DE102004006084B4

DE102004006084B4 - Verfahren und Anordnung zur Behandlung saurer und sulfathaltiger Abwässer des Bergbaus

Info

Publication number: DE102004006084B4
Application number: DE200410006084
Authority: DE
Inventors: Roland Koch; Ralph Schöpke; Volker Preuss; Ralf Regel; Sylke Mangold; Angelika Striemann
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2004-02-07
Filing date: 2004-02-07
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2024-02-08
Also published as: DE102004006084A1

Abstract

Verfahren zur Behandlung saurer und sulfathaltiger Abwässer des Bergbaus, bei dem
– zunächst eine Gipsfällung durchgeführt und entstandener Gipsschlamm nach Ausfällen abgeführt wird, in einer sich anschließenden Stufe
– eine biochemische Sulfatreduktion erfolgt und eine Eisensulfidfällung vorgenommen, in deren Ergebnis entstandener Eisensulfidschlamm abgeführt wird, sich in einer weiteren Stufe anschließend
– über eine Entgasung eine Calcitfällung erfolgt und
– das im Arbeitsschritt der Calcitfällung ausgefällte Calcit dem Zulauf des sauren und sulfathaltigen Bergbauabwassers wieder aufgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Behandlung saurer und sulfathaltiger Abwasser, die zum einen während des Bergbaus nach über Tage gelangen, zum anderen ebenfalls im Bereich solcher Gebiete anfallen, in denen nach Beendigung bergbaulicher Maßnahmen, insbesondere dem Braunkohlebergbau, wieder ursprüngliche weitestgehend naturbelassene Verhältnisse zu gestalten sind.
Stand der Technik
Insbesondere nach Belüftung des Untergrundes durch den Braunkohlenbergbau laufen im Untergrund eine Reihe von Prozessen ab, die die Beschaffenheit des sogenannten Kippengrundwassers prägen.
Das sind chemische und biogeochemische Reaktionen, die zur Versäuerung der Sicker- und Grundwasser dienen.
So unterliegen die im natürlichen Zustand im anaeroben Grundwasser stabiler Eisensulfide im Kontakt mit Sauerstoff der Verwitterung durch Oxidation: FeS₂ + 15/4O₂ + H₂O → Fe(OH)₃ + 2S0^2– ₄ + 4H⁺
Die sich bildenden Wasser sind hauptsächlich durch hohe Eisen-, Sulfatgehalte und durch hohe Säurefrachten gekennzeichnet.
Ebenfalls Seen, die in ehemaligen Tagebauen entstehen, sind davon betroffen.
Nach Wiederanstieg des Grundwassers stellen sich zwar erneut natürliche Abflussbedingungen ein, jedoch ist das in Graben und Quellgebieten gefasste belüftete Kippengrundwasser extrem stark versauert und sulfatbelastet.
Dieses Wasser belastet die abstromig gelegenen Vorfluter und ist bekannten üblichen Grubenwasserreinigungsanlagen zuzuführen.
Sehr häufig wird deshalb eine Neutralisation durch Kalkung vorgenommen, indem die hauptsächlich in Form von Wasserstoff-, Hydrogensulfat- und Eisenionen vorliegende Säure neutralisiert wird.
Dabei fällt bereits Gips aus.
Das in die Tagebauseen einströmende potenziell saure Kippengrundwasser ist deshalb oft gipsgesättigt Nachteilig ist dabei, dass die Sulfatkonzentration erhalten bleibt, indem das neutralisierte Grundwasser im Wesentlichen folgende Beschaffenheitsnachteile aufweist: – Sulfat verhält sich weitgehend konservativ.
Übliche Grenzwerte für Trinkwasser werden um ein mehrfaches überschritten.
Dadurch treten bereits erwähnte Korrosionsprobleme an Betonbauwerken auf.

– Nach Zugabe von Kalk (CaO) verbleibt eine sehr hohe Resthärte (> 10 mmol/L ~56°dH).
