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Stand Februar 2012
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Projektblatt:
Reinigungsverfahren für bergbaubeeinflusste
Wässer
TP 04
Studie zu aktuellen Reinigungsverfahren (bis Ende 2011)
TP 09
Reinigungsverfahren sowie Bewertung und Selektion der Verfahren zu
Acid-Mine-Drainage (ab 2012)
TP 14
Wirtschaftlicher Maßnahmevergleich verschiedener Verfahren zur
Fassung, Ableitung und Reinigung von bergbaulich kontaminierten
Grundwässern (ab 2013)
Kurzeinschätzung der derzeitigen Situation in der Lausitz
Die Dimensionen der Großtagebaue in der Lausitz und in Mitteldeutschland führten zu einer
großräumigen Veränderung der natürlichen und kulturhistorischen entstandenen
Landschaftsgefüge. Die Folgen sind bedeutende stoff- und wasserhaushaltlichen Probleme
sowohl durch den aktiven Bergbau als auch durch den Sanierungsbergbau.
Die Regelungen der
EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL)
fordern die Herstellung eines
guten ökologischen Potenzials und chemischen Zustands der Oberflächengewässer und den
guten mengenmäßigen und chemischen Zustand beim Grundwasser bis 2015 bzw. bis 2027.
In den Braunkohlenbergbau(folge)landschaften treten jedoch verstärkt und langfristig
zustandsverschlechternde Konzentrationen in Grund- und Oberflächenwasserkörpern auf.
In Sachsen sind 5 % der
Fließgewässerkörper
(FWK) bergbaulich in ihrem ökologischen
als auch chemischen Zustand beeinflusst (60 von 617). Bezüglich des ökologischen
Zustandes haben 38 FWK einen schlechten Zustand, 17 FWK einen unbefriedigenden
Zustand und 5 FWK einen mäßigen Zustand. Bezüglich des chemischen Zustandes weisen
10 FWK einen mäßigen bis schlechten Zustand auf.
Entsprechend den Vorgaben der WRRL sind dafür die Parameter Arsen, Zink,
Organozinnverbindungen und Cadmium ausschlaggebend.
Bergbaufolgeseen
gelten nach WRRL als
künstliche Standgewässerkörper
(SWK). Nach
Abschluss der Flutung sollen in der Lausitz aus 17 ehemaligen Tagebauen 28
Bergbaufolgeseen mit einer Fläche 14 ha und einem Volumen von ca. 1.326 Mio. m³
entstehen. Davon sind 23 Seen > 50 ha und damit WRRL-relevant. Bergbaubedingte zu
betrachtende Schadstoffe sind hier der pH-Wert und die Basenkapazität (Puffervermögen),
Sulfat, Ammonium, Eisen und lokal auch Schwermetalle (v.a. Cd).

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Sulfat und Eisen
zählen derzeit bei den OWK (Fließ- und Standgewässer) nicht zu den
bewertungsrelevanten Parametern nach WRRL. Sie wirken sich jedoch durch ihre
Anwesenheit indirekt über die ökologischen Faktoren aus. Bei einem Eisengehalt > 3 mg/l
kommt es zur Ausfällung, die einen negativen Einfluss auf die Biozönose haben kann. Bei
Sulfatkonzentrationen > 240 mg/l entsteht weiterhin ein Gefahrenpotenzial in Bezug auf die
Trinkwassergewinnung über Uferfiltration im Flussgebiet der Spree.
Entsprechend der Voruntersuchungen wurden daher durch die zuständigen Behörden für
wesentliche Schadstoffe
Ausleitkriterien für das Seewasser in die Vorflut
festgelegt. U.a.
sind dies:
-
pH-Wert = 6 - 8
-
Sulfat < 450 mg/l
- Ammonium 1,5 mg/l
-
Eisen < 3 mg/l
In Sachsen gibt es weiterhin 70 Grundwasserkörper (GWK). Von
13 im Einflussbereich der
Bergbaufolgeseen befindlichen GWK
weisen 10 GWK einen schlechten und nur 3 GWK
einen guten Zustand auf. Ausschlaggebend für die Zuordnung sind die Parameter Sulfat,
Ammonium (9 GWK), Cadmium (3 GWK) und Nitrat (2 GWK). Aufgrund der räumlichen und
zeitlichen Dimension der Probleme in den Braunkohlefolgelandschaften der Lausitz und
Mitteldeutschlands wurden für die bergbaubeeinflussten Grundwasserkörper weniger strenge
Umweltziele für einen eigenständigen bergbaubedingten Eisen-Sulfat-Grundwasser-Typ
vorgeschlagen.
