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In einer Vielzahl von entstehenden und gefluteten Tagebaurestseen befinden sich Innenkippen, die als Inseln in den Restseen verbleiben werden. Beispiele sind die Restseen Lohsa, Gräbendorf, Ilsesee, Störmthal oder der Senftenberger See. Mit dem Verbundprojekt wird am Beispiel des seit rund 30 Jahren gefluteten Senftenberger Sees und der darin als Insel vorhandenen Innenkippe die von der Innenkippe ausgehende Gefährdung untersucht. Die in der Innenkippe ablaufenden Prozesse können jedoch nur im Zusammenhang mit den im Restsee und dessen Einzugsgebiet ablaufenden Prozessen interpretiert werden.
Die Veränderungen der Grundwasserbeschaffenheit der Kippe Schlabendorf-Nord wurde tiefenorientiert mit zwei Multilevelpegeln über mehrere Jahre beobachtet. Die Säurekonzentration des Grundwassers wurde dabei mit dem Neutralisationspotential NP beschrieben, das alle Säureformen zusammenfaßt. Das mit sauren Pyritverwitterungsprodukten angereicherte Kippengrundwasser strömt in einer 10...15 m mächtigen Lamelle in Form von Säurewolken in Richtung Tagebausee.
Zur Beschreibung der Versauerung bergbaubeeinflußter Grund- und Oberflächenwässer der Lausitz wurde das aus dem Aciditätsbegriff abgeleitete Neutralisationspotential auf die verschiedenen im Kippengrundwasser ablaufenden Reaktionen angewandt. Die Säurebildung und -pufferung läßt sich dadurch auf nur drei elementare Reaktionen reduzieren: die Pyritoxidation/Sulfatreduktion, die Carbonatpufferung und das Gipsgleichgewicht. Diese Reaktionen wurden in einem Genesemodell zusammengefasst. Damit wurden Grundwasseranalysen im Umfeld des Bergbaus auf ihre Herkunft überprüft. Aus der statistischen Auswertung der Pufferung bergbaubeeinflußter Wässer lassen sich geochemische Modelle zur Berechnung des ursprünglichen Kippengrundwassers kalibrieren. Die hier vorgestellte Methodik wird gegenwärtig bei der Vorbereitung von Sanierungsmaßnahmen eingesetzt.
Einsatz einer REV-Fluidzirkulationsanlage zur Bestimmung wasserlöslicher Bestandteile in Kippsanden
(1997)
Eine für Batch-Versuche unter grundwassernahen Bedingungen entwickelte Versuchsanlage wurde zur kontinuierlichen Extraktion wasserlöslicher Stoffe aus Kippensanden eingesetzt. Über die Lösungskinetik konnte der Endpunkt für die Extraktion erkannt werden. Die wasserlöslichen Bestandteile von Kippensanden konnten gegenüber klassischen Batch-Versuchen reproduzierbar bestimmt werden.
Die zu versickernden Straßenoberflächen- oder schwach belasteten Abwässer sind in ihrer Zusammensetzung und ihrem zeitlichen Beschaffenheitsverhalten extrem hererogen. Das erschwert ingenieurtechnische Entscheidungen auch bei Vorliegen umfangreicher statistischer Daten. Für Straßenoberflächenwässer lassen sich reproduzierbare Modellwässer aus Kehrgutsuspensionen Und deionisiertem Wasser herstellen, die auf typische Niederschlagsereignisse ausgerichtet werden können. Die reproduzierbare Herstellung von Kehrgutsuspensionen als Modellwässer für die Straßenoberflächenwässer bildet den Kern der experimentellen Methodik. Für die analytische Bewertung von Straßenoberflächenwässern, Kehrgut und schwach belastetem Abwässern wurde eine Liste mit herkömmlichen Parametern zusammengestellt. Die ergänzende Parameterliste enthält die Parameter, die im Rahmen der vorgestellten Methoden von Bedeutung sind und relativ kostengünstig angewandt werden können.
