Schlammrückführung
Verfahrensbeschreibung
Das Schlammvolumen stellt einen entscheidenden Kostenfaktor des Betriebs einer GWRA dar. Neben Eindickung und Entwässerung ist die Rückführung anfallender Schlämme innerhalb des Reinigungsprozesses eine Möglichkeit der Verringerung des Schlammvolumens.
Es stehen aktuell mehrere Methoden z.T. mit unterschiedlichen Verfahrensansätzen zur Verfügung:
- verringertes Schlammentsorgungsvolumen (HDS)
- Steigerung der Schlammdichte (in der klassischen GWRA; Geco-Prozess)
- bessere Ausnutzung des im Schlamm gebundenen, nicht verbrauchten Neutralisationsmittels / verbesserte Kalkeffizienz (in der klassischen GWRA, HDS, Geco-Prozess)
- Steigerung der heterogen katalysierten Oxidationsraten (in der klassischen GWRA)
- zur Verfügung stellen zusätzlicher Sorptionsplätze für die homogene Katalyse des Oxidationsprozesses (HDS)
- Minderung der Übersättigung an den Membranen und damit Schutz vor dem Dauerproblem „Fouling“, durch Rückführung bereits auskristallisierter Partikel in die Zulauflösung (Sparro-Prozess)
Einsatzbereich
GWRA
Behandlungsziel
Reduktion des Schlammvolumens innerhalb der Wasseraufbereitungsprozesse
Verfahrensart
Bergbau
Umwelteinflüsse
weniger Schlammmasse, die deponiert werden muss
Überwachung
Stoffstrommanagement; Analyse der chem./physikal. Zusammensetzung der Schlämme
Nachsorge
Verminderung der Schlammmengen
Nachbesserung
Verminderung der anfallenden Schlammmengen durch Vorbeugung der Pyritoxidation, AMD-in-situ-Behandlung, weitere Optimierung der Reinigungsprozesse
Relevante Prozesse
- HDS (High Density-Sludge-) Verfahren: Prozesserweitertung durch die Teil-Rückführung des im Sedimentationsbecken abgeschiedenen Schlammes und dessen Rückführung in das Reaktionsbecken
- Geco-Prozess: Vermischung des rückgeführten Schlammes mit azidischen Grubenwasser; im zweiten Reaktor Zugabe von Kalkmich + Belüftung stufenweise Anhebung des pH-Wertes ermöglicht die Fällung verschiedener Metalle in Form von wasserärmeren, dichteren Hydroxiden mit größerer Kristallinität - Erzeugung eines sehr feststoffreichen Schlammes - wasserärmer und dichter = bis zu 20% Trockenmasse
- Sparro-(Slurry Precipitation And Recycle Reverse Osmosis-)Prozess: Minderung der Übersättigung an den Membranen und damit Schutz vor dem Dauerproblem „Fouling“, durch Rückführung bereits auskristallisierter Partikel in die Zulauflösung - Übersättigung/Ausfällung nicht an den Membranen sondern (Mit-)Fällung an Feststoffen selbst, die dadurch weiter wachsen (Sparro-Prozess)
- Homogene Katalyse (oder Autokatalyse) ist die Katalyse einer chemischen Reaktion durch eine Festphase, die aus der Reaktion hervorgeht und deren kristallographische Struktur mit der des Produktes übereinstimmt
Anwendungsstand
Stand der Technik
Zeitaufwand
über 10 Jahre
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 | Nein |
| Baurecht | Ja |
| Immissionsschutzrecht | Nein |
| Wasserrecht | Ja |
| Sonstige | u. U. |
Bewertung
Umweltauswirkung
| hoch | mittel | gering | ohne | |
|---|---|---|---|---|
| Transportaufkommen | X | |||
| Flächenbedarf | X | |||
| Bodenbelastung | X | |||
| Grundwasserbelastung | X | |||
| Luftbelastung | X | |||
| Lärmbelastung | X | |||
| Schmutzbelastung | X | |||
| Abfallaufkommen | X |
Anforderungen
- Prozesskontrolle
- mehrere hintereinandergeschaltete Reaktionsbecken erforderlich
Anforderungen an Umwelt
- Energiebedarf
- ggf. größerer Flächenbedarf
Beispiele weltweit
- Bisbee No. 7 stockpile der früheren Copper Queen Mine in Bisbee, Arizona : Rückgewinnung von Kupfer mittels BioSulphide processer seit 2004 (INAP, 2014, S. Case Studies Chapter 7.2)
- Firma Lanxess: mit dem CCRO-Verfahren (optimiertes Umkehrosmose-Verfahren) lassen sich Rückgewinnungsraten von bis zu 98 Prozent erzielen
Beispiele in Sachsen
- GWRA des ehemaligen Uranbergwerkes Königstein: Anwendung Geco-Prozess
Leistungsfähigkeit unter sächsischen Bedingungen
- Generell ist die Etablierung von Techniken zur Verminderung des Schlammvolumens aufwändiger und lohnt sich nur, wenn die Schlämme vor der Ablagerung weiter entwässert werden müssen. Dies ist durch die in Sachsen häufig möglichen Verspülung der Schlämme in bergbauliche Hohlformen meist nicht der Fall.
Vorteile
- weniger anfallendes Schlammvolumen
- Erzeugung eines feststoffreicheren Schlammes
- geringeren Aufwendungen für die weitere Schlammbehandlung (Eindickung, Entwässerung, Deponierung bzw. Verwertung)
- weniger Kalkzuschlag durch verbesserte Kalkeffizienz
- Vorbeugung des „Foulings“ der Membranen
- gute Prozesskontrolle
Nachteile
- energieaufwändig
- technologisch komplex
- z.T. patentierte Verfahren
Investitionskosten
- Kosten zur Instalation bzw. Erweiterung/Optimierung von Anlagen(teilen)
- dazu kommen Kosten für Planung
Kosten für laufenden Betrieb
- höhere Energiekosten
Kosten für Chemikalien
- keine
Datenstand
01.01.2019
Literatur
- INAP. (2014). Global Acid Rock Drainage Guide (GARD Guide). The International Network for Acid Prevention.
- PIRAMID Consortium 2003: Passive In-situ Remediation of Acidic Mine, Industrial Drainage (PIRAMID). Final Report_Public Edition, A Research Project of the European Commission Fifth Framework Programme, Key Action 1: Sustainable Management and Quality of Water.
- Aube, B., & Payant, S. 1997: The Geco process: a new high density sludge treatment for acid mine drainage. Proceedings of the Fourth International Conference on Acid Rock Drainage, Vancouver, Canada, May 31 - June 6, 1997.
- Aubé, B., Beauséjour, M., Smith, S., Martel, P., ., & . 2009: Mobile Mine Drainage Treatment System in a Northern Climate. 8th ICARD 22-26.06.2009 in Skelleftea, Sweden.
- Märten, H., 2006: Neueste Trends zur aktiven Wasserbehandlung und Anwendungsbeispiele. Wissenschaftliche Mitteilungen der TU Bergakademie Freiberg, 31, S. 13-22.
- Hildmann, C., Bilek, F., Uhlig, M., Walko, M. 2019: Reinigungsverfahren sowie wirtschaftliche Bewertung und Selektion der Best-Praxis-Verfahren gegen Acid-Mine-Drainage, Endbericht Vita-Min TP 1.8. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. unveröffentlicht.