Ein Schiff macht Wellen - Inlake-Neutralisation im Speicherbecken Burghammer

Inlake-Neutralisation im Speicherbecken Burghammer – Staatsminister Jurk überzeugte sich bei der LMBV von Gütebehandlungsfortschritten eines Lausitzer Bergbaufolgesees

Senftenberg/Burghammer. Am 10.06.2009 überzeugte sich der sächsische Staatsminister für Wirtschaft und Arbeit, Thomas Jurk (SPD), bei der  LMBV in der Lausitz von den Fortschritten bei der Gewässergüteverbesserung mittels Bekalkung durch so genannte „Sanierungsschiffe“ im Restloch Burghammer (Bernsteinsee) im OT Burghammer der Gemeinde Spreetal (Kreis Bautzen).

Seit dem 20. März 2009 hat die LMBV in der Lausitz mit der Umsetzung eines für das Revier neuartigen Pilotverfahrens zur Konditionierung des Wasserkörpers im ehemaligen Tagebau Burghammer mit Sanierungsschiffen begonnen. Der dortige Seewasserkörper hatte durch seine bergbauliche Vergangenheit anfänglich noch niedrige pH-Werte von 2,9 und erhöhte Eisengehalte von bis zu 31 mg/l.

Mit Hilfe von in der Lausitz noch nicht eingesetzten Sanierungsschiffen will die LMBV in einem zweistufigen „In-Lake-Verfahren“ die Wasserbeschaffenheit schrittweise verbessern. Im Zu-sammenhang mit der Errichtung des Wasserspeichers Lohsa II und der damit verfolgten Bereitstellung von Wasser für Niedrigwasseraufhöhung der Spree ab 2014 müssen konkrete Ausleit-bedingungen aus dem Bergbaufolgesee Burghammer in die Kleine Spree nach den Vorgaben der Obersten Wasserbehörde des Freistaates Sachsen erreicht und eingehalten werden. Rund 11.000 Tonnen Kalksteinmehl wurden dazu bisher in der ersten Phase an den 39 Arbeitstagen bereits in den See eingebracht.

In einer ersten Phase erfolgt über mehrere Wochen hinweg die Behandlung zuerst mit Kalkmehl bis zu einem von pH-Wert von ca. 4,3  und in einer zweiten Phase bis zum pH-Wert 6,5 sowohl mit Kalksteinmehl und anschließend noch mit Kalkhydrat. Das Kalkmehl bzw. das Hydrat wird dazu auf dem Sanierungsschiff mit Seewasser angerührt und danach mittels Sprühtechnik auf dem See mit bis zu 7.000 l Suspension/min verbracht.

Zu Beginn der Maßnahme wurden zur Umsetzung hoher Austragsmengen, vor allem auch zur Überwindung des Eisenpuffers, zwei Sanierungsschiffe parallel eingesetzt.  Dabei konnten tägliche Austragsmengen zwischen 450 und 500 Tonnen Kalksteinmehl realisiert werden. Insgesamt wurden im März über 3.700 Tonnen Kalksteinmehl als Suspension im Speicherbecken Burg-hammer eingebracht.  Mit beiden Schiffen wurden insgesamt rund 340 Fahrten mit einer durchschnittlichen Austragsmenge von knapp elf Tonnen Kalksteinmehl pro Fahrt realisiert.

Das zu Beginn des Monates April realisierte Monitoring ergab bereits einen ersten Anstieg des pH-Wertes an den einzelnen Messstellen auf einen Wert von 3,2 bis 3,6 und eine leichte Ab-senkung des Eisengehaltes. Ab April wurden die Austragsmengen entsprechend dem Projekt-fortschritt auf ca. 220 Tonnen Kalksteinmehl pro Tag verringert und nur noch ein Schiff eingesetzt. Damit konnten im April insgesamt weitere 4.250 Tonnen Kalksteinmehl in das Speicher-becken Burghammer verbracht werden. Es wurden mit dem Schiff insgesamt mehr als 400 Fahrten mit einer durchschnittlichen Austragsmenge von 10,5 Tonnen Kalksteinmehl pro Fahrt realisiert. Das zu Beginn des Monates Mai realisierte Monitoring ergab einen weiteren Anstieg des pH-Wertes an den einzelnen Messstellen auf 3,7 bis 3,9. Daneben konnten die Eisengehalte auf Werte unter 2,0 mg/l gesenkt werden.

