image
image
image
image
image
image
image
image
Stručné shrnutí výsledků
dílčího projektu v rámci
projektu Vita-Min
Rešerše a ekonomičnost
(mikro-)
biologických postupů na čištění
vodních útvarů
vzniklých v
důsledku báňské činnosti (dílčí
projekt 1.9)
2018

image
image
image
image
image
image
image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 1
Podzemní vodní útvar:
objem podzemních vod ve zvodnělé vrstvě
nebo vrstvách (podle Rámcové směrnice o vodách EU)
Povrchový vodní útvar:
samostatný a významný prvek povrchové
vody- jezero, nádrž, tok, řeka nebo kanál nebo jejich část (podle
Rámcové směrnice o vodách EU)
(Mikro-)biologické postupy
zahrnují všechny postupy, jejichž
stěžejní proces spočívá v cíleném využívání (mikro-)biologických
procesů látkové výměny a/nebo jejich účinků.
Úvod, kontext
a vytčený cíl
Rámcová směrnice o vodách EU požaduje dobrý ekologický a chemický stav vody
ve všech podzemních a povrchových vodních útvarech nejpozději do roku 2027.
Alternativně je možno odvodit jiné cíle obhospodařování (další prodloužení lhůty
z důvodu
přirozených
podmínek
nebo
méně
přísné
cíle
v oblasti
obhospodařování). V každém případě bude potřeba do roku 2027 realizovat na
vodních tocích veškerá vhodná a přiměřená opatření. Zhruba 20% vodních
útvarů v Sasku je však ovlivněna báňskou činností, tedy těžbou rud a uhlí.
Ze značného počtu opatření určených ke zlepšení kvality vody je jednou z
možností uplatnění čistících postupů. Výběr postupů na čištění vody závisí na
různých faktorech, kterými jsou například spektrum škodlivých látek,
koncentrace látek, místní poměry, finanční prostředky apod. V uplynulých letech
se využití (mikro-) biologických postupů zvyšovalo. K dispozici je však jen málo
podkladů, tyto jsou neúplné a neposkytují dostatek informací o nákladech,
výkonnosti, trvalé udržitelnosti a dalších znacích (mikro-) biologických postupů,
které byly podrobeny kritické diskusi speciálně s ohledem na jejich využití
v Sasku.
Cílem studie tedy bylo objasnění vhodnosti a limitů (mikro-) biologických čistících
postupů pro saské podzemní a povrchové vodní útvary ovlivněné báňskou
činností. Vedle technických mezních podmínek by měly být prošetřeny především
také ekonomické aspekty. Následně bylo použití mikrobiologických čistících
postupů příkladně zkoncipováno pro jeden povrchový a jeden podzemní vodní
útvar.

image
image
image
image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 2
Norma jakosti životního prostředí:
Koncentrace konkrétní
škodliviny / skupiny škodlivin, která ve vodních útvarech (voda,
sediment, biota) nesmí být překročena.
Metodika
Z velkého počtu saských podzemních a nadzemních vodních útvarů byly
vyselektovány vodní útvary ovlivněné báňskou činností. Tyto vodní útvary byly
charakterizovány na základě jejich dlouholeté zátěžové situaci (1990/2000 –
2017) na základě působení škodlivin relevantních pro danou báňskou oblast.
Intenzita zatížení daného vodního útvaru byla hodnocena na základě míry
překročení Normy jakosti životního prostředí. Vycházeje z těchto vlastností, bylo
se zohledněním určitých kritérií čistících postupů, především stavu redox, možno
vytvořit zátěžové skupiny. Po rešerši a ověření vhodných (mikro-) biologických
čistících postupů byly tyto přiřazeny jednotlivým skupinám zátěží. Toto přiřazení
má dotčeným pomoci rychleji najít vhodný postup z množiny disponibilních
čistících postupů pro danou zátěžovou situaci. Obrázek 1 přehledně znázorňuje
jednotlivé kroky přístupu k problematice. Při sanaci vodních útvarů jsou
rozhodujícím faktorem náklady, (mikro-) biologické postupy tedy byly hodnoceny
z hlediska nákladů, které je třeba vynaložit. To bylo z důvodu relativně nízkého
počtu aplikačních případů obtížné a zčásti nebylo možné je přesně kvantifikovat.
Závěrem byly představeny čistící postupy použitelné pro ošetření podzemních a
povrchových vodních útvarů zatížených kadmiem a arsenem.

