Projekt 04600/01

Sanierung saurer Bergbauabwässer aus Altablagerungen des Schieferbergbaus

Projektträger

Landratsamt Saale-Orla-Kreis
Oschitzer Str. 4
07907 SchleizZielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Belastung von Oberfl√§chen- und Grundwasser durch Sickerwasser aus Bergbauhalden ist eine generelle Begleit- und Folgeerscheinung des Bergbaus. Auch in den Halden des Th√ľringer Schieferbergbaus f√ľhren Prozesse der Verwitterung von Pyrit zur Bildung von Schwefels√§ure, welche die im Schiefer enthaltenen Mineralien auslaugt und so die Mobilisierung von Aluminium und einigen Spurenelementen (Mn, Cu, Ni, Zn) bewirken. Da die Verkn√ľpfung zwischen chemischer Reaktion der Pyritverwitterung, dem geochemischen Milieu in der Halde sowie deren Umfeld und den hydrologischen Verh√§ltnissen eine entscheidende Voraussetzung f√ľr die Ableitung sinnvoller Handlungsschritte ist, sollte am Beispiel dieser Bergehalden das Ausma√ü der Gew√§sserbelastung ermittelt, die Transportmechanismen von Aluminium und Sulfat aus den Halden ins Grund- und Oberfl√§chenwasser untersucht und M√∂glichkeiten zur naturnahen Behandlung nicht vermeidbarer Sickerw√§sser getestet werden. Vorrangiges Ziel des Projektes war es, die wissenschaftlichen Grundlagen f√ľr die Sanierung solcher Halden und der betroffenen Flie√ügew√§sser zu erarbeiten. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der ersten Phase wurden das Ausma√ü der Gew√§sserbelastung ermittelt, eine mineralogische und petrographische Charakterisierung des Haldengesteins durchgef√ľhrt und die Entstehungsmechanismen der sauren Haldensickerw√§sser untersucht. In der zweiten Projektphase wurde die Stoffdynamik im Abstrom einer Schieferhalde bei verschiedenen hydrologischen Situationen (Trockenperiode, Starkniederschlag, Schneeschmelze) an Hand von Wasser- und Stoffbilanzen sowie durch Markierungsversuche und durch Untersuchung der in den B√§chen ausfallenden aluminiumhaltigen Pr√§zipitate ermittelt. Parallel dazu wurden die M√∂glichkeiten zur naturnahen Behandlung nicht vermeidbarer Haldensickerw√§sser untersucht und im Ergebnis von Laborversuchen eine Freilandversuchsanlge zur Teilstrombehandlung von 1,5 m¬≥/h Haldensickerwasser errichtet und unter Feldbedingungen getestet. Ergebnisse und Diskussion Die Beeintr√§chtigung der Flie√ügew√§sser im Schieferabbaugebiet um Lehesten erfolgt vor allem durch die Absenkung des pH-Wertes und durch Aluminium, welches zun√§chst noch √ľberwiegend im Wasser gel√∂st vorliegt, aber bei Ansteigen des pH-Wertes als Aluminiumhydroxid und Aluminiumhydroxosulfat ausf√§llt. Die F√§llungsprodukte verursachen eine Belagbildung im Bachbett, die zu einer Blockierung des Lebensraumes f√ľr Makroinvertebraten f√ľhrt, so da√ü es in den betroffenen Bachabschnitten zu einer biologischen Ver√∂dung des Gew√§ssers kommt. Die Auswaschung saurer Verwitterungsprodukte der Sulfidoxidation aus den Schieferhalden wird gesteuert durch die hydrologisch-klimatischen Randbedingungen im Zusammenhang mit den standortspezifischen hydraulischen und geochemischen Haldeneigenschaften. Die Dauer der Trockenperiode zwischen Niederschl√§gen bestimmt das Potential an akkumulierten Verwitterungsprodukten. Niederschlagsintensit√§t und -dauer bestimmen ma√ügeblich, ob und in welchem Ausma√ü die Auswaschung