Nach einem umfangreichen Untersuchungsprogramm und dem Abgleich der Projektdaten wurden dann im Zeitraum vom 04.05. bis 19.05.2009 projektgemäß weitere ca. 2.000 Tonnen Kalksteinmehl im Speicherbecken Burghammer verbracht. Es wurden rund 180 Fahrten mit einer durchschnittlichen Austragsmenge von elf Tonnen Kalksteinmehl pro Fahrt realisiert. Nach einer Beruhigungsphase des Sees wurden beim Monitoring am 25.05.09 bereits pH-Werte im Bereich deutlich > 4,0 nachgewiesen. Die Eisengehalte konnten unter 1,0 mg/l gesenkt werden.

Entsprechend den ausgewerteten Daten wurde durch die LMBV die Weiterführung der Initial-neutralisation mit weiteren 1.000 Tonnen Kalksteinmehl ab 02.06.2009 veranlasst. Damit soll ei-ne Verringerung und damit Kosteneinsparung beim Einsatz des Kalkhydrates in der zweiten Stu-fe der Initialneutralisation erreicht werden. Diese zweite Stufe begann ab 09.06.2009.

Die LMBV beauftragte zur Realisierung des Vorhabens die Firma Rheinkalk GmbH im Zusammenwirken mit einer ARGE aus den Firmen NSG Saalhausen und BUL-Sachsen als sehr erfah-rene Unternehmen mit dem nötigen Know-how auf diesem Gebiet. Die ingenieurtechnische Be-gleitung und das notwendige Monitoring führt die Fa. LUG Engeneering durch. Die Sanierungsschiffe stellt das schwedische Unternehmen Br. Allerts Bulk Miljökalkning AB aus Skövde.

Die beiden Sanierungsschiffe waren bereits in Schweden in natursaueren Seen im Regeleinsatz und werden zu den Einsätzen in Deutschland jeweils mittels LKW antransportiert und mit einem dazugehörigen selbst fahrenden Trailer an der Einsatzstelle auf das Gewässer gebracht. Ein Sanierungsschiff ist ca. acht Meter lang und drei Meter breit. Es wiegt leer fast acht Tonnen und kann mit bis zu elf Tonnen Kalkmehl beladen werden. Das Kalkmehl wird über Silofahrzeuge an die Einsatzstellen gebracht, wo die Schiffe beladen werden.

Technische Daten der Komponenten bzw. des Gewässers:

Sanierungsschiff:
Länge   8,50 m
Breite   3,10 m
Höhe ohne LKW   3,10 m
Geschwindigkeit   max.11 km/h
Leergewicht   7,5 t
Beladung mit Kalk  11 t
Kapazität / Ausbringung 7000 l Suspension/min bzw. 1,5 m³ Kalk/min
Schiffskörper   Aluminium mit problemlosen Transportmöglichkeiten
Antrieb   Schiffsschraube 360’ drehbar

Gewässerzustand vor Bekalkung:
pH-Wert   ca. 2,9  
Sulfat   1200
Eisen   ca. 31 mg/l

Ausleitbedingungen nach Güteverbesserung:
Ph-Wert   ca. 6 - 8,5
Eisen gesamt  < 3 mg//l
Eisen gelöst  < 1 mg/l
Zink   < 1 mg/l
Kupfer gelöst  < 0,04 mg/l
Ammonium-Stickstoff < 1,5 mg/l


LMBV – Die Herausforderungen an die Seenmacher

Die Wiederherstellung eines sich selbst regulierenden Wasserhaushaltes in der Lausitz ist das übergeordnete Ziel der LMBV. Dazu ist die Beseitigung des Mengedefizit von 7 Mrd. m³ ( = 30 x Jahresverbrauch Berlin) durch Flutung der Bergbaufolgeseen (mit z. B. 155 Mio. m³ in 2008) konnte das ursprüngliche Wasserdefizit um fast 70 Prozent reduziert werden. Einher geht damit auch Wiederauffüllung der Grundwasserleiter um die Bergbaufolgeseen herum: Wideransprin-gen der Vorfluter nach 80 bis 100 Jahren, aber auch Vernässung von Flächen, die lange trocken gefallen waren. Zweitens ist die Verbesserung der Wasserbeschaffenheit, welche durch die natürliche Pyritverwitterung eisensauer und sulfathaltig ist notwendig. Das Versauerungspotenti-al in allen Lausitzer Seen umfasst fast 7 Mrd. mol Säure. Dies kann durch Behandlung vor dem See in den Kippen, im See selbst, am Auslass Verbesserung erreicht werden.