image
image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 3
Obrázek 1: Jednotlivé kroky metody přístupu
Výsledky a diskuse
Z provedeného průzkumu vyplývá 122 povrchových a 24 podzemních vodních
útvarů ovlivněných báňskou činností, které byly dále zkoumány. Obrázek 2
znázorňuje výsledky výše představené metodiky pro analýzu podzemních
vodních útvarů v Sasku. Barevně jsou znázorněny skupiny znečištěné stejnou
látkou. Zřetelně lze rozeznat regionální rozdíly a rozdíly podmíněné báňskou
činností. Jak se dalo předpokládat, podzemní vodní útvary v hnědouhelných
regionech Lužice a Lipska jsou znečištěné především sírany. V regionech se
středně vysokými pohořími způsobují znečištění především kovy, zvláště
kadmium. Tabulka 1 znázorňuje přehled míry (stupně) překročení pro každý
podzemní vodní útvar a relevantní látku v jednotlivých skupinách zátěží
(znázorněno barevně).

image
image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 4
Obrázek 2: Skupiny zátěží vodních útvarů ovlivněných báňskou činností (GWK) podle
překročení hodnot Normy jakosti životního prostředí
Tabulka 1: Skupiny zátěží vodních útvarů (GWK) podle míry (stupně) překročení mezních
hodnot Směrnice o ochraně podzemních vod pro škodliviny podmíněné báňskou činností
GWK
Komponenty
As
Pb
Cd
SO4
UQN
10 μg/L
10 μg/L
0.5 μg/L
250 mg/L
DESN_SAL GW 052
Großraum Leipzig
2
DEST_SAL GW 022
Hallesche/Koethener Moränenl.
2
DESN_SAL GW 058
Eulagebiet
1
1,5
DESN_SE 1-1
Hoyerswerda
1
10
3
DESN_VM 1-1
Lober-Leine
1
3
3
DESN_ZM 1-2
Aue-Schlema
2
3
DESN_SAL GW 060
Parthegebiet
3
1,5
DESN_SP 3-1
Lohsa-Nochten
1
3
3
DESN_SAL GW 059
Weisselsterbecken
2
10
10
DEBB_SE 4-1
Schwarze Elster
3
10
10
DESN_VM 2-2
Strengbach
2
5
5
DESN_FM 1
Obere Freiberger Mulde
3
10
100
2
DESN_ZM 1-1
Zwickau
5
10
3
DESN_FM 4-3
Obere Zschopau
5
5
DESN_EL 1-9
Weisseritz
2
3
3
DESN_ZM 1-3
Schwarzwasser
1,5
5
DESN_FM 4-2
Mittlere Zschopau
5
DESN_FM 3-2
Obere Floeha
3
DESN_SP 2-1
Niesky
1
3
1
DESN_ZM 3-2
Chemnitz-1
3
1
DESN_EL 1-1+2
Elbe
2
1,5
1
DESN_EL 2-4
Jahna
1

image
image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 5
DESN_ZM 1-4
Eibenstock
1
1
DETH_SAL GW 054
Ronneburger Horst
Obdobný obrázek, ale v menším (lokálním) měřítku, vzniká také pro povrchové
vodní útvary, jak je možno vidět na obrázku 3. Z důvodu lokálního rozsahu a
diferencovanosti zátěží vyplynulo více než 50 skupin zátěží. Z toho důvodu byly
látky s obdobnými dominujícími cestami (způsoby) imobilizace shrnuty do
jednoho celku. Vyplývá z toho skupina kovů, sestávající z kadmia, mědi, niklu,
olova a zinku. Nejvýznamnější překročení vykazuje kadmium. Výsledkem je
jedenáct skupin zátěží pro povrchové vodní útvary. Se sírany se setkáváme
především v hnědouhelných revírech, zátěž ve formě arsenu nacházíme zvláště
v povodí řeky Muldy, kde probíhala těžba rud. V tabulce 2 jsou povrchové vodní
útvary jmenovitě přiřazeny zátěžovým skupinám.
Obrázek 3: Skupiny zátěží v povrchových vodních útvarech ovlivněných těžbou (OWK)

