Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Belastung von Oberfl\u00e4chen- und Grundwasser durch bergbauliche Aktivit\u00e4ten ist eines der gr\u00f6\u00dften
\nund kostspieligsten Umweltprobleme weltweit. Insbesondere die Oxidation sulfidischer Minerale f\u00fchrt zu
\neiner Freisetzung von Eisen, S\u00e4ure, Sulfat und assoziierten Metall(oid)en in sch\u00e4dlichen Konzentrationen
\n(sog. \u0084Acid Mine Drainage\u0093). Die sukzessive Neutralisation des Grubenwassers f\u00fchrt zur Ausf\u00e4llung
\nvon Eisenhydroxiden (sog. \u0084Verockerung\u0093) und damit zu einer verminderten Nutzbarkeit von Wasserressourcen
\nund einer vollst\u00e4ndigen Zerst\u00f6rung aquatischer \u00d6kosysteme. Ziel des F\u00f6rderprojektes war die
\nEinf\u00fchrung und Weiterentwicklung eines nachhaltigen und umweltfreundlichen Verfahrens f\u00fcr die Aufbereitung
\npH-neutralen Grubenwassers. Entscheidender Vorteil im Vergleich zur aktuellen Praxis ist dabei
\nder vollst\u00e4ndige Verzicht auf den dauerhaften Einsatz von Energie und Chemikalien, wodurch der \u00f6kologische
\nFu\u00dfabdruck bei der Nachsorge f\u00fcr bergbauliche Ewigkeitslasten deutlich verringert wird. Der Fokus
\nder Wasseraufbereitung liegt auf der nat\u00fcrlichen, physikalischen und biogeochemischen Immobilisierung
\ndes im Bergbau omnipr\u00e4senten Eisens. \u00dcbergeordnetes Ziel des Projektes war es insofern, durch
\nOptimierung und Einf\u00fchrung einer nachhaltigen Technologie in Deutschland einen Beitrag zu den umwelttechnischen
\nund sozio\u00f6konomischen Folgen des aktiven und nachsorgenden Bergbaus zu leisten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Zuge einer Pilotstudie wurden Prozesse und Mechanismen, die zur nat\u00fcrlichen Entfernung der Eisenfracht
\nbeitragen, erforscht und quantifiziert. Zu diesem Zweck wurde an einem geeigneten Standort mit
\nbergbautypischer Wasserchemie eine Pilotanlage installiert und hinsichtlich der ma\u00dfgeblichen Einflussfaktoren
\n\u00fcberwacht. Das innovative Konzept der Pilotanlage sah neben einem mehrstufigen Aufbau (Absetzbecken,
\nWetlands, Sedimentfilter) auch drei weitgehend identische, parallele Z\u00fcge vor, sodass durch
\ngezielte Variation des Volumenstroms bislang fehlende Vergleichsdaten gewonnen wurden. Die unter
\nrealen Bedingungen erhobenen Daten erlauben einen numerischen Bezug zwischen Prozesskinetik und
\nAnlagenbemessung. Parallel zur Pilotstudie wurden im Labor erg\u00e4nzende S\u00e4ulenversuche zur Untersuchung
\nund Parametrisierung der ma\u00dfgeblichen, nat\u00fcrlichen Mechanismen zur Entfernung der (partikul\u00e4ren)
\nEisenfracht durchgef\u00fchrt. Zwecks Vergleichbarkeit von Labor- und Felddaten wurden die Sedimentationsversuche
\nmit aus der o.a. Pilotanlage entnommenen Eisenhydroxiden durchgef\u00fchrt. Die Versuche
\ndienten dazu, das Zusammenspiel von Aggregierung und Sedimentation sowie v.a. auch die Limitierung
\nder nat\u00fcrlichen Entfernung der Eisenfracht in Absetzbecken zu erforschen und zu parametrisieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Mittels der Pilotanlage konnte die dauerhafte Leistungsf\u00e4higkeit und Betriebssicherheit des mehrstufigen
\npassiven Systems demonstriert werden. Die Ergebnisse des Pilotprojektes zeigen eine hervorragende
\nReinigungsleistung der mehrstufigen Anlage von fast 98%, was mit der am Projektstandort betriebenen,