– Bei der hohen Calciumkonzentration fällt pufferndes Hydrogencarbonat bereits im Neutralbereich als Calcit aus.

Die Pufferung liegt meist unter 0,6 mmol/L.
Dadurch reichen bereits geringe Säureeinträge für eine Wiederversauerung aus.
Diese Situation hat zur Entwicklung verschiedener spezifischer Verfahren geführt.
So wird nach den US-PS 6,174,444 und 5,698,107 die elektrochemische Neutralisation angewendet, wobei die enthaltenen Sulfat- und Metallionen präzipitiert werden.
Andere Vorschläge sehen vor, im sauren Abwasser natürliche vorhandene Säure abbauende Bakterien anzusiedeln ( US-PS 6,325,923 ) oder oxidationsfördernde Mikroorganismen in ihrem Wuchs zu hemmen ( US-PS 5,171,454 ).
Die DE 10155760 B4 schlägt ein Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers, insbesondere von Tagebaurestseen vor, bei dem in einem Teilwasservorrat eines Wasservorrats Trägermittel angeordnet sind, in denen Mikroorganismen angesiedelt sind, die zunächst die Entsäuerung des Teilwasservorrats und anschließend die Entsäuerung des Wasservorrats bewirken. Dabei soll so vorgegangen werden, dass a) das Wasser des Teilwasservorrats unbehandelten schwefelsauren Wassers aus dem Wasservorrat zunächst im Kreislauf über das Trägermittel geleitet wird, bis im Wasser des Teilwasservorrats ein vorbestimmter pH-Wert überschritten wird, b) dass nachfolgend nach Überschreitung des pH-Wertes im Wasservorrat des Teilwasservorrats unbehandeltes schwefelsaures Wasser des Wasservorrats in den Kreislauf gegeben wird und gemeinsam über das Trägermittel geleitet und somit analog des Verfahrensschrittes a) entsäuert wird, und c) dass schließlich das im Teilwasservorrat wenigstens teilweise entsäuerte Wasser in den Wasservorrat des schwefelsauren Wassers abgeführt wird.
Auch das in der DE 10221756 B4 vorgeschlagene Verfahren zur Reinigung und/oder Behandlung von sauren, eisen- und sulfathaltigen Wässern bedient sich spezieller Mikroorganismen. Dabei soll in einem ersten Behandlungsraum eine Oxidation von Fe(II) zu Fe(III) durch eisenoxidierende Mikroorganismen bei einem pH-Wert s 2,8 erfolgen. In einem zweiten Behandlungsraum wird der pH-Wert auf 3,2 bis 3,5 angehoben, wobei aus den Fe-III-Ionen und den Sulfationen Eisenhydroxisulfate entstehen und ausfallen. Die Oxidationsgeschwindigkeit im ersten Behandlungsraum kann dabei durch Rückführung von mikroorganismenhaltigen Eisenhydroxisulfaten aus dem zweiten Behandlungsraum und/oder durch Zuführung von CO2 in den ersten Behandlungsraum gesteuert werden.
Zum einen ist der Aufwand erheblich, wenn es sich um eine mehrstufige Aufbereitung handelt, zum anderen erfolgt in einem einstufigen Verfahren nur eine unvollkommene Aufbereitung.
Ein in Deutschland weit verbreitetes Verfahren ist die Fremdwassereinleitung in Tagebauseen, um den natürlichen Carbonatpuffer des Oberflächenwassers zu nutzen.
Dieses Verfahren verläuft zeitlich sehr gestreckt, wobei sehr die Fremdwassereinleitung ebenso häufig nicht ausreichend ist, um den erfolgenden Säureeintrag auszugleichen.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, mit deren Hilfe der Aufwand bei der Wiederherstellung der ursprünglichen Eigenschaften von Naturwasser aus sauren und sulfatbelasteten Abwässern des Bergbaus weiter verringert wird und die Sulfat- und Calciumkonzentration auf ein Maß, wie es für Brauchwasser üblich ist, gesenkt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst, indem zur Behandlung saurer und sulfathaltiger Bergbauabwasser zunächst eine Gipsfällung durchgeführt und entstandener Gipsschlamm nach Ausfallen abgeführt wird.