image
image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 6
Tabulka 2: Skupiny zátěží pro povrchové vodní útvary (OWK) dle škodlivin
OWK-
Skupina zátěží
Počet
OWK
ve skupině
OWK
As-Fe-Me
7
Schwarzwasser-1 | Schwarzwasser-2 | Oswaldbach | Münzbach-1 | Schwarze
Pockau-1a | Plohnbach | Rokotschingraben
As-Fe-SO4-Me
15
Triebisch-2 | Schleichgraben | Mulde-4 | Mulde-6 | Mulde-7 | Freiberger
Mulde-3 | Freiberger Mulde-4 | Münzbach-2 | Graben aus Tiefensee | Lober-3 |
Lober-Leine-Kanal | Sprödaer Bach | Eula-4 | Spree-4 | Kleine Spree-2
As-Me
24
Fleißenbach | Zwota | Weißeritz-2 | Triebisch-1 | Mulde-2 | Mulde-3 | Kleine
Pyra | Bockauer Dorfbach | Zschorlaubach | Schlema | Zwönitz-1 |
Gornsdorfer Bach | Freiberger Mulde-2 | Freiberger Mulde-5 |
Kleinwaltersdorfer Bach | Sohrbach | Zschopau-1 | Zschopau-2 | Sehma |
Pöhla-1 | Jöhstädter Schwarzwasser | Wilisch | Seiffener Bach | Schwarze
Pockau-1b
As-SO4-Me
4
Weißeritz-3b | Mulde-5 | Marienthaler Bach | Hegebach
Fe
1
Weigersdorfer Fließ-2
Fe-Me
4
Brunndöbra | Große Bockau | Zwönitz-2 | Rote Pockau
Fe-SO4
4
Leine-2 | Schadebach-2 | Pösgraben | Weißer Schöps-4
Fe-SO4-Me
28
Wiederitz | Schwarze Elster-4 | Vincenzgraben | Kohlbach | Große Striegis-1 |
Strengebach | Weiße Elster-11 | Weiße Elster-8 | Weiße Elster-9 | Schnauder-1 |
Profener Elstermühlgraben | Pleiße-4a | Pleiße-4b | Wyhra-2 | Bürschgraben |
Saubach | Fipper | Kleine Pleiße Markkleeberg | Neue Luppe | Neugraben |
Raklitza | Struga-1 | Struga-2 | Lausitzer Neiße-6 | Pließnitz-2 | Gaule |
Legnitzka | Braunsteichgraben
SO4
2
Strengbach | Strickgraben
SO4-Me
16
Lotzebach | Lockwitzbach | Reinsdorfer Bach | Planitzbach | Lungwitzbach-1
| Lungwitzbach-2 | Rödlitzbach | Jahnsbach | Lober-2 | Rohrgraben |
Gienickenbach | Triebel | Krebsgraben | Göselbach-2 | Floßgraben |
Zschampert
Me
17
Krippenbach | Biela | Cunnersdorfer Bach | Colmnitzbach | Rodelandbach |
Erbisdorfer Wasser | Geyerbach | Greifenbach-1 | Greifenbach-2 | Haselbach |
Hüttenbach | Rungstockbach | Schwarze Pockau-2 | Schlettenbach | Trieb-1 |
Rabenbach | Göltzsch-1
V příštím kroku byl vytvořen přehled o aktuálním stavu techniky (mikro-)
biologických čistících postupů včetně ověření jejich vhodnosti pro využití v praxi
v Sasku a jejich ekonomičnosti. Postupy použitelné v Sasku byly stručně popsány
v rámci charakteristik (Shrnutí). Následující čistící postupy jsou adekvátně
škodlivinám potenciálně použitelné v saských vodních útvarech:
Aerobní zkonstruované mokřady
Anaerobní zkonstruované mokřady
Reaktivní bariéry in-situ
Reakční zóny in-situ (heterotrofní redukce síranů)
Technický reaktor – autotrofní redukce síranů
Technický reaktor – heterotrofní redukce síranů
Technický reaktor – postup na bázi Oxyhydroxysulfátu (Schwertmannit)
Aktuálně v Sasku není v provozu žádné úředně schválené biologické zařízení na
čištění vody znečištěné báňskoumi aktivitami. Všechna známá zařízení
nepřekonala stupeň pilotního zařízení a neplánuje se postup technologie až do
měřítka použití (uplatnění v praxi). V rámci rešerše bylo možno ověřit detailní
údaje o nákladech postupů jen pro několik málo zařízení. Obsažené informace
téměř nebyly srovnatelné.

