Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Trotz einer Vielzahl angebotener Verfahren zur Abwasserbehandlung und Altlastensanierung gibt es noch Bedarf an kosteng\u00fcnstigen, effizienten Verfahren zur Reinigung schwach belasteter W\u00e4sser. Bei Standorten im nichturbanen Bereich mit mangelnder bzw. fehlender Infrastruktur (z. B. Deponie- und Grubenw\u00e4sser, abgelegene Industriestandorte) k\u00f6nnen l\u00e4ngerfristig anfallende, m\u00e4\u00dfig bis schwach belastete W\u00e4sser vor ihrem Eintritt in die Vorflut bzw. ins Grundwasser meist nur mit unverh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig hohem Aufwand abgereinigt werden.
\nMit dem Projekt sollte eine Technologie entwickelt werden\u0082 mit der schwach kontaminierte W\u00e4sser vor ihrem Eintritt in die Vorflut auf effiziente Weise derart abgereinigt werden k\u00f6nnen, dass sie den wasserrechtlich geforderten Einleitwerten entsprechen. Dabei wurden nat\u00fcrliche Substanzen – Huminsande – erprobt, die \u00fcber g\u00fcnstige adsorptive Eigenschaften verf\u00fcgen und als passives Medium f\u00fcr den Durchfluss der belasteten W\u00e4sser ohne weitere Anspr\u00fcche an die Infrastruktur genutzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach umfassender Recherche zu verf\u00fcgbaren Vorkommen von Huminsanden in Deutschland wurden in der 1. Projektetappe umfangreiche Probennahmen durchgef\u00fchrt. Parallel dazu wurden reine Quarzsande und huminstoffreiche Substrate (z. B. aus Mooren) beprobt, um halbsynthetische regenerierbare Huminsande f\u00fcr vergleichende Untersuchungen herzustellen.
\nZur Bestimmung der maximalen Beladungskapazit\u00e4t wurden in der 2. Projektetappe an 10 ausgew\u00e4hlten Huminsandproben S\u00e4ulenversuche durchgef\u00fchrt. An beladenen Huminsanden wurde untersucht, inwieweit die sorbierten Stoffe vom Adsorbenten wieder abgetrennt werden k\u00f6nnen, um die Menge zu entsorgender R\u00fcckst\u00e4nde zu verringern.
\nF\u00fcr den im Ergebnis der Kolonnenversuche geeignetsten Huminsand war schlie\u00dflich ein Gro\u00dfversuch vorgesehen. In der 3. Projektetappe wurden zwei praxisnahe Gro\u00dftests durchgef\u00fchrt. In einem Altbergbaustollen bei Freiberg\/Sachsen wurde Grubenwasser durch eine Pilotanlage mit Huminsand geleitet. Ein weiterer Gro\u00dfversuch wurde mit einem Cadmium-kontaminierten Grundwasser von einem Altlasten-standort durchgef\u00fchrt.
\nAbschlie\u00dfend erfolgte eine umfassende Dokumentation, praxisbezogene und wissenschaftliche Auswertung der gewonnenen Prim\u00e4rdaten und die Bewertung der Versuchsergebnisse im Hinblick auf konkrete Anwendungsm\u00f6glichkeiten (Abschlussbericht).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Unter Huminsanden werden Sande mit fest am Korn haftenden Huminstoffen verstanden. Sie treten in Deutschland fast ausschlie\u00dflich im Zusammenhang mit Braunkohlevorkommen auf und stellen in Ab-baubetrieben ein bislang nicht verwertbares Nebengestein dar, dass bei der Kohlegewinnung verkippt wird. Geeignete Huminsandvorkommen in Deutschland existieren in der Niederrheinischen Bucht, im Subherzynen Becken und n\u00f6rdlichen Harzvorland, in der Leipziger Tieflandsbucht und in der Niederlausitz. Es wurden 39 repr\u00e4sentative Proben von 11 Standortbereichen entnommen. Nach einer Voruntersuchung wurden 10 Proben f\u00fcr S\u00e4ulenversuche mit schwermetallkontaminierten W\u00e4ssern ausgew\u00e4hlt.
