Absetzbecken
Verfahrensbeschreibung
Im Absetzbecken (Sedimentationsbecken, Ockerteich) erfolgt die Sedimentation bereits ausgefällter, aber noch im Grubenwasser befindlicher Metalloide (insbesondere Eisenverbindungen, aber auch anderer Schwermetalle bspw. als Ko-Präzipitate) oder Trübstoffe
1) wenn die Hydrolyse des Eisens nach dem Grubenwasseraustritt schnell genug stattfindet
2) wenn das Grubenwasser bereits alkalisch genug ist, um eine schnelle Hydrolyse des Eisens zu ermöglichen.
Absetzbecken können als Einzelsystem verwendet werden, kommen aber i.d.R. als Vorstufe sowohl bei passiven als auch bei aktiven Grubenwasserreinigungsanlagen zum Einsatz; in-situ zur Stoffabscheidung im Fließgewässer oder als Bypass
Einsatzbereich
nettoalkalische Wässer
Behandlungsziel
Entfernung von ausgefällten Metalloiden und Trübstoffen
Verfahrensart
Bergbau
Umwelteinflüsse
Flächenbedarf
Überwachung
Monitoring des Zu- und Ablaufs der Anlage; ggf. Fließgewässermonitoring
Nachsorge
Monitoring des Zu- und Ablaufs der Anlage; ggf. Fließgewässermonitoring
Nachbesserung
- zur Optimierung Einbau von Leitfolien aus PVC (Baffels) oder Erdwälle
- bei größeren Anlagen zwei parallel laufende Absetzbecken empfohlen
Relevante Prozesse
- Sedimentation von Trübstoffen (erhöhte Feststoffkonzentration > 5 mg/L)
- Sedimentation der ausgefällten Metallverbindungen
- z.T. kommt es auch noch im Absetzbecken zur Oxidation zweiwertiger Metallionen
Anwendungsstand
Stand der Technik
Zeitaufwand
kleiner 1 Jahr
Rechtliche Anforderungen
Arbeitsschutz
- TRGS 524 „Schutzmaßnahmen bei Tätigkeiten in kontaminierten Bereichen“
- DGUV-Regel 101-004 „Kontaminierter Bereiche“ (bisher: BGR 128)
- Gefahrstoffverordnung GefStoffV
- Materialienband „Leitfaden zum Arbeitsschutz bei der Altlastenbehandlung“ des Freistaates Sachsen
- DIN-Vorschriften der VOB Teil C in der aktuellen Fassung
Genehmigungsfähigkeit
prinzipiell gegeben
Erforderliche Genehmigungen
| Gesetz | Notwendig |
|---|---|
| Abfallrecht | u. U. |
| Baurecht | Ja |
| Immissionsschutzrecht | Nein |
| Wasserrecht | Ja |
| Sonstige | u. U. |
Bewertung
Eignungsgrad für Schadstoffe
gut
- Schwebstoffe mit adsorbierten Schadstoffen
- Schwermetalle
- basisches Wasser
bedingt
ungeeignet
- Saures Wasser
Umweltauswirkung
| hoch | mittel | gering | ohne | |
|---|---|---|---|---|
| Transportaufkommen | X | |||
| Abfallaufkommen | X | |||
| Flächenbedarf | X | |||
| Bodenbelastung | X | |||
| Grundwasserbelastung | X | |||
| Luftbelastung | X | |||
| Lärmbelastung | X |
Anforderungen
- Sedimentationsbecken können auch als alleinige Behandlungsverfahren verwendet werden, solange das Grubenwasser alkalisch und Eisen die einzige Kontaminante ist, die entfernt werden soll
- Als Rundbecken oder als Rechteckbecken mit entsprechenden Schlammräumern ausgeführt. Rundbecken: Zuleitung des Wassers erfolgt über das Zentrum des Beckens, wobei die Strömungsgeschwindigkeit vor Eintritt in das Becken so weit wie möglich herabgesetzt wird; Ausbildung einer Klarwasserzone und einer Schlammzone; Rundräumer räumen den sedimentierten Schlamm über den nach innen abfallenden Beckenboden in das Zentrum, von wo er über eine Schlammpumpe abgefördert wird; das Klarwasser fließt über ringförmig angeordnete Zahnschwellen (zur Vergleichmäßigung des Abstromes = Minimierung der Strömungsgeschwindigkeiten) in den Ablauf kontinuierlich oder diskontinuierlich Schlammräumung möglich
- Aufenthaltsdauer mind. 48 h, allein für Feststoffe (z.B. Sand, Silt) gilt eine mittlere Aufenthaltszeit von 3…4 h
- Verhältnis von Länge zu Breite sollte im Bereich von 2:1 bis 5:1