Der Bergbau hinterließ in der Lausitz ca. 150 Restlöcher, von denen ca. 15 größere Restlöcher in Sachsen durch Flutung zu Bergbaufolgeseen gestaltet werden:

 Gesamtvolumen der Seen: ca. 2,3 Mrd. m³ = 10 x Jahresverbrauch Berlin
 Davon Olbersdorf, Dreiweibern schon vollständig gefüllt, Bärwalde nahezu
 Kontrollierte Wasserentnahme aus Spree, Schwarze Elster, Neiße
 Nutzung der Speicher Bautzen, Quitzdorf, Spremberg

Flutungs und Behandlungskonzepte

Seit 1996 wurden mehrere Konzepte zur optimalen Flutung und Behandlung erarbeitet. Kontinuierlich wurden die Konzepte an veränderte Randbedingungen (Wasserverfügbarkeit, Sanierungsfortschritt, Nutzungsanforderungen, Ergebnisse Planfeststellungsbeschlüsse) angepasst. Dazu sind auch zahlreiche ingenieurtechnische Arbeiten notwendig, hier durch LMBV:
1. Flussgebietsbewirtschaftung zur Steuerung der Mengen zwischen mehreren Abnehmern: Wasserwerke, Kraftwerke, Landwirtschaft, Bergbaufolgeseen durch Flutungszentrale
2. hydrologische Modellierung zur Prognose der Flutung und des Grundwasserwiederanstieg großräumig (Zustrom, Abstrom, Bilanzen, Anstieggeschwindigkeit)
3. Prognose Beschaffenheitsentwicklung auf der Grundlage des Montanhydrologischen Monito-rings (Pufferung durch Oberflächenwasser, Zustrom Grundwasser, Kippenausfluss, Erosion, Wechselwirkung mit Sedimenten)
Zuletzt wurde das Konzept 2007 (auch Synopse genannt) mit Fachbehörden und Kommunen diskutiert:
- Fremdwasserzuführung ist Basis der Widerherstellung Wasserhaushalt
- Wasserdargebot erhöhen (Neiße, Flutungszentrale, Reserven nutzen…)
- Einsatz innovativer Verfahren zur Gewässerbehandlung chemisch biologisch

Mit der Entwicklung Innovativer Verfahren der Gewässerbehandlung wurde Neuland beschritten:
a) im Zustrom in der Kippe:
  - biochemische Sulfatreduktion am Skado Damm Lausitz
  - Reduzierung der Grundwasserneubildung Witznitz Leipzig
b) im Seewasser selbst:
  - Inlake mit Soda in Bockwitz Leipzig
  - Kalksedimente in Koschen  Lausitz
  - Mobile Inlake Behandlung mit Kalk in Burghammer
c)  Im Auslauf der Seen in den Vorfluter:
  - Frachtreduzierung durch Gütesteuerung
  - Sulfatreduktion mit Elektrolyse

Weiteres Vorgehen
• Nachbehandlung abhängig vom Zustrom sauren Wassers aus Damm zu Lohsa (ca. 5 Mio. mmol/ a prognostiziert)
• Bergbaubedingte Nachsorge : 2 Wochen im Herbst 2009 / Evtl. nochmals im Frühjahr nach Bedarf

Fazit:
• Es wurde ein Innovatives Verfahren entwickelt, angelehnt an mobile Schiff in Schweden.
• Die Grundidee: flächenhaftes Ausbringen erhöht die Reaktivität der Kalkpartikeln mit den Säurepartikeln im Wasser
• Sinkweg im Wasser = Reaktionsweg
• Wasser von pH 2,9 (Säure entspricht Coca Cola) auf heute 4,4 (entspricht gutem Bier) gebracht
• Ausleitwerte pH 6 (entspricht guter Milch) im Spätsommer Herbst erwartet

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