image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 7
Provedené přiřazení vhodnosti postupů pro specifické podmínky vodních útvarů
neposkytuje všeobecně platné tvrzení o tom, že postup na konkrétním stanovišti
vodního útvaru může dosáhnout žádaného čistícího výkonu. Vždy je nutné
nejprve provést detailní posouzení konkrétního jednotlivého případu. Tabulky 3 a
4 obsahují odhad vhodnosti postupů pro dané skupiny zátěží (znečištění) pro
podzemní a povrchové vodní útvary.
Tabulka 3: Principiálně vhodné (mikro-)biologické postupy pro příslušné situace zátěží
v podzemních vodních útvarech (GWK)
Podzemní vodní útvary: Přiřazení skupin zátěží – postupů
Synopse hodnocení postupů pro vlastnosti skupin zátěží v podzemních vodních útvarech (GWK)
Počet podzem.vod. útvarů
Skupina zátěží
(podskupina)
Reaktivní bariéry
in-situ
Reakční zóny in-
situ
Reaktory
Autotrofní redukce
síranů
Reaktory
Heterotrofní
redukce síranů
Reaktory na bázi
Oxyhydroxysulfátu
3
Sulfát
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
2
Sulfát – Cadmium
(anoxie)
+
+
o
T limitující
o
T limitující
O
Event.příliš málo
Fe, pH vysoké
3
Sulfát – Cadmium
(aerobní)
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
2
Sulfát – Cadmium – olovo
(zčásti anoxie)
+
olovo?
+
olovo?
o
T limitující
olovo?
o
T limitující
olovo?
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
1
Sulfát – Cadmium – olovo
(aerobní)
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
olovo?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
olovo?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
olovo?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
olovo?
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
1
Cadmium dominuje
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
Cd, Pb?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
Cd, Pb?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
Cd, Pb?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
Cd, Pb?
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
3
Cadmium – Arsen
(zčásti olovo, Sulfát)
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
Arsen?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
4
Cadmium
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
2
Arsen
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
Arsen?
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
o
O
2
, NO
3
působí
rušivě
T limitující
-
Příliš málo Fe
pH příliš vysoké
Symboly: „°“ vhodný za určitých podmínek; „?“ Čistící výkon není známý; „-“ nevhodný; „+“ vhodný; „T“ -
Teplota

image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 8
Tabulka 4: Principiálně vhodné (mikro-)biologické postupy pro příslušné situace zátěží
v povrchových vodních útvarech (OWK)
Povrchové vodní útvary: Přiřazení skupin zátěží – postupů
Synopse hodnocení postupů pro vlastnosti skupin zátěží v povrchových vodních útvarech
Počet
Skupina zátěží
(podskupina)
aerobní
zkonstruované
mokřady
anaerobní
zkonstruované
mokřady
Reaktory
Autotrofní redukce
síranů
Reaktory
Heterotrofní
redukce síranů
Reaktory na bázi
Oxyhydroxysulfátu
7
Arsen – železo – kovy
+
o
SO
4
příliš nízké
-
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
naplaveniny?
-
příliš nízké Fe
pH příliš vysoké
15
Arsen – železo – Sulfát – kovy
-
Žádné čištění síranů
+
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
-
příliš nízké Fe
pH příliš vysoké
24
Arsen – kovy
o
Fe příliš nízké
o
SO
4
příliš nízké
-
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
naplaveniny?
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
4
Arsen – Sulfát – kovy
o
Fe příliš nízké
+
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
1
železo
+
o
SO
4
příliš nízké
-
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
o
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
4
železo – kovy
+
o
SO
4
příliš nízké
-
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
naplaveniny?
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
4
železo – Sulfát
-
Žádné čištění síranů
+
o
O
2
působí rušivě
o
O
2
působí rušivě
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
24
železo – Sulfát – kovy
-
Žádné čištění síranů
+
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
17
kovy
o
Fe příliš nízké
o
SO
4
příliš nízké
-
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
o
O
2
působí rušivě
SO
4
příliš nízké
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
2
Sulfát
-
Žádné čištění síranů
+
o
O
2
působí rušivě
o
O
2
působí rušivě
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
16
Sulfát – kovy
-
Žádné čištění síranů
+
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
o
O
2
působí rušivě
naplaveniny?
-
příliš málo Fe
pH příliš vysoké
Symboly: „°“ vhodný za určitých podmínek; „?“ Čistící výkon není známý; „-“ nevhodný; „+“ vhodný