Da das Bergbauabwasser annähernd gipsgesättigt ist, kann ein Teil des Sulfats durch Erhöhung der Calciumkonzentration als Gips ausgefallt werden.
Bei Verwendung von Calcit erfolgt gleichzeitig eine Teilentsäuerung.
Bei pH ~2 liegt die Hälfte des Sulfats als Hydrogensulfat vor.
Dadurch ist mehr Gips löslich als bei neutralem pH-Wert.
Dieser Gips kann bereits durch Neutralisation ausgefällt werden.
Gleichzeitig wird der pH-Wert dem Optimum der Sulfatreduktion angenähert.
Parallel dazu fällt ebenfalls Eisen(III)hydroxid in Flockenform aus.
Die Strömung wird deshalb hier so gestaltet, dass nur Gipskristalle sedimentieren.
Das erfolgt bei entsprechender Turbulenz, die beispielhaft schon durch zuströmendes Bergbauabwasser entsteht, relativ schnell, sodass nur die gebildeten Eisenhydroxidflocken suspendiert einem in der Verfahrensabfolge nachfolgenden Substrat aufgegeben werden.
Hier erfolgt eine Weiterbehandlung des Bergbauabwassers durch Umkehr der Pyritverwitterung durch Sulfatreduktion durch Mikroorganismen unter Fällung fester Sulfide, sodass eine biochemische Sulfatreduktion eintritt.
Damit verändert sich das im Bergbauabwasser vorhandene Eisenhydroxid infolge des Durchlaufens des Substrats zu Eisensulfid, das nach Ausfällen separiert aufgefangen wird.
Gleichzeitig wird Kohlenstoff produziert, der ebenfalls zur Gasausscheidung führen kann und der im Weiteren an die Atmosphäre ausgetragen wird.
Deshalb wird das Bergbauabwasser das Substrat vertikal durchströmend aufgegeben.
Infolgedessen steht das behandelte Wasser unter einem höheren hydrostatischen Druck, der der Gasblasenbildung entgegenwirkt.
Da das Bergbauabwasser in der beschriebenen Zwischenstufe nicht mehr die stöchiometrisch notwendige Eisenmenge aufweist, muss dem Prozess in dieser zweiten Stufe Eisenhydroxid in Form von Wasserwerksschlammen oder Gewässersedimenten zugeführt werden.
Im Einzelnen ergeben sich folgende mögliche Reaktionswege im Parameterraum pH-NP mit phasenstabilisierten Bereichen:
Zunächst wird bei (1) der gelöste Sauerstoff verbraucht, die Anaerobie unter Reduktion von Eisen (III) zu Eisen (II) eingestellt und das Neutralisationsprodukt bleibt unverändert.
Bei (2) setzt die Sulfatreduktion ein.
Säure wird verbraucht, der pH-Wert steigt an, und gebildetes Kohlendioxid fällt mit dem Eisen (II) als Siderit aus.
Mit Schwefelwasserstoff fällt Eisen (II) als Eisensulfid aus und die Konzentration gelösten Schwefelwasserstoffgases nimmt mit steigendem pH-Wert rasch ab. Bei (3) stabilisiert sich der pH-Wert um pH > 8 im Phasengleichgewicht mit Siderit/Eisenhydroxid-Mineralen.
Gebildetes Kohlendioxid fällt sofort als Eisencarbonat aus.
Bei (4) fällt bei schwach alkalischem Milieu Calcit aus und der pH-Wert wird geringfügig höher durch Siderit/Eisenhydroxid/Calcit-Mineralphasen stabilisiert.
Wegen der niedriger Gleichgewichtskonzentration von Hydrogencarbonat beziehungsweise des Carbonats ist die Reaktionslösung während dieser Phase mit NP = 0 nahezu ungepuffert.