Begriff „Acid Mine Drainage
Als Acid Mine Drainage (AMD) werden saure Grubenwässer, saure Bergbauwässer, saure
Haldenwässer und saure Sickerwässer bezeichnet.
Sie stellen saure Wässer mit hohen Gehalten an gelösten
Schwermetallen
und
Sulfat-Ionen
dar, die aus
Erzlagerstätten,
Kohlenlagerstätten,
Bergwerken
(Minen) und
Bergbauhalden
ausfließen.
AMD entstehen durch eine komplexe Kopplung abiotischer und mikrobieller Oxidationen von
sulfidischen Mineralen.
Sulfid wird bei der Oxidation der Sulfidminerale zu
Sulfat
oxidiert, die Schwermetalle werden
als Ionen gelöst.
Der mikrobielle Anteil besteht in einer Oxidation von
Eisen(II)-Ionen
zu Eisen(III)-Ionen und
in der Oxidation von elementarem Schwefel und von Schwefelverbindungen zu
Schwefelsäure bzw. Sulfat durch spezielle
Bakterien
und
Archaeen.

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Um diesen Problemstellungen entgegenzuwirken, wurden in der Vergangenheit durch die mit
der Braunkohlenbergbausanierung von Bund und Länger beauftragte LMBV (Lausitzer und
Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft), aktive Bergbaufirmen der Region
(Vattenfall Europe Mining - VEM, Mitteldeutsche Braunkohlengesellschaft mbH - MIBRAG),
sächsische und brandenburgische Universitäten und Forschungseinrichtungen (TU Dresden,
HTW Dresden, BTU Cottbus, TU Bergakademie Freiberg, Grundwasserzentrum GWZ
Dresden, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Forschungsinstitut für
Bergbaufolgelandschaften e.V. Finsterwalde - FIB etc.), das Sächsische Landesamt für
Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), die Landesdirektionen Sachsens etc.
zahlreiche Untersuchungen durchgeführt bzw. beauftragt.
Dadurch ist ein großer
Wissenstand zum Thema der Reinigungsverfahren vorhanden.
Der Einsatz solcher Reinigungsverfahren ist prinzipiell möglich:
-
im Restsee selbst (inlake; Oberflächenwasser)
-
in der Kippe bzw. im anstehenden Tagebaubereich (insitu; Grund- und Sickerwaser)
-
im Einlauf bzw. Ablauf der Seen in die Vorflut (onsite; Oberflächenwasser)
Dabei können die Reinigungsverfahren nach verschiedenen Kriterien eingeteilt werden:
-
passive / aktive Verfahren
-
Vorsorge- / Nachsorge-Verfahren
- geotechnische, chemisch-physikalische, mikrobielle, elektrochemische Verfahren
-
Entwicklungsstand (Versuchsphase bis Stand der Technik)
Aufgrund der Ergebnisse und der Erfahrungen haben sich derzeit für die Lausitz folgende
Prioritäten ausgeprägt bzw. entwickelt:
- im aktiven Bergbau:
1. Vorsorgemaßnahmen im aktiven Bergbau (z.B. selektive Abraumverkippung,
Zwischenbegrünung, geotechnische Barrieren)
2. Betreiben von Grubenwasseraufbereitungsanlagen (GWRA) für gehobene
Sümpfungswasser des aktiven Bergbaus
- im Sanierungsbergbau:
3. gezielte und zügige Fremdflutung der Bergbaufolgeseen (Verdünnungseffekt,
Zeitminimierung des Bestehens der aeroben Zone im Boden bzw. in den Kippen
durch Beschleunigung des Grundwasserwiederanstiegs)
4. Bekalkung der Bergbaufolgeseen zur Stabilisierung des pH-Wertes und der
Basenkapazität, Konditionierungsmaßnahmen (CO
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-Eintrag, Kraftwerksaschen)
5. (Weiter-)Entwicklung von Pilot- und Demonstrationsprojekten als Einzellösungen

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Inhalte der Studien in VODAMIN
Der große Komplex der Sanierung von bergbaubeeinflussten Wässern (Sickerwasser,
Grundwasser, Oberflächenwässer der Bergbaufolgeseen, natürliche Vorflut) wird durch drei
Studien bearbeitet werden.