Chemisch bedingte Beschaffenheitsveränderungen des Sicker- und Grundwassers : (Teilprojekt 10)
(2000)
Die Beschaffenheitsveränderungen im Sicker- und Grundwasser der Kippe Schlabendorf-Nord wurden durch Beprobung von Altpegeln, zwei neu installierten Multilevelpegeln sowie durch umfangreiche Laborversuche mit Kippenmaterialien untersucht. Das mit Produkten der Pyritverwitterung beladene Kippengrundwasser transportiert hauptsächlich in seinen oberen 10 Metern säurebildende Stoffe in Richtung Tagebausee. Der Einfluss der zwei Jahrzehnte nach der Verkippung noch ablaufenden Pyritverwitterung auf die Sicker- und Grundwasserbeschaffenheit ist gegenüber der Lösung von an Kippenfeststoffen gebundenen Verwitterungsprodukten gering. Die aus den ehemaligen Tagebaubereichen Schlabendorf-Nord und Seese-Ost vorliegenden Grundwasseranalysen konnten mittels eines Genesemodells auf den Eintrag von Pyritverwitterungsprodukten und Säurepufferung durch Calcit zurückgeführt werden. Der in Tagebauseenähe im oberen Kippengrundwasser beobachtete Durchzug säurebelasteter Wasserkörper, als Säurewolken bezeichnet, ließ sich durch Elution von mit Pyritverwitterungsprodukten angereicherten Sedimenten von aufsteigendem Grundwasser erklären.
Zur mikrobiellen Sulfatreduktion bergbauversauerter Wässer werden in Versuchsanlagen hohe Dosen organischer Substrate zudosiert. Die mögliche Beeinträchtigung nachfolgender Trinkwasseraufbereitung kann über die Bestimmung wasserwerksrelevanter Stoffe in Testfilteranlagen untersucht werden. Die Prüfung der Methodik ergab, dass zur Bestimmung wasserwerksrelevanter Stoffe im Ablauf von Anaerobreaktoren bereits einfache Belüftungsversuche ausreichen.
In Situ Mine Water Treatment: Field Experiment at the Flooded Königstein Uranium Mine (Germany)
(2014)
Control of the remediation of anoxic AMD groundwater by sulphate reduction in a subsoil reactor
(2017)
Groundwater containing high amounts of products of pyrite weathering flows into receiving waters in consequence of lignite mining for a number of years. Iron hydroxides causing turbidity and silting will strongly affect the river Spree for many decades. In addition to liming acidic surface waters and the conventional treating of mine waters, microbial sulphate reduction of the inflowing anoxic AMD groundwater is tested for long-term remediation.
During a pilot project at the location ‘Ruhlmühle’ in north Saxony since end of 2014 glycerin as a carbon source and nutrient solutions of N and P are infiltrated in an anoxic AMD groundwater stream by lances ([1]). Planning and operation were carried out based on a model. The complex reaction mechanisms in the aquifer were formulated using phreeqc2. They were applied to the flow path from the infiltration to the measuring points as a mixed cell model. Based on literature research as well as laboratory experiments and pilot tests ([2], [3]), the biochemistry of the sulphate reduction was drafted as an extensive reaction term refined by adaption to experimental results later on.
To describe the sorption processes on the solid matrix of the aquifer, the surface ‘Sandw_OH’ had to be defined and parameterized. The behavior of metabolites and humic substances could only be considered with the aid of new reaction models. On the basis of intensive preliminary investigations, the mixed cell model developed for the pilot sites can be applied to other glacial aquifers. Moreover, it was possible to elucidate numerous side reactions and to describe them in the model. Ultimately, the process of sulphate reduction is available for the treatment of groundwater containing high amounts of products of pyrite weathering. It can be applied at the source as well as on the flow path. Design and control of the variety of overlapping processes is only possible by means of the developed model approaches.
Die Wasserqualität des Senftenberger Sees wird in Zukunft durch einen potenziell sauren Grundwasserstrom aus dem Norden bedroht. Dieser soll durch eine anaerobe Behandlung (Untergrundreaktor zur Sulfatreduktion) behandelt werden. Das Verfahren, zur Herbeiführung grossräumiger Reaktionen im Untergrund durch Injektion von organischen Substraten wird gegenwärtig an einer Versuchsanlage südlich des Senftenberger Sees entwickelt. Die Eignung industrieller Abwässer als ökonomisch vertretbare Substrate, sowie mögliche Risiken und Nebenwirkungen ihres Einsatzes werden im Labor untersucht.
Reduktive In-situ-Reinigung der Grundwasserzuströme zum Senftenberger See durch reaktive Wände
(2003)