber der Auslaufneutralisation Inlake-Neutralisation ist nur periodisch erforderlich Auslaufbehandlung muss auf den maximalen Volumenstrom ausgelegt werden Keine Entsorgungskosten für anfallende Eisenschlämme Keine zusätzliche Reinigungsstufe für Ammoniumabbau notwendig, da neutraler Wasserkörper gute Lebensbedingungen für nitrifizierende Bakterien bietet Erweiterung der Nachnutzungsmöglichkeiten (z.b. Fischerei) LMBV setzt hauptsächlich auf Inlake-Neutralisation 3

4 Auswahl des Neutralisationsmittels 4

5 Neutralisationsmittel BK KSM KH Soda Branntkalk Kalksteinmehl Kalkhydrat leichte Soda CaO Weißfeinkalk CaCO 3 Calzit Ca(OH) 2 Löschkalk NaCO 3 Natriumcarbonat Calciumoxyd Kreide Weißkalkhydrat Sumpfkalk Preis Preis - Preis Preis Neutralisationsequivalent Neutralisationsequivalent ± Neutralisationsequivalent Neutralisationsequivalent Reaktivität Reaktivität Reaktivität Reaktivität Pufferung 0,2 0,3 mmol/l ph MAX > 10 Pufferung 0,3-0,5 mmol/l ph MAX < 8 Pufferung 0,2 0,3 mmol/l ph MAX > 10 Pufferung 0,3-0,5 mmol/l ph MAX > 10 5

6 Seitlicher Versatz zur Fahrspur [m] Gefährdungsanalyse beim Einbringen von BK ph-wert See 2,8 ph-wert See 7 Abstand vom GWBS in Fahrtrichtung [m] Abstand vom GWBS in Fahrtrichtung [m] Gefährdung bei ph-werten über 9 zu befürchten Gefährdungsrelevante ph-werte im Sauren nur direkt hinter dem Schiff, im Neutralen bis in 700 m Entfernung Abhängig von der Windstärke seitliche Abdrift im Sauren bis über 400 m BK-Einsatz nur im Sauren (< ph 4,5) oder ohne Gewässernutzung oder unter besonderen Sicherheitsvorkehrungen 6

7 Stationäre Neutralisationsanlagen 7

8 Stationäre Neutralisationsanlagen Initial- und Nachsorgeneutralisation Bockwitzer See mit Soda Vorteile: kaum Infrastruktur oder Anlagentechnik notwendig kein zusätzlicher Energieeintrag notwendig Aufbau einer gewissen Pufferung Nachteile: sehr hohe Neutralisationsmittelkosten Initialneutralisation am Scheibesee mit BK GMBmbH GSD-Anlage: Anmischen (kein Löschen) einer BK Suspension Lokale Verteilung durch Freistrahlprinzip Verteilung auf See durch seeinterne Strömungen Vorteile: Hoher Durchsatz (ca t BK pro Woche) Hoher Wirkungsgrad Nachteile: Bei Nachsorge nur geringe Suspensionsstärken möglich 8

9 Mobile Neutralisationsanlagen (Gewässerbehandlungsschiffe) 9

10 Die Anfänge: Übernahme von skandinavischer Technik Bekalkungsschiff Brahe mit Überwasseraustrag Relativ kleine Schiffe, die für die Bekalkung von depositionsversauerten Weichwasserseen in Skandinavien entwickelt wurden Bootsanhänger Vorteile: einfacher Straßentransport (kein Schwertransport) kein Kran zum Einsetzen notwendig sehr schnell und flexibel einsetzbar Nachteile: geringes Bunkervolumen hohe Suspensionsdichte (ca. 5% Feststoffanteil) etwas geringerer Wirkungsgrad Bekalkungsschiff Brahe mit Unterwasseraustrag 10