In (5) wird nach Erschöpfung des Eisenhydroxidvorrats gebildeter Siderit in Sulfid umgesetzt und anorganischer Kohlenstoff hauptsächlich als Calcit gefällt.
Der abnehmende pH-Wert wird hauptsächlich durch das Calcitgleichgewicht bestimmt.
Bei (6) läuft nach Reduktion des gesamten Sulfates zu Sulfid-Schwefel die Reaktion weiter.
Eisenzufuhr und pH-Wert werden so gesteuert, dass nur wenig Schwefelwasserstoff entsteht.
Das das Substrat verlassende Wasser ist stark hydrogencarbonatgepuffert.
Entstandener Eisensulfidschlamm wird abgezogen.
Restsubstrat soll beim Passieren des Anaerobreaktors abgebaut und Algenbiomasse gebildet werden.
Dadurch tritt in einer weiteren Stufe sich anschließend über eine Entgasung der Kohlensäure, die in die Atmosphäre entweicht, eine biologische Calcitfällung ein.
Durch Photosynthese kann diese Calcitfällung unterstützt werden, da infolge dessen eine biogene Entkalkung eintritt.
Das im Arbeitsschritt der Calcitfällung in seiner Gesamtheit ausgefällte und biomasseangereicherte Calcit wird dem Zulauf des sauren und sulfathaltigen Bergbauabwassers vor Beginn des bisher beschriebenen Prozesses wieder zugeführt.
Das Verfahren besteht insoweit aus drei Stufen, die sich in ihrer Wirkung ergänzen, indem zunächst eine Gipsfällung, im Weiteren sich anschließend eine Sulfatreduktion und abschließend die Calcitfällung erfolgt.
Das nach dem Ausgasen der Kohlensäure entstehende Wasser ist dadurch enthärtet, sulfatreduziert und ausreichend hydrogencarbonatgepuffert sowie biologisch stabilisiert.
Es liegt in einer Qualität vor, die bedenkenlos der Vorflut zugeführt werden kann.
In der Sulfatreduktion können als Betriebsmittel eisenhydroxidreiche Schlämme der Wasserbehandlung in Kombination mit leichtabbaubaren Produkten der Lebensmittelindustrie und/oder der Landwirtschaft eingesetzt werden.
Anfallender Eisensulfidschlamm wird zur weiteren Verwendung vorzugsweise anaerob deponiert.
Der anfallende Eisensulfidschlamm kann ebenso als Zuschlagstoff der Schwefelsäureproduktion und/oder als Vorprodukt der Zementindustrie zur Verfügung gestellt werden.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltete Anordnung weist zunächst einen oben offenen horizontal durchströmten flachen Behälter, wobei das ebenfalls ein Gerinne sein kann, mit einem einseitig geneigten Boden auf.
In Nähe des Eintritts des sauren und sulfathaltigen Bergbauabwassers kann eine Einleitungsvorrichtung für Calcit-schlamm ausgebildet sein, wenn dieser nicht anderweitig aufgegeben wird.
Durch die im Weiteren flache Ausbildung des flachen Behälters ist eine große Oberfläche für das zugeleitete gipsgesättigte Abwasser vorhanden, sodass ausgefällte Gipsbestandteile sedimentieren können.
Über die Wirkung des einseitig geneigten Bodens ist an der tiefsten Stelle des flachen Behälters eine Konzentration des ausgefällten Gipsschlammes vorhanden.
Während bei kleineren Anlagen dieser Gipsschlamm manuell entfernt werden kann, ist bei einer größer dimensionierten Auslegung der Anlage an der tiefsten Stelle eine Auslassvorrichtung für Gipsschlamm ausgebildet, um diesen Gipsschlamm entfernen und einer weiteren Verwendung zuführen zu können.
Diese Auslassvorrichtung kann ebenso mit einer Abzugsvorrichtung kombiniert sein, die entweder integriert oder nachgeordnet ist.
