Die Salzabwasserversenkung im Werra- Fulda-Kaligebiet. Dr. Johann-Gerhard Fritsche, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

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1 Die Salzabwasserversenkung im Werra- Fulda-Kaligebiet Dr. Johann-Gerhard Fritsche, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

2 Inhalte Grundlagen und Zahlen zur Rückstandbeseitigung Geologische und hydrogeologische Voraussetzungen Ausbreitungsvorgänge Versenküberwachung Versenkung Werra-Kaligebiet Auswirkungen im Plattendolomit Auswirkungen im Buntsandstein Auswirkungen im Quartär Auswirkungen in Oberflächengewässern Diffuse Einträge Versenkung im Fulda-Kaligebiet (Neuhof)

3 Grundlagen Seit über 100 Jahren Kalisalzgewinnung im Gebiet östlich Bad Hersfeld / westlich Bad Salzungen Abbau ca. 700 m unter Tage in den beiden Kaliflözen "Hessen" und "Thüringen" Aufbereitung der Rohsalze im Werk Werra mit drei Standorten: Heringen (Wintershall), Philippsthal (Hattorf) in Hessen und Unterbreizbach in Thüringen, ca Arbeitsplätze Problem: Beseitigung flüssiger (Heißlöseverfahren) und fester Produktionsrückstände (ESTA, Flotation) Salzabwasser, Haldenwasser, Versenkung Direktabstoß und ihre Folgen Neuhof: Fuldaeinzugsgebiet, Wiederinbetriebnahme Aufbereitung mit Flotation und ESTA, fast nur trockene Rückstände. Problem: Haldenwasser

4 Zahlen zur Salzabwasserversenkung Werk Werra, flüssige und trockene Rückstände: seit 1925, 960 Mio. m³ kumulativ versenkt, davon in Hessen 720 Mio. m² Salzabwasseranfall 2005: 13,6 Mio. m³, davon 90% aus Produktion, Rest Halden davon Versenkung 2005: 6,4 Mio. m³ (Ha+Wi) und 1,09 Mio m³ (UB) ESTA seit 1976 (Wi) bzw (Ha) Aufhaldung ESTA-Rückstand, 2005: 10,5 Mio. t (entspr. 38,8 Mio. m² weniger Salzabwasser), kumulativ: ca. 280 Mio. t auf 2 Halden Spülversatz (UB, rnallititkuppen): 1,3 Mio. t Werk Neuhof, fast nur trockene Rückstände (Flotation + ESTA): Haldenwasserversenkung im Rotliegenden : 1,45 Mio. m³ Haldenwasserversenkung im Plattendolomit : 9,97 Mio. m³ Salzabwasseranfall 2005: 0,581 Mio. m³ Versenkung 2005: 0,57 Mio. m³, davon ca. 0,04 Mio. m³ flüssiger Rückstand Aufhaldung 2005: 2,4 Mio. t, kumulativ 96 Mio. t

5 Kaliabbau in Hessen Ausdehnung des Werra- Salinars mit den Kaliflözen Hessen (K1H) und Thüringen (K1Th)

6 Q so Stratigrafie Mächtigkeit (m) 0-3 Auenlehmdecke 0-50 Flußschotterund sande Oberer Buntsandstein (Röt) Hydrogeologische Kurzbeschreibung Grundwassergeringleiter Grundwasserleiter mit großer Permeabilität, unter Auenlehm gespannt Grundwassernichtleiter bis Grundwassergeringleiter Stratigrafie und Hydrostratigrafie im Fulda- Werra-Kaligebiet Porengrundwasserleiter sm ca. 240 Mittlerer Buntsandstein Grundwasserleiter mit wechselhafter Permeabilität, nur bei Überlagerung mit so gespannt su 360 Unterer Buntsandstein Grundwasserleiter mit grundwasserhemmenden Ton-/Sandstein-Wechselfolgen, überwiegend ungespannt Kluftgrundwasserleiter z Fulda-Folge. / 10 0* 3 23 Plattendolomit T2-T r, A1r, T1r A A A A 25 1γ K1H 1 β K1Th 1 α %&%& &%& ro A A A A !" #"!! $" #"! > 100Rotliegend '(") # (( V E R S E N K H O R I Z O N T '(*+!!!)$ $ Grundwassernichtleiter '((",- $ Karstgrundwasserleiter

