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Ingenieurbüro Dipl. Ing. Martin Horn - Patente:

Patenturkunde - Patent 10 2008 005 412

Patent Entsäuerung von schwefelsauren Tagebaugewässern "Verfahrensansatz Horizontalreaktor"
1. Ursachen
Die meisten der in der Lausitz entstandenen bzw. entstehenden Seen durch die Flutung der Tagebaurestlöcher ist durch den Eintrag von Verwitterungsprodukten des im Deckgebirge vorhandenen Pyrits durch die Versauerung gefährdet. Bei der Aufspaltung des Pyrits (Eisenschwefelverbindung, FeS2) entsteht bei der Einwirkung von Wasser Schwefelsäure und Eisenhydroxid.
Diese Produkte werden durch die Niederschläge aus der Halde ausgespült und gelangen in die Tagebaurestseen. Durch den Eintrag dieser Produkte steigt der Eisengehalt sowie der Sulfatgehalt in den Tagebaurestseen und der ph - Wert sinkt. Die meisten der bestehenden Tagebaurestseen haben einen ph-Wert von unter 3 und gelten somit als stark sauer.
Durch die weitere Flutung der Tagebaurestseen kommt es zu einer Ausleitung dieses Wasser in die Flüsse. Seit einiger Zeit zeigt sich dies beispielsweise in der Verockerung der Spree und der damit verbundenen Gefährdung des UNESCO Welterbes - Spreewald -.

2. Grundlagen des Sanierungsansatzes
Die Möglichkeiten der Sanierung schwefelsauren Wassers auf mikrobieller Basis sind im Labormaßstab erfolgreich erprobt und nachgewiesen. In der Fachliteratur werden die Möglichkeiten umfassend dargestellt.
Die Machbarkeit der mikrobiellen Sanierung von schwefelsauren Wasser wurde in dem von der DBU beauftragten und finanzierten Pilotprojekt "Mikrobielle in-situ-Neutralisation von Schwefelsauren Bergbauseen" durchgeführt am TRL 111 bei Plessa eindeutig nachgewiesen (DBU-Projekt 19296-) Jedoch hat es bisher keine großtechnischen Anwendungen gegeben, da die Kapazität der bisherigen Verfahrensansätze für die Lösung des Problems in größeren Tagebauseen als zu gering eingeschätzt wurde.

3 Beschreibung des neuen Verfahrensansatzes
Deshalb haben wir in den zurückliegenden Jahren den Verfahrensansatz weiter entwickelt. Der neue, in der Folge beschriebene, Verfahrensansatz stellt eine Sanierungsleistung von mindestens 12m³/h sicher.
Das Wasser wird aus einem schwefelsauren Tagebausee entnommen und über eine Konditionierungsanlage geleitet. In der Konditionierungsanlage werden dem Wasser Kohlenstoff als Energiequelle für die Mikroorganismen sowie weitere Nährstoffe zugegeben.
Das Wasser wird in der Konditionierungsanlage in der Anfahrphase im Kreislauf gefahren bis der ph-Wert auf einen Wert von >5 steigt.
Danach folgt die Zumischung weiteren sauren Wassers.
Der überwiegende Teil des Wassergemisches im Sanierungsbetrieb in eine horizontal Reaktoranlage geleitet. Ein Teilwasserstrom wird weiterhin in Kreislauf in der Konditionierungsanlage gefahren. Die Horizontalreaktoranlage wird als erdgestützte Becken auf oder an einer Kippe am Rand des Restsees errichtet.
Die Reaktorbecken werden mit einer PEHD-Dichtungsbahn abgedeckt.
Durch diese Abdeckung wird verhindert, dass Luftsauerstoff in den Reaktor eindringt. Die im Wasser vorhandenen eisen- bzw. schwefelreduzierenden Mikroorganismen zehren den Sauerstoff und schaffen somit ein anaerobes Milieu.
Unter anaeroben Bedingungen verbinden sich das im Wasser gelöste Eisen mit dem im Wasser gelösten Sulfat. Die dabei entstehenden Eisen-Schwefel-Verbindungen werden in die Oberfläche der Horizontalreaktoren, also in die Oberfläche des Erdreiches eingelagert. Sie werden also dorthin zurückgeführt, wo sie Ursprünglich gelagert waren. Es entstehen keine zusätzlichen Deponiekosten.
Die vorhandene Abdeckung der Reaktionsräume mit der PEHD-Dichtungsbahn sichert auch in der Folgezeit das kein Luftsauerstoffs zu den eingelagerten Produkten gelangt und verhindert damit sicher die Rückoxidation der Reaktionsprodukte.
Da die eingebrachten PEHD-Dichtungsbahnen eine Abdichtung gegen den Untergrund vornehmen, können die entstehenden Becken als Biotope, Fischbecken, Aufzuchtbecken für Hydrokulturen genutzt werden.
Die Anordnung der Becken kann der jeweiligen Landschaft (Uferlinie) der Tagebaurestseen angepasst werden.