Umsetzung des Konzepts zur Wasserbeschaffenheit in den ... 10 5. Fachkonferenz am 01.03.2011 Wasserwirtschaftliche Maßnahmen in der Bergbaufolgelandschaft Vorteile § 80 % Nutz- und

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5. Fachkonferenz am 01.03.2011

Wasserwirtschaftliche Maßnahmen in der Bergbaufolgelandschaft

Umsetzung des Konzepts zur Wasserbeschaffenheit in den Bergbaufolgeseen der Lausitz

Dipl.-Ing. Eckhard Scholz

- Leiter Geotechnik -

Das Konzept zur Wasserbeschaffenheit der LMBV mbH ist Bestandteil des

LMBV-Flutungs,- Nachsorge- und Wasserbehandlungskonzeptes in der Lausitz (LMBV-FNWbK-Lausitz),

das eine ständige Fortschreibung und Anpassung an neue Erkenntnisse und

Rand-/Rahmenbedingungen erfährt.

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Gliederung

I Grundlagen und Herangehensweise

II Konzept zur Herstellung der Wasserbeschaffenheit

III Wasserbehandlungsmaßnahmen Schwerpunkte

Erweiterte Restlochkette Wasserspeichersystem Lohsa II

IV Ergebnisse

V Erste Erfahrungen mit der Nachsorge am Beispiel Burghammer

VI Ausblick

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Das Konzept basiert auf einem geologisch/hydrologischen Strukturmodell des Untersuchungs- gebietes.

Geologie der Lausitz

Geologische Übersichtskarte des Niederlausitzer Braunkohlenreviers (NOWEL)

Grundlagen Konzept Maßnahmen Ergebnisse Nachsorge Ausblick

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Erstellung geolog. und geochem. Modelle der Lausitz Modell-schicht1234567891011121314

Sges [S-%]

0.056

0.1320.3030.1320.3030.7800.2331.2640.9461.5480.9461.7930.088

Spyrit [S-% TS]

0.0240.0000.0840.1910.0840.1910.4400.0750.5430.3820.8760.3820.8240.046

Sorg [S-% TS]

0.0170.0000.0400.0910.0400.0910.2340.0700.3790.2840.4650.2840.5380.026

Bohrdaten Mächtigkeiten und Lithologie

Bohrdaten Geochemische Informationen

Stofftransportmodell Geologisches Modell


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Grundwasserbelastung durch SO4

SO4-S-Menge im Grundwasser in t


ú  Belastung des Grundwassers flächenhaft

ú  Minderung erst deutlich nach 2025

ú  Beeinflussung der Wasserbeschaffenheit in der Lausitz über Jahrzehnte

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Grundwasserkörper der Lausitz – Basiselement des WH Den größten Wasserkörper im Betrachtungsgebiet bildet das Grundwasser. Mit einer Wassermenge von 63.000 Mio. m³ bis in 30 m uGOK und einem chemischen Inventar von ca. 25 Mio. t Sulfat (Kippen) ist es das langfristig bestimmende Element der Gewässerlandschaft in den Bergbaufolgegebieten der Niederlausitz.

Wasser im Untersuchungsgebiet

2,3 Mrd. m3

45 Mrd. m3

18 Mrd. m3

Grundwasser im Gewachsenen ≤ 30 m

Kippengrundwasser Seewasser

tiefer liegendes Grundwasser (hier mengenmäßig nicht erfasst)


Mit dem MHM im Bereich des großräumigen Grundwasserabsenkungstrichters der Lausitz werden im Zuständigkeitsgebiet der LMBV

3350 GW-Messstellen

200 OW-Messstellen

365 GW-Güte-Messstellen

betrieben. Bergrechtliche Sonderbetriebspläne bestimmen dieses montanhydrologische Monitoringsystem.

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Konzept zur Herstellung der Wasserbeschaffenheit Grundlagen Konzept Maßnahmen Ergebnisse Nachsorge Ausblick

(1) Nutzung von verfügbaren Ressourcen à Fremdflutung (FZL)

(2) In-Lake-Verfahren

bereits erprobt:

ú  kleine Sanierungsschiffe

in der Entwicklung zur Erhöhung des Wirkungsgrades befindlich:

ú  Sanierungsschiff der LMBV

ú  kleine Sanierungsschiffe mit neuer Eintragstechnologie

ú  landgestützte Verfahren

(3) Ortsgebundene Konditionierungsanlagen (z. B. GWRA Rainitza, Tunnel Überlauf Lohsa II – Burghammer)

(4) Ergänzende Verfahren (Sulfatabreinigung) sowie Optimierungsansätze

à Tests in Pilot- und Demo-Projekten

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2,5 m³/s

2,0 m³/s

15 m³/s 20 m³/s 5 m³/s

Düker 2 m³/s

HHQ 41,3 m³/s (10.02.1987)