- Ausreichende Tiefe des Beckens vorsehen, um eine Resuspension zu verhindern (typischer Wert: 3 m Wassertiefe)
Anforderungen an Umwelt
- Flächenbedarf
- Aus hydraulischer Sicht die effektivste Form sind geradlinige Becken – zunehmend besteht jedoch der Wunsch nach Minimierung visueller Auswirkungen, was eine Abkehr von hart gebauten Strukturen bedeutet
Beispiele weltweit
- Neville Street, Neuschottland, Kanada (Wolkersdorfer, 2017)
- Grubenwasserreinigungsanlage Clough Foot, Yorkshire, UK (Wolkersdorfer, 2017)
- Deutschland: Grubenwasserreinigungsanlage Wüstenhain
- Deutschland: Grubenwasserreinigungsanlage Vetschau (mittlere errechnete Aufenthaltszeit: 21 d, Eisenfrachtminderung von 6 bis 14 auf ca. 2 mg/L)
- Deutschland: Flusskläranlage Talsperre Spremberg: Vorsperre der Talsperre Spremberg bei Spremberg-Wilhelmsthal dient der Sedimentation der gebildeten und bis dahin suspendierten Eisenhydroxide. Sie wird periodisch beräumt
Leistungsfähigkeit unter sächsischen Bedingungen
- Installation eines Sedimentationsbeckens als ersten Schritt eines passiven Behandlungssystems, da es wesentlich einfacher ist, Sedimente aus einem Absetzbecken routinemäßig zu entfernen als aus einem bewachsenen Feuchtgebiet
Vorteile
- Zur Behandlung sehr großer Fließraten und hoher Metallkonzentrationen (Eisenkonzentrationen > 50 mg/l)
- Einfachheit
- Niedrige Kapitalkosten
Nachteile
- Großer Flächenbedarf
- Nur bei nettoalkalischem Wasser wirksam, da bei netto-azidischem Grubenwasser i.d.R. keine ausreichende Bildung von Eisenhydroxiden
- Keine Reduktion von Sulfat
- Schlammentfernung und -entsorgung (Verwertungsproblem)
- Bedingungen für die Sedimentation in-situ im Fließgewässer sind aufgrund der Traktionskraft der Flüsse und aufgrund der sich ständig verändernden Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungen im Laufe des Jahres schlecht
Investitionskosten
- Durchschnittliche Investitionskosten: 10.000 US-$
- Dazu kommen Kosten für Planung
- Ggf. Grundstückskauf und Genehmigung
Kosten für laufenden Betrieb
- Generell geringer Wartungsaufwand, jedoch Kosten für Schlammentfernung aus dem Becken
Kosten für Chemikalien
- keine
Datenstand
15.01.2020
Literatur
- Aubé, B., & Zinck, J. (2003). Lime Treatment of Acid Mine Drainage in Canada. “Brazil-Canada Seminar on Mine Rehabilitation”, Florianópolis, Brazil, December 1-3, 2003.
- Chamberlain, S., & Moorhouse, A. (2016). Baffle Curtain Installation to Enhance Treatment Efficiency for Operational Coal Mine Water Treatment Schemes. In C. Drebenstedt, & M. Paul (Hrsg.), Proceedings IMWA 2016, Leipzig/Germany | Mining Meets Water – Conflicts and Solutions, (S. 812-819).
- PIRAMID Consortium. (2003). Engineering guidelines for the passive remediation of acidic and/or metalliferous mine drainage and similar wastewaters. European Commission 5th Framework RTD Project no. EVK1-CT-1999-000021 "Passive in-situ remediation of acidic mine / industrial drainage" (PIRAMID), University of Newcastle Upon Tyne, Newcastle Upon Tyne, UK.
- Wieber, G., & Streb, C. (2010). Geowärme Bad Ems - Minimierung des Schadstoffaustrages. Institut für geothermisches Ressourcenmanagement; ITB - Institut für Innovation, Transfer und Beratung gemeinnützige GmbH. Bingen am Rhein: Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz Rheinland-Pfalz.
- Wolkersdorfer, C. (2017). Reinigungsverfahren für Grubenwässer - Bewertung und Beschreibung von Verfahren. South African Research Chair for Acid Mine Drainage Treatment, Tshwane University of Technology, Pretoria, SA; Finnish Distinguished Professor for Mine Water Management, Lappeenranta University of Technology, Mikkeli, Finnland.