image
image
image
Rešerše a ekonomičnost (mikro-) biologických postupů na čištění vodních útvarů
vzniklých v důsledku báňské činnosti (dílčí projekt 1.9)
Seite 9
Shrnutí a výhled
Výchozím bodem studie jsou znečištění vody v Sasku vyvolaná báňskou činností
a požadavek na dobrou kvalitu vody podle Rámcové směrnice o vodách. Spodní a
povrchové vody byly vystaveny dlouholeté zátěži a nyní byla provedena analýza
situace a bylo možné začít zjišťovat vhodné čistící postupy a otestovat jejich
použitelnost v Sasku.
Zátěže (znečištění) vodních útvarů jsou charakteristické po těžbě hnědého uhlí
na severu a po těžbě rud v regionech se středně vysokým pohořím. Tomu
odpovídá situace, kdy 24 podzemních vodních útvarů ovlivněných těžbou a 122
povrchových vodních útvarů je znečištěno především kadmiem, arsenem a
sírany.
Sedm postupů vhodných pro použití v Sasku bylo specifikováno pomocí zátěžové
situace dvou území a byla hodnocena jejich ekonomičnost pro konkrétní případy
použití. Z toho bylo možno vyvodit následující tvrzení:
Postupy spočívající na mikrobiálním principu jsou vhodné jen pro lokální
využití a ošetření proudění s malým objemem.
Z důvodu nízké míry látkové obměny je třeba počítat s potřebou velkých
ploch.
Vylučování (neodbouratelných) metaloidů z vodní fáze vždy produkuje
také geologická tělesa, sedimenty nebo kaly obohacené o vyloučené látky,
pro které je třeba najít možné zhodnocení, využití nebo zneškodnění.
Použitím zmíněných postupů nelze per se počítat se snížením náročnosti
jejich zajištění a provozních nákladů.
Na základě těchto konstatování se využití (mikro-)biologických postupů pro silně
znečištěná a plošně rozsáhlá území resp. pro území se značným odtokem
v současné době jeví neekonomické.

Impressum
Vydavatel:
Tento dokument byl vytvořen v rámci realizace projektu Vita-Min.
Projekt Vita-Min byl podpořen z prostředků evropského Fondu pro
regionální rozvoj v rámci Programu spolupráce SN-CZ 2014-2020.
Partnery projektu jsou Sächsisches Landesamt für Umwelt,
Landwirtschaft und Geologie / Saský úřad ŽP, zemědělství a ekologii
(Leadpartner), město Oelsnitz/Erzgeb. a Ústecký kraj.
V případě otázek a informací k tomuto dílčímu projektu kontaktujte:
Kontaktní osoba
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Kontaktní osoba: Paní Kathleen Lünich
Telefon: + 49 351 88928 4420
E-mail:
Kathleen.Luenich@smul.sachsen.de
Zpracovatel:
Výsledky tohoto dílčího projektu zpracovala v rámci zakázky pro
LfULG firma Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V. (DGFZ
e.V.).
Fotografie na titulní straně:
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
(2018): Vodní útvar v blízkosti rašeliniště Dubringer Moor znečištěný
vlivem důlní činnosti
Redakční uzávěrka:
22.03.2019
Další informace najdete na
www.vitamin-projekt.eu