\nBei allen 10 ausgew\u00e4hlten Proben konnte mit den S\u00e4ulenversuchen in der zweiten Projektetappe eine signifikante Abtrennwirkung hinsichtlich der Schwermetalle Pb, Cd, Cu, Ni, Zn sowie Ra nachgewiesen werden. Die besten Sorptionseigenschaften wiesen Huminsande aus dem Braunkohletagebau Cottbus-Nord (Brandenburg) und aus dem Tagebau Nochten (Sachsen) auf.
\nDie Rangfolge der sorbierten Metalle kann nach den vorliegenden Ergebnissen wie folgt aufgestellt werden: Pb = Cu > Zn > Ni > Cd >> Ra. Die maximale Beladung mit dem jeweiligen Metall ist von der Konzentration im Wasser abh\u00e4ngig.
\nAn beladenen Huminsanden wurde untersucht, inwieweit die sorbierten Stoffe vom Adsorbenten wieder abgetrennt werden k\u00f6nnen, um die Menge zu entsorgender R\u00fcckst\u00e4nde zu verringern. Im speziellen Fall konnten mit Salzs\u00e4ure zwischen 70 und 81 % der sorbierten Metallmengen wieder vom Huminsand abgel\u00f6st werden.
\nErste Kapazit\u00e4tstests an synthetisch hergestellten Huminsanden ergaben vergleichsweise schlechtere Sorptionseigenschaften als bei den nat\u00fcrlich vorkommenden.
\nIn der dritten Projektetappe wurde ein praxisnaher S\u00e4ulengro\u00dfversuch mit einem Cadmium-kontaminierten Grundwasser von einem Altlastenstandort durchgef\u00fchrt. W\u00e4hrend des 71t\u00e4gigen S\u00e4ulengro\u00dfversuches war kein Durchbruch des Cadmiums zu verzeichnen. Das im Wasser gel\u00f6ste Cadmium wurde vollst\u00e4ndig vom Huminsand adsorbiert. Das Grundwasser war ann\u00e4hernd pH-neutral.
\nBei einem weiteren Gro\u00dftest wurde in einem Altbergbaustollen bei Freiberg\/Sachsen Grubenwasser durch eine Pilotanlage mit Huminsand geleitet. Aufgrund der dominanten Zinkkonzentration im Grubenwasser lag die Beladung f\u00fcr Zink deutlich \u00fcber den Laborergebnissen, das gute Sorptionsverhalten war jedoch bereits nach wenigen Tagen ersch\u00f6pft. Der niedrige pH-Wert des Grubenwassers wirkte sich zudem negativ auf die Abtrennleistung aus.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse sind im dreib\u00e4ndigen Abschlussbericht dargestellt. Es ist vorgesehen, mit Fachvortr\u00e4gen und Publikationen die Ergebnisse der Fach\u00f6ffentlichkeit vorzustellen und damit potenzielle Interessenten f\u00fcr eine Anwendung zu gewinnen. Die JENA-GEOS\u00ae-Ingenieurb\u00fcro GmbH strebt an, die Ergebnisse des erfolgreichen Projektes unmittelbar zu verwerten.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Huminsande bewirken beim passiven Durchlauf gering schwermetallkontaminierter W\u00e4sser eine signifikante Abtrennung der Schadstoffe unter neutralen bis schwach sauren Bedingungen. Die Ergebnisse zeigen, dass Einsatzm\u00f6glichkeiten f\u00fcr Huminsande als wirksame Adsorbenten zwar eingeschr\u00e4nkt sind, geeignete Anwendungsf\u00e4lle aber \u0082akquiriert werden k\u00f6nnen.
\nIm Ergebnis der Untersuchungen werden f\u00fcr Huminsande Einsatzm\u00f6glichkeiten als F\u00fcllstoff in sorptionsreaktiven W\u00e4nden, als reaktive Trennschicht an der Gew\u00e4ssersohle von Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern, als Komponente von Multibarrieresystemen zur Basisabdichtung von Deponien, als Versatzmaterial wasserf\u00fchrender untert\u00e4giger offenl\u00e4ssiger Stollensysteme sowie allgemein zur Feinreinigung gering schwermetallbelasteter W\u00e4sser gesehen. Gute Sorptionsleistungen sind vor allem bei gering mineralisierten, neutralen bis schwach sauren W\u00e4ssern zu erwarten. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen m\u00fcssen jedoch einzelfallbezogen auf der Basis von Vorversuchen aufgestellt werden.
\nEine erste praktische Anwendung soll im Rahmen einer Altlastensanierung in S\u00fcdth\u00fcringen erfolgen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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