Dem horizontal durchströmten flachen Behälter ist ein abwärts durchströmtes mit Stützkörpern und einem Substrat befülltes und als Anaerobreaktor bezeichnetes Gefäß nachgeordnet, das zunächst einen dem Zulauf des vorgeordneten flachen Behälters im wesentlichen gegenüberliegenden Oberlauf des vorgelagerten flachen Behälters verbundenen Eintritt aufweist.
Dieser Eintritt ist so gestaltet, dass das zu neutralisierende Bergbauabwasser auf das in den Anaerobreaktor eingebrachte Substrat auflaufen und dieses nach unten hin durchdringen kann.
Dieser Anaerobreaktor weist einen seitlich angeordneten über seine gesamte Lange reichenden Kanal mit freiem Querschnitt auf, der im Bodenbereich des Anaerobreaktors eine Einmündung aufweist und am oberen Ende einen Ablauf, der in ein weiteres flaches dem Anaerobreaktor nachgeordnetes oben offenes flaches Behältnis mundet.
Am Boden des Anaerobreaktors sedimentierender Eisensulfidschlamm wird abgeschöpft, sofern nicht wiederum in Abhängigkeit von der Größe der Anlage eine Abzugsvorrichtung ausgebildet ist.
Das den Anaerobreaktor verlassende Wasser steigt im freien Querschnitt des Kanals auf und tritt über den am oberen Ende vorhandenen Ablauf in das nachgeordnete oben offene Behältnis ein.
Durch die hier wiederum vorhandene große Oberfläche tritt, wie bereits beschrieben, eine biologische Calcitfällung ein, wobei der Calcitschlamm dem Eingabebereich wieder zuzuleiten sein sollte.
Deshalb verfügt das oben offene flache Behältnis wieder über eine geneigte Bodenausbildung, die die Sammlung dieses Calcitschlamm an einer tiefen Stelle und damit dessen Entfernung ermöglicht.
Die Vorzugslösung sieht vor, hier wieder eine Abzugseinrichtung auszubilden, die bei großen Anlagen mit erheblichem Durchsatz über eine Rohrleitung mit einem zweckentsprechend ausgebildeten Förderorgan mit dem Zulaufbereich des dem Anaerobreaktor vorgelagerten flachen Behälters verbunden ist.
Des Weiteren weist das dem Anaerobreaktor nachgeordnete oben offene flache Behältnis einen Ablauf für die Einleitung des erfindungsgemäß aufbereiteten Bergbauabwassers in die Vorflut auf.
Die wirksame Tiefe des Anaerobreaktors ist regelmassig größer als seine Breite und kann ein Vielfaches dessen betragen.
Ebenso können alle Auslasse mit Abzugseinrichtungen, wie Pumpen und dergleichen, versehen sein.
Ebenso ist eine Vervielfachung der beschriebenen Ausbildung und deren einzelner Elemente in der Kombination zueinander möglich.
Ausführungsbeispiel
Bei einer naturnahen Ausbildung des Systems ist dieses sehr gut in die Landschaft zu integrieren.
Die Erfindung soll im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden.
Die zugehörige Zeichnung zeigt als
1 das Funktionsschema einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage.
In einen flachen Behälter 1, der bündig mit der Erdoberfläche in die Erde eingelassen ist, wird das Wasser einer Quelle eingeleitet, aus der stündlich etwa 3 Kubikmeter eines sauren sulfathaltigen Abwassers zu Tage treten.
Die Tiefe des flachen Behälters 1 beträgt unmittelbar im Bereich der Einleitung 10 cm; der Boden verläuft nach der gegenüberliegenden Seite der Einleitung schräg und erreicht dort beispielhaft 60 cm Tiefe, sodass ein Sumpf 2 entsteht.
Sein Volumen ist so bemessen, dass eine Verweilzeit von ca. einer Stunde nicht unterschritten wird, da die Gipsfällung verzögert einsetzen kann.
Eingeleitetes saures und sulfatbelastetes Wasser wird mit ausgefälltem Calcitschlamm versetzt, so dass sich Gipsschlamm bildet, der sich im tiefsten Bereich des flachen Behälters 1, also dem Sumpf 2, absetzt.