7 Werra-Kaligebiet: Geologische Oberflächenkartierung Ausschnitt aus GÜK 300 Hessen Äußerer Salzhangbereich als hydraulische Barriere Geol. Abh. Hessen, Bd. 105, 1999

8 Geologischer Schnitt entlang des nördlichen Salzhangrandes, Werra-Kaligebiet Geol. Abh. Hessen, Bd. 105, 1999

9 Höhenlage der Oberfläche des Versenkhorizonts Plattendolomit (Bezug: NN) Druckbeeinflussung (gelb), Chemische Beeinflussung (blau)

10 Versenkstandorte und Versenkzeiten Geol. Abh. Hessen, Bd. 105, 1999

11 Faktoren für die Ausbreitung des Salzabwassers im Plattendolomit Geol. Abh. Hessen, Bd. 105, 1999

12 Ausbreitung des Salzabwassers im Plattendolomit Geol. Abh. Hessen, Bd. 105, 1999

13 Jahresmenge in Mio. m 3 /a Salzabwasserversenkung im Werra-Kaligebiet 1925 bis 2005 Hessen, Hattorf, 374,4 Mio m³ kumulativ Hessen, Eichhorst/Kleinensee/Bodesruh, 244,5 Mio m³ kumulativ Hessen, Heringen, 99,1 Mio m³ kumulativ Thüringen, Südteil, 198,6 Mio m³ kumulativ Thüringen, Nordteil u. Pufferspeicher ,66 Mio m³ kumulativ

14 Prozentuale Zusammensetzung der Salzabwässer, Werk Werra 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 20% 40% 20% 0% K 0% Hattorf Wintershall 100% SO 4 80% 60% 40% 20% 0% K 100% SO 4 80% 60% 40% 20% 0%

15 SO4 Tbo Geisbachtal HCO3 K SO4 Vitalisbrunnen HCO3 K Tbo 1964/65 SO4 K Quelle Rothenkirchen HCO3 K Tbo Petersberg (SW) SO4 HCO3 K SO4 Tbo Fischbach 2 H CO3 K SO4 Tbo Reckrod 1 HCO3 K M g SO4 Tbo Meckbach HCO3 K SO4 Tbo Obersuhl 2 HCO3 K Rotenburg Bebra 488 Tbr Obersuhl 2 Ronshausen 412 Tbo Tbr Ronshausen Ronshausen SO4 HCO3 K Versenkgebiet Eichhorst Fulda -----> 391 Tbr Meckbach 392 Tbo Tbr Friedewald 2 2 SO4 HCO3 K Oberirdische Wasserscheide Werra-Fulda Werra-Kaligebiet: Tbr Geisbachtal 82 Tbr Vitalisbrunnen Bad Hersfeld 362 Tbr 1964/65 SO4 HCO3 Haune -----> 395 Tbr Sieglos 1 Tbo Sieglos 1 HCO3 K SO4 394 Tbr Petersberg 278 Quelle Breitzbachsmühle Breitzbachsmühle (Staubrett) SO4 HCO3 K Quelle 485 Tbr Fischbach Tbo Tbr Weisenborn 2 2 SO4 HCO3 K Schenklengsfeld 399 Tbr Tbo Wehrshausen 1 1 SO4 HCO3 K Werra -----> Versenkgebiet Hattorf 400 Tbr Tbo Hattorf IV IV SO4 K Grundwasserbeschaffenheit im Plattendolomit (% mmol(eq)) Tbr Arzell 1 Tbo Arzell SO4 HCO3 K 491 Tbr Reckrod Tbr Tbo Reckrod 2 2 HCO3 K SO4 430 Tbo Tbr Ufhausen 1 1 SO4 HCO3 K m 32 Quelle Rothenkirchen Legende: HCO 3 K Gesamtlösungsinhalt (mg/l) entsprechend Kreisdurchmesser mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l SO mg/l mg/l mg/l > mg/l Kreiseinteilung: Prozentualer Anteil der Ionenäquivalente (mmol(eq)%)

16 Hydrochemische und hydrodynamische Beeinflussung im Plattendolomit durch die Salzabwasserversenkung BAD HERSFELD Heringen Salzhang Versenkgebiet Grundwassermessstelle im Plattendolomit Mischungs- und Verdrängungszone Grenze der hydrodynamischen Beeinflussung Fließrichtung des Salzabwassers Merkers Treischfeld- Schwelle keine oder geringe Salzablagerung / Eiterfelder Mulde km