3 m³/s

1,0 m³/s

1,5 m³/s

2,5 m³/s

Zulauf in die ERLKZulauf / Überleitung in das SpeichersystemAblauf

Nachsorgeneutralisation 0,25 Mrd. molAlk/a

Primärneutralisation 1,82 Mrd. molAlk

Neutralisationsbedarf

ERLK Volumen 828 Mio. m³ Fläche 55 km²

pH 6-8 Fegel 1 mg/l SO4 800 mg/l NH4 1,5 mg/l

pH 6-8 Fegel 1 mg/l SO4 400 mg/l NH4 1,0 mg/l

Die größte Herausforderung bildet jedoch die Initial- und Nachsorgeneutralisation der ERLK mit der Notwendigkeit der Regelausleitung in die Rainitza und die Notausleitung über den Senftenberger See in die Schwarze Elster ab etwa 2016. Die Ausleitbarkeit aus der ERLK bedarf der Sicherung der wasserrechtlich bestimmten Ausleitparameter im Sedlitzer und Geierswalder See.

Erweiterte Restlochkette – Herstellung der Gewässer Grundlagen Konzept Maßnahmen Ergebnisse Nachsorge Ausblick

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Großes Schiff

2014/2015 Partwitzer See 2015/2016 Sedlitzer See, Geierswalder See, Ilsesee 2017 Neuwieser See, Blunoer-Südsee, Sabrodter See, Spreetaler See und Nachsorge ab 2017/2018 Nachsorge aller Seen der ERLK

Kleines Sanierungsschiff Anwendung im Bedarfsfall, insbesondere an Bergbaufolgeseen ohne Hafenanlage

GWRA Rainitza wird mit Wegfall des Bedarfs rückgebaut

Zeitplan für den Schiffseinsatz

Aufwand Primärneutralisation 100 ktKalksteinmehl und 12 ktKalkhydrat für 1,85 GmolAlk-Erzeugung Aufwand Nachsorgeneutralisation nach dem Erreichen des unteren Zielwasserspiegels 12 ktKalkhydrat/a oder 10 ktBranntkalk/a zur Erzeugung von 0,25 GmolAlk/a


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Vorteile §  80 % Nutz- und 20 % Leerfahrt §  höherer Wirkungsgrad

(Mischreaktor an Bord, unter Wasser-Eintrag und –Einmischung)

§  geringe Stoffeintragungsdichte (5 Ma%) §  alkalische Pufferung durch Eintrag des an Bord

erzeugten HCO3 in den Wasserkörper §  Eigentechnologie der LMBV

Nachteile §  15 % Nutz- und 85 % Leerfahrt und Ladezeit §  niedrigerer Wirkungsgrad

(Feststoffauftrag auf der Wasseroberfläche, Windverdrifftung), ineffizient im Flachwasser

§  hohe Stoffeintragsdichte (20 Ma%) §  CO2-Eintrag erfordert getrennte Technologien (z. B.

mittels Gaseintragsrahmen) §  Fremdtechnologie

Nachteile §  noch keine Referenz – neue Technologie §  Einsatz erst nach Bau und Erprobung §  Befahrbarkeit der schiffbaren Verbindungen für

optimalen Einsatz notwendig §  Hafenanlage im Regelbetrieb erforderlich

Vorteile §  Referenz: Sanierung Burghammer §  sofort einsetzbar §  schiffb. Verbindungen nicht erforderlich §  keine Hafenanlage erforderlich

Sanierungsschiffe – Vor- und Nachteile Grundlagen Konzept Maßnahmen Ergebnisse Nachsorge Ausblick

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Wasserspeichersystem Lohsa II

1

2

3

In-Lake-Behandlung

Zulaufbehandlung zum SB Burghammer aus dem SB Lohsa II

Spülungsflutung

Geotechnische Sicherung des SB Lohsa II

4

2009 2010 2011 2012 2013 2014 Zeit

3

1 2

4 Beginn des Regelbetriebs

IV. Verwaltungsabkommen

Tunnel

Spree

Kleine Spree

1

2 SB Burg- hammer SB Lohsa II

SB Dreiweibern

PS M

3


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Die Herstellung der Bergbaufolgeseen als künstliche Gewässer ist eine Kernaufgabe der LMBV. Die Herstellungsziele sind dabei im Ergebnis von wasserrechtlichen Plangenehmigungs- bzw. Planfeststellungsverfahren im Konsens mit den bergrechtlichen ABP festgeschrieben worden. Sie beziehen sich u.a. auf:

-  die künftigen Seewasserstände und -  die Ausleitbeschaffenheit des Überschusswassers, das der öffentlichen Vorflut zugeht.

Aktuelle Beispiele für die erfolgreiche Herstellung von Seen sind

Herstellung der Bergbaufolgeseen

Bärwalder See Gräbendorfer See Burghammer

Fremdflutung 174 Mio. m³

Fremdflutung 93 Mio. m³

Eigenaufgang In-Lake-

Behandlung 36 Mio. m³

aktuell ZielpH 5,5 bis 6,5 6 bis 8

Fegel 0,0 bis 0,2 ≤ 1,0SO4 180 bis 230 ---NH4 0,7 bis 1,1 ≤ 1,5

[mg/L]



[mg/L]



[mg/L]


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Dringender Handlungsbedarf für die Herstellung der Ausleitbereitschaft besteht derzeit vor allem für die Bergbaufolgeseen in den Restlöchern Scheibe, F und 14/15.