Diese drei Studien unterscheiden sich in wesentlichen Inhaltspunkten und sollen aufeinander
aufbauen.
TP 03 Studie zu aktuellen Reinigungsverfahren (bis Ende 2011)
- Schwerpunkt: relevante Parameter im Braunkohlenbergbau (pH-Wert, Versauerungs-
potenziale, Sulfat, Eisen, Ammonium)
- Recherche Stand der Wissenschaft und Technik (Laborversuche bis Pilotanlage und
derzeit gängige Praxis)
- Betreffend aller Bergbauwässer (Oberflächenwässer, Sickerwasser, Grundwässer,
Sümpfungswasser)
-
Weiterführende nationale und internationale Recherche
- Detaillierte Aussagen zur Verfahrenstechnologie und deren wissenschaftlichen
Grundlagen, Nachhaltigkeit
-
Erste Aussagen zur Wirtschaftlichkeit und Genehmigungsfähigkeit (wird in nachfolgenden
Studien konkretisiert)
TP 09 Reinigungsverfahren sowie Bewertung und Selektion der Verfahren zu Acid-
Mine-Drainage (ab 2012)
Da die Studie TP 09 auf die Ergebnisse von der vorherigen Studie TP 04 aufbauen soll,
stellen nachfolgende Inhalte erste Projektansätze dar. Sie können nach Vorlage der
Ergebnisse noch aktualisiert werden.
- Konkreter Bezug zu den Rahmenbedingungen der Lausitz (Geologie, Hydrogeologie,
Klima, Lagerstättenverhältnisse, Vorflut etc.)
- Schwerpunkt liegt auf „acid mine drainage“, d.h. im Rahmen des Projektes soll sich auf
Grund- und Sickerwässer (auch Grundwasserwiederanstieg – Exfiltrationsprozesse,
Kippengrundwasserleiter) konzentriert werden
-
Detaillierte Beschreibung der Verfahrenstechnologie, der Effizienz und der Nachhaltigkeit
relevanter und bereits praktisch umsetzbarer Verfahren (Best-practice Verfahren)
- Steckbriefkatalog von Wasserreinigungsverfahren für braunkohlenbergbaubeeinflusste
Grund- und Oberflächengewässer

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TP 14 Wirtschaftlicher Maßnahmevergleich verschiedener Verfahren zur Fassung,
Ableitung und Reinigung von bergbaulich kontaminierten Grundwässern (ab
2013)
Da die Studie TP 14 auf die Ergebnisse von den vorherigen Studien TP 04 und TP 09
aufbauen soll, stellen nachfolgende Inhalte erste Projektansätze dar. Sie können nach
Vorlage der Ergebnisse noch aktualisiert werden.
-
Alle Betrachtungen unter Beachtung der Region Lausitz
- Wirtschaftliche Analyse über zu erwartenden Schadenspotenziale durch
Grundwasserwiederanstieg und Schadstoffe in bergbaubeeinflussten Gewässern
(einschließlich pH)
-
Wirtschaftliche Betrachtungen zu den Verfahren, vor allem solcher Verfahren, die bereits
als Pilot- und Demonstrationsvorhaben gelaufen sind bzw. die mittlerweile Stand der
Technik sind
-
Kosten-Nutzen-Betrachtungen bzw. -Vergleich unter Beachtung obiger Aspekten
-
Auswertung unter Wahrung des Kosten-Nutzenprinzips der WRRL
-
Aussagen zur Genehmigungsfähigkeit, Behördendiskussion