17 Vergleich natürlicher und durch die Versenkung beeinflusster Stoffkonzentrationen im Versenkhorizont Plattendolomit Geol. Abh. Hessen, Bd. 105, 1999

18 Probleme Werra-Kaligebiet Derzeitiger Anfall von Salzabwasser Hessen (Werra): ca. 11,5 Mio. m³/a Thüringen: ca. 2,5 Mio. m³/a Gesamt: ca. 14,0 Mio. m³/a Trotz weitgehender Abdichtung des Versenkhorizonts örtlich Aufstieg von verdrängtem Formationswasser (30 g/l) und von Salzabwasser (350 g/l) an Schwächezonen in Buntsandstein und Quartär Anfall von versalzenem Haldenwasser Versalzung der Werra über direkten Abstoß und über diffuse Einträge aus dem Plattendolomit (Werragebiet)

19 Bisherige Maßnahmen Einführung trockene Aufbereitung (ESTA) Halden seit 2000 Einhaltung des über die Chloridkonzentrationen bei Niedrigwasser durch diffuse Einträge bedingten Grenzwerts von mg/l Chlorid, 90 d GH, in Werra durch Einleitsteuerung für Verbundwerk Werra und durch Spülversatz Unterbreizbach Reduzierung Versenkmenge, Reduzierung Salzfracht um 80% Untergrundabdichtung der Haldenerweiterungsflächen in Kern- und Mantelzone

20 Höhenlage des Plattendolomits unter Gelände - Salzwasseraufstiegszonen Bebra Salzhang Werra --> Bad Hersfeld Heringen Hersfelder Graben <-- Solz Haune --> Fulda ---> Ulster -->

21 Entwicklung der diffusen Einträge in Tiefenort und Widdershausen

22 &4 2 &3 2 & / Versenkung Diffuse Einträge W iddershausen - Gerstungen &6 /6 &6 7 & &6 7. &6 7 8 &6 7 7 &6 7 6 &6 5 & &6 5. &6 5 8 &6 5 7 &6 5 6 &6 6 & &6 6. &6 6 8 &6 6 7 & & Chloridfracht, kg/s

23 Maximale und mittlere Chloridkonzentrationen, Werra bei Gerstungen

24 Chloridkonzentrationen und Abfluss, Werra bei Gerstungen

25 Diffuse Einträge im Jahr

26 Einfluss der Versenkmenge im Plattendolomit auf Grundwasseroberfläche und Beschaffenheit im quartären Porengrundwasserleiter der Werratalaue 2 1 4, ,0 0 G O K : 2 1 2, 8 1 m ü. N N m ü. NN 2 1 2,0 0 Grundwasserspiegel 2 1 1, C a, M g, S O 4, m g /l C l, m g /l C a lc iu m M a g n e s iu m S u lfa t C h lo rid Grundwasserbeschaffenheit

27 Entwicklung der Chloridkonzentrationen in der Werratalaue Quelle: K + S Aktiengesellschaft, Dez

28 K,,, SO Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit in der Quelle Breitzbachsmühle (Nr. 278 Staubrett) Kalium mg/l lcium mg/l Magnesium mg/l Sulfat mg/l Chlorid mg/l Chlorid ,90 0,80 Chloridtransport kg/s 0,70 0,60 0,50 0,40 0,

29 Salzabwasserversenkung im Fulda-Kaligebiet (Neuhof) Geologische Übersichtskarte (GÜK 200)

30 Versenkgebiet Neuhof: Geologischer Schnitt SW - NE

31 Versenkgebiet Neuhof: Hohlraumermittlung im Plattendolomit 2003, Bohrergebnisse

32 Zusammenfassung Versenksituation Neuhof 2007 Hohlraumbilanz HLUG 2003: 17,33 Mio. m³, verbleibend: 9,03 Mio. m³ ch Versenkung 2003 bis 2007 verbleibend: 6,7 Mio. m³ ch lokaler Beeinflussung des tiefen unteren Buntsandsteins an drei Versenkbohrungen verbleibend: max. 2 Mio. m³ Entsorgungsalternative muss kurzfristig gefunden werden!

33 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!