Herstellung der Bergbaufolgeseen

In-Lake-Behandlung mit Calciumoxid (landgebundene Kalkmilchherstellung) und Freistrahlvermischung im Wasserkörper des herzu-stellenden Scheibesees

In-Lake-Behandlung mit einer Kalkverteilung auf der Seeoberfläche und einem CO2-Eintrag im Bereich der Restlochsohle des herzustellenden Sees

In-Lake- oder Auslauf-behandlung (Verfahren ist noch nicht fest-geschrieben)

Scheibesee Restloch Scheibe

Lichtenauer See Restloch F

Schlabendorfer See Restloch 14/15

GW-Flutung (Eigenaufgang)

110 Mio. m³


19,5 Mio. m³


32 Mio. m³


Fegel 25 bis 32 ≤ 1,0SO4 600 bis 750 ---NH4 1,1 bis 1,5 ≤ 1,5

[mg/L]

aktuell ZielpH 3,1 6 bis 8


[mg/L]



[mg/L]


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Ersterfahrungen mit bergbaubedingter Nachsorge

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10.3.2009 18.6.2009 26.9.2009 4.1.2010 14.4.2010 23.7.2010 31.10.2010 8.2.2011

pH-‐W

ert (–), Kon

zentratio

n (m

g/L)

pH-‐Wert Eisen gesamt Eisen, gelöst Ammonium (als N)

Ammoniumstickstoff ≤ 1,5mg/L

Fe ≥ 29 mg/L

11.010 t CaCO3

708 t Ca(OH)2

Ausle

itungsstopp

vom 16

.03. bis 01.04.2010

Messung im See Messung im Ausleiter

Eisen gelöst ≤ 1 mg/L

pH= 6,0...8,5

1.120 t Ca(OH)2 682 t Ca(OH)2

Eisbedeckung

363 t Ca(OH)2 483 t Ca(OH)2

Eisen gesamt ≤ 3 mg/L

427 t Ca(OH)2 447 t Ca(OH)2

Fremdflutung


Primärneutralisation Nachsorge

In-Lake-Behandlung am Beispiel des Bergbaufolgesees Burghammer

ú  Zyklen der Wiederbehandlung verlängern sich mit Spülungswasser-eintrag

ú  Bewirtschaftung des Speicherbeckens im Hinblick auf Menge und Beschaffenheit ist künftig zu realisieren

ú  Neutralisations-mitteleintrag abhängig vom Säurezustrom über das Grundwasser

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Fazit und Ausblick Grundlagen Konzept Maßnahmen Ergebnisse Nachsorge Ausblick

1. Die Fremdwasserflutung hat sich bei der Herstellung der Bergbaufolgeseen in den Lausitzer Bergbaufolgelandschaften als alternativlos erwiesen.

2. Der Eigenaufgang von Grundwasser, wie das Beispiel im Tgb. RL Burghammer zeigt, führt zu hohen Aufwendungen bei der Initialneutralisation sowie zu hohen Sulfatkonzentrationen des Ausleitwassers.

3. Für die Primärneutralisation der Wasserkörper hat sich die In-Lake-Behandlung durchgesetzt. Die In-Lake-Behandlung sichert nicht nur wasserrechtlich festgesetzte Ausleitkennwerte der Bergbaufolgeseen sondern auch eine neutrale, eisenarme Wasserbeschaffenheit dieser künstlichen Gewässer und ihres Infiltrats in das abströmige Grundwasser.

4. Die notwendige Nachsorgeneutralisation wird durch mobile (schwimmende) Technologien realisiert.

5. Die am Abschluss der Fremdwasser- oder Eigenwasserflutung entstandene Sulfatkonzentration ist in den Bergbaufolgeseen mittelfristig nur durch Spülwässer aus den Fließgewässern soweit verdünnbar, dass die Ausleitung aus den Seen bezogen auf die Immissionspegel der Fließgewässer 1. Ordnung Spree und Schwarze Elster weitgehend restriktionsfrei möglich ist.

6. Die Ergebnisse der anstehenden Pilot- und Demovorhaben werden das Konzept zur Herstellung der Wasserbeschaffenheit in den Bergebaufolgessen ergänzen und weiter verbessern.

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Glückauf!

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Flutungszentrale Lausitz

Steuerung des oberirdischen Gewässersystems basierend auf den Vorgaben der Wasserbehörden (länderübergreifend)

Steuerung erfolgt bezüglich - Wassermenge und - Wasserbeschaffen-heit (insb. Sulfat)

Netzstruktur oberirdischer Gewässer Grundlagen Konzept Maßnahmen Ergebnisse Nachsorge Ausblick

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