\nkonventionellen Anlage vergleichbar ist. \u00dcber die gesamte Laufzeit der Pilotstudie wurde der standortspezifische,
\nstrenge Grenzwert f\u00fcr Eisen von 1 mg\/L unter realen Bedingungen durchg\u00e4ngig eingehalten
\nbzw. mit im Mittel 0,20(\u00b10,07) mg\/L im Ablauf sogar deutlich unterschritten. Neben Eisen wurden auch
\nabfiltrierbare Stoffe, Mangan und Ammonium sowie weitere Spurenstoffe (Arsen, Aluminium) zuverl\u00e4ssig
\nverringert. Somit konnte f\u00fcr das mehrstufige System der Nachweis f\u00fcr Eignung und Betriebssicherheit
\nerbracht werden. F\u00fcr sekund\u00e4re Schadstoffe wie Mangan und Ammonium konnte die Reinigungsleistung
\nim Vergleich zur konventionellen Anlage sogar deutlich verbessert werden. Aufbauend auf den umfangreichen
\nMonitoringdaten und Laborergebnissen wurde ein quantitatives Verst\u00e4ndnis der passiven Entfernung
\nvon Eisen aus neutralem Grubenwasser abgeleitet und damit der Grundstein f\u00fcr eine wissenschaftlich
\nfundierte Konzipierung und Bemessung passiv-biologischer Systeme gelegt. Dabei handelt es sich
\num eine im Bereich der Ingenieur\u00f6kologie typische, konservative Absch\u00e4tzung der erforderlichen Anlagengr\u00f6\u00dfe
\nbasierend auf sowohl empirischen Daten als auch daraus abgeleiteten Erkenntnissen der zugrundeliegenden
\nKinetik. Der Ansatz erlauben nunmehr eine ma\u00dfgeschneiderte Bemessung der einzelnen
\nAnlagenkomponenten auch bei geringen Konzentrationsniveaus und\/oder strengen Ablaufkriterien.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt wurden auf Fachtagungen pr\u00e4sentiert und
\nin einschl\u00e4gigen wissenschaftlichen Organen publiziert. F\u00fcr das Projekt wurde ein kompakter Abschlussbericht
\nerstellt, der einen \u00dcberblick \u00fcber die wesentlichen Ergebnisse und Erkenntnisse gibt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die vorliegend abgeleiteten qualitativen und quantitativen Erkenntnisse zur Konzipierung und Bemessung
\npassiver Systeme gehen deutlich \u00fcber den etablierten Stand der Technik hinaus. Dies gilt insbesondere
\nf\u00fcr (1.) gering belastete Grubenw\u00e4sser und (2.) die ma\u00dfgeschneiderte Bemessung mehrstufiger
\nSysteme auch f\u00fcr strenge Grenzwertniveaus im Bereich der Bergbaunachsorge. Die Vorteile ingenieur\u00f6kologischer,
\npassiver Technologien f\u00fcr Klima- und Ressourcenschutz sowie Kostenminimierung liegen
\nv.a. f\u00fcr moderate Schadstoff- und Volumenstr\u00f6me im Rahmen der langfristigen Nachsorge bergbaulicher
\nEwigkeitslasten auf der Hand und gewinnen f\u00fcr die nachhaltige Wasser-\/Gew\u00e4sserbewirtschaftung im
\nRahmen der WRRL massiv an Bedeutung. Das gr\u00f6\u00dfte Anwendungspotential ergibt sich naturgem\u00e4\u00df im
\ngro\u00dffl\u00e4chigen Braunkohletagebau, bei dem infolge des Kohleausstiegs f\u00fcr die kommenden Jahrzehnte
\nmit einem schnell wachsenden Nachsorgebedarf zu rechnen ist. Durch die steigenden Anforderungen an
\ndie chemische, biologische und \u00f6kologische Wasser- bzw. Gew\u00e4sserqualit\u00e4t im Rahmen der WRRL
\nergibt sich jedoch auch f\u00fcr Bergbaualtlasten mit hohem Emissionspotential in historischen Bergbauregionen
\nein zunehmender Handlungsbedarf. Durch passive Technologien kann insofern im Bereich der
\nlangfristigen Bergbaunachsorge eine wirksame Entlastung der \u00f6ffentlichen Hand erreicht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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