Dieser abgesetzte Gipsschlamm wird manuell mechanisch entfernt.
Über dem Bereich der tiefsten Stelle des flachen Behälters 1 ist ein Überlauf 3 ausgebildet, der den Übertritt des Wassers in einen nachfolgend ins Erdreich eingelassenen Anaerobreaktor 4 ermöglicht.
Dieser weist einen Durchmesser von 2,5 m und eine nutzbare Tiefe von wenigstens 2,5 m auf, sodass sich eine Verweilzeit des Wassers von circa wenigstens einem halben Tag ergibt.
Des Weiteren ist der Anaerobreaktor 4 mit geeigneten Füllkörpern versehen.
Diese Füllkörper können beispielhaft pflanzliche Abfälle oder andere für diesen Zweck aus geeigneten Abfallmaterialien hergestellte Pellets sein.
Ebenso ist Substrat eingefüllt.
Dabei handelt es sich beispielhaft um flüssige Abfalle aus der Landwirtschaft.
Wird bei einem extrem sauren Grundwasser eine Menge zugegeben, die 8 mmol/L Methanol entspricht, ersetzt das die Zugabe von ca. 380 g/Kubikmeter biochemischen Sauerstoffbedarfs.
Das beim Befüllen des Anaerobreaktors 4 aus dem flachen Behälter 1 übertretende Wasser kann Spuren von Schwefelwasserstoff enthalten, da Sulfat zu H₂S reduziert wird.
Deshalb ist vorsorglich als Abdeckung ein nicht dargestellter biologischer Geruchsfilter ausgebildet, über den die Abluft geleitet wird, um ein Auftreten unangenehmer Gerüche zu vermeiden.
Nach Sauerstoffeintrag werden ebenfalls auch überschüssiges Substrat und Sulfidschwefel abgebaut.
Seitlich im Anaerobreaktor 4 ist ein von dessen Boden zur Rasensohle führender Kanal 5 mit freiem Querschnitt ausgebildet, der in Bodennähe des Anaerobreaktors 4 einen nach dem Innenraum des Anaerobreaktors 4 zu gerichteten Einlass aufweisend ausgebildet ist.
Dieser Kanal 5 ist beispielhaft im Inneren des Anaerobreaktors 4 ausgebildet, er kann aber ebenso an dessen Außenseite angeordnet sein, wenn er wiederum mit seiner unteren Mündung mit dem unteren Innenraum des Anaerobreaktors 4 verbunden ist.
Ebenso ist im Boden des Anaerobreaktors 4 eine Abzugseinrichtung für gefällten Eisensulfidschlamm vorhanden.
Das ist beispielhaft eine mobile Fäkalpumpe 6.
Der obere Auslass des Kanals 5 ermöglicht die Übergabe aufsteigender Flüssigkeit in ein nachgeordnetes flaches und oben offenes Behältnis 7.
Nach Ausfällen des Eisensulfidschlammes steigt durch den vorhandenen hydrostatischen Druck das Wasser durch den freien Querschnitt des Kanals 5 nach oben und tritt in das flache und oben offene flache Behältnis 7 ein.
Dieses weist hinsichtlich seiner inneren Gestaltung ebenso wie der flache Behälter 1 einen geneigten Boden auf, sodass an der tiefsten Stelle wiederum ein Sumpf 2 zur Sammlung ausgefällter Verbindungen vorhanden ist.
Der Eintritt des Wassers erfolgt über dem flachen Bereich, der Austritt ist als Ablauf 8 ausgebildet, über den das Wasser in das weiterführende Fließ übertritt.
Sein Volumen ist so bemessen, dass sich eine Verweilzeit für eine Nachreaktion von ca. 8 Stunden ergibt.
Behälter 1 und Behältnis 7 können naturnah gestaltet sein und in einem Fließabschnitt vor und nach dem Anaerobreaktor eingerichtet werden.