erfolgt. Bereits unter Basisabflu√übedingungen f√ľhrt langsam dr√§nendes Sickerwasser, das aus der unges√§ttigten Zone des Haldenk√∂rpers stammt, zu einem stetigen, relativ konstantem Austrag von Verwitterungsprodukten. Regen- oder Schneeschmelzereignisse, die ergiebig genug sind, um eine Infiltrationsfront bis an die Haldenbasis durchbrechen zu lassen, k√∂nnen starke S√§uresch√ľbe initiieren. Ausschlaggebend ist hierbei die Mobilisierung von wasser- und schadstoffges√§ttigten Bereichen im Basisbereich der Halde durch den steigenden Grundwasserspiegel in der Halde. In der Freilandversuchsanlage wurde ein naturnahes Verfahren realisiert, welches eine kosteng√ľnstige Behandlung nicht vermeidbarer Sickerw√§sser zul√§√üt. Die Anlage besteht aus drei Hauptbehandlungsstufen: Kalksteindr√§nage, Absetzbecken und Makrophytenanlage (aerobes Wetland). In der Kalksteindr√§nage erfolgt die Ents√§uerung des Wassers und die Ausf√§llung von Aluminiumhydroxid und Aluminiumhydroxosulfat. Durch kurzzeitige Erh√∂hung der Str√∂mungsgeschwindigkeit werden die F√§llungsprodukte aus der Kalksteinsch√ľttung ausgetragen und sedimentieren in dem nachgeschalteten Absetzbecken. Zur Endreinigung durchl√§uft das Wasser ein mit Makrophyten bewachsenes Feuchtgebiet, in dem Mangan als vierwertiges Manganoxidhydrat aus dem Wasser ausgef√§llt sowie Zink und Nickel an den eingebrachten Substraten sorbiert werden. Mit dieser Anlage wurde in einem Teilstrom von etwa 1,5 m¬≥/h eine Anhebung des pH-Wertes von 4,2 auf Werte um 7,5 und eine weitgehende Abtrennung der Metalle Aluminium, Kupfer, Mangan und Zink und Nickel aus dem mit Verwitterungsprodukten belasteten Sickerwasser erreicht. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Eine Liste der Ver√∂ffentlichungen und Zwischenberichte kann bei den im Projekt beteiligten Kooperationspartnern (G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH und Universit√§t Bayreuth, Limnologische Forschungsstation) angefordert werden. Die Ergebnisse zur naturnahen Behandlung der Haldensickerw√§sser in der Freilandversuchsanlage (Ergebnisbericht incl. umfangreicher Anlagen) liegen in einer mit Internet-Browsern lesbaren Form auf CD-ROM vor. Eine begrenzte Auflage dieser CD-ROM kann bei der G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH angefordert werden. Fazit Die im Projekt mit der Freilandversuchsanlage erzielten Ergebnisse haben gezeigt, da√ü mit dem realisierten naturnahen Verfahren eine weitgehende Eliminierung bergbautypischer Schadstoffe aus Haldensickerw√§ssern bei relativ kleinen Volumenstr√∂men m√∂glich ist. Sanierungsans√§tze zur Verminderung des Austrages von Verwitterungsprodukten aus den Schieferhalden und zur Verbesserung der Wasserqualit√§t in den Flie√ügew√§ssern sollten insgesamt folgende Ma√ünahmen umfassen: - Minimierung der Flie√ükomponenten - Abfangen von Belastungsspitzen und - naturnahe Behandlung nicht vermeidbarer Sickerw√§sser. Auf diese Weise k√∂nnen die Menge der zu behandelnden W√§sser verringert, Schadstofffrachten vergleichm√§√üigt und der Eintrag von Verwitterungsprodukten in Flie√ügew√§sser minimiert werden.

√úbersicht

Telefon

03663/4880

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Bundesland

Th√ľringen

Fördersumme

446.664,59 ‚ā¨

Förderzeitraum

02.09.1994 - 17.08.1999