11 Weitere Gewässerbehandlungsschiffe Anmisch-Container und Bekalkungsschiff Puma mit Unterwasseraustrag nach Freistrahlprinzip Vorteile: Nachteile: Befüllung mit Suspension schneller als mit Pulver Freistrahltechnik guter Wirkungsgrad Zusätzliche Anmisch-Station an Land erforderlich für BK nur eingeschränkt geeignet Bekalkungsschiff Barbara mit Trockenbekalkungssystem zum Unterwasseraustrag Vorteile: Nachteile: geringe Suspensionsstärke (ca. 0,2 %) guter Wirkungsgrad Bunker für eine komplette LKW- Ladung (25 m³) relativ lange Ladezeiten Schwertransport und Kran notwendig 11

12 LMBV Gewässerbehandlungsschiff Klara Planung und Bau eines Gewässerbehandlungsschiffs für die ERLK Geeignet für BK, KH und KSM Größenlimitierung durch Überleiter, Schleusen und Brücken Schubverband mit 2 Leichtern Austragsleistung ca. 43 kt/a bis 2018 auf dem RL Skado (Partwitzer See) im Einsatz 12

13 Eintragsmengen BK, KSM und WKH in t pro Tag Test KB 4,3 -Wert und ph-wert Initialneutralisation Partwitzer See gesamte Feststoffeintragsmengen inkl. Test Schiffstechnik, Probebetrieb und Leistungsbetrieb bis Branntkalk t Kalksteinmehl t Weißkalkhydrat 489 t ,06 2,8 Probebetrieb GWBS vom Eisbedeckung des OWK im RL Skado kein Austrag von NM 4, , Branntkalk (CaO) Kalksteinmehl (CaCO3) Weißkalkhydrat (Ca(OH)2) KB4,3-Wert ph-wert 13

14 Pufferung mit CO 2 14

15 Pufferung mit CO 2 Natürliche Seen besitzen einen Hydrogencarbonatpuffer Begasungsrahmen: Lichtenauer See Ziel: Herstellung eines Hydrogencarbonatpuffers in einem neutralen, schwach gepufferten Bergbaufolgesee unter Einsatz von CO 2 und Kalk Puffer Konsequenzen einer Pufferung Verlängerung der Nachhaltigkeit weniger Behandlungszyklen geringere Anlagenkosten, aber höhere Einsatzstoffkosten GSD-Anlage mit CO 2 : Scheibesee Pufferung ist sinnvoll 1) bei sehr starkem Säurezustrom, um auch im Winter unter Eis ein Absinken des ph-wertes zu vermeiden HDHC-Reaktor: Drehnaer See 2) bei sehr schwachem Säurezustrom, um mit einer einmaligen Behandlung bei einem See ohne weitere Behandlung für mehrere Jahre einen neutralen ph-wert zu gewährleisten. 15

16 Stand der Neutralisation / Fazit 16

17 Stand der Inlake-Neutralisation bei der LMBV Mitteldeutschland Lausitz 4 Seen durch Inlake-Verfahren neutralisiert langfristig für 4 Seen Nachsorge geplant 9 neutralisierte Seen in der Nachsorge 1 See in Initialneutralisationsphase Planung der Initialneutralisierung für weitere 6 Seen 3 Seen in Prüfung 17

18 Fazit Seeneutralisation der LMBV ist in dieser Dimension weltweit einmalig Erste Inlake-Neutralisation der LMBV mit Schiff basierte auf skandinavischer Technologie Inzwischen gibt es zahlreiche innovative Neu- und Weiterentwicklungen Maßgebende Weiterentwicklungen hat LMBV in PuD-Vorhaben selbst vorangetrieben Dadurch stehen unterschiedliche mobile und stationäre Techniken für die Neutralisation und Nachsorge von BFS zur Verfügung Durch Effizienzsteigerung und Wettbewerb kam es dabei zu deutlichen Kostenreduzierungen Der Werkzeugkasten für Inlake-Neutralisationen ist gefüllt Der LMBV stehen die geeigneten Werkzeuge für die anstehenden Maßnahmen zur Verfügung Trotzdem: Jeder See ist anders und es treten immer wieder neue Herausforderungen auf 18

19 Vielen Dank und Glückauf! Koschener Kanal / Senftenberger See 19