Insbesondere Behältnis 7 kann als Gerinne oder auch als Schönungsteich ausgebildet sein.
In dem oben offene Behältnis 7 erfolgt, hervorgerufen durch die im Verhältnis zum Volumen wiederum große Oberfläche, ein Ausfällen des Calcits. Diese Calcitausfällung in der beschriebenen Nachreaktionsstrecke kann durch Photosynthese unterstützt werden (biogene Entkalkung). Da die Caicitfällung biologisch unterstützt werden soll, ist eine möglichst lange Verweilzeit anzustreben. Durch eine Einbindung in den natürlichen Abfluss ist nur ein geringer Bauaufwand erforderlich.
Ausgefällter Calcit wird manuell diskontinuierlich gewonnen und nach dem flachen Behälter 1 verbracht.
Es ist bei allen Ausführungsformen, insbesondere bei einer grösser dimensionierten Auslegung, möglich, Fördereinrichtungen einzusetzen. Das können beispielhaft Schlamm- beziehungsweise Fäkalpumpen, Abzugsschnecken oder andere geeignete Förderorgane sein.
Nachdem das ursprüngliche saure und sulfathaltige Wasser über den Ablauf 8 das oben offene flache Behältnis 7 verlassen hat, weist es bei richtiger Auslegung der erfindungsgemäßen Anordnung Brauchwasserqualität auf.

1: flacher Behälter
2: Sumpf
3: Überlauf
4: Anaerobreaktor
5: Kanal
6: Fäkalpumpe
7: oben offenes flaches Behältnis
8: Ablauf

Claims

Verfahren zur Behandlung saurer und sulfathaltiger Abwässer des Bergbaus, bei dem – zunächst eine Gipsfällung durchgeführt und entstandener Gipsschlamm nach Ausfällen abgeführt wird, in einer sich anschließenden Stufe – eine biochemische Sulfatreduktion erfolgt und eine Eisensulfidfällung vorgenommen, in deren Ergebnis entstandener Eisensulfidschlamm abgeführt wird, sich in einer weiteren Stufe anschließend – über eine Entgasung eine Calcitfällung erfolgt und – das im Arbeitsschritt der Calcitfällung ausgefällte Calcit dem Zulauf des sauren und sulfathaltigen Bergbauabwassers wieder aufgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Betriebsmittel für die Sulfatreduktion ein biologisch verwertbares Substrat mit anaerobem Milieu verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in der Sulfatreduktion als Betriebsmittel eisenhydroxidreiche Schlämme der Wasserbehandlung eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in der Sulfatreduktion als Betriebsmittel leicht abbaubare Produkte der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in der Sulfatreduktion als Betriebsmittel leicht abbaubare Produkte der Landwirtschaft eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Calcitfällung durch Photosynthese unterstützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der anfallende Eisensulfidschlamm als Vorprodukt der Zementindustrie zur Verfügung gestellt wird.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem – zunächst ein horizontal durchströmter oben offener flacher und mit einem Zulauf für Bergbauabwasser versehener Behälter (1) – mit einem einseitig geneigten Boden vorhanden ist, sodass sich an der tiefsten Stelle Gipsschlamm sammeln kann, und – einseitig über dem flachen Teil ein Zulauf ausgebildet ist, – dem Zulauf gegenüberliegend ein mit dem Eintritt in einen mit einem mit Füllkörpern und Substrat befüllten Anaerobreaktor (4) verbundener Überlauf (3) vorhanden ist, – der Anaerobreaktor (4) einen in Bodennähe beginnend und nach oben hin aufsteigenden und dort mit einem freien Austritt versehenen Kanal (5) mit freiem Querschnitt aufweist, – der Restraum des Anaerobreaktors (4) mit Füllkörpern und Substrat befüllt ist, – am oberen Ende des Kanals (5) der Austritt als Übertritt ausgebildet ist, der in ein weiteres dem Anaerobreaktor (4) nachgeordnetes oben offenes flaches Behältnis (7) mündend ausgebildet ist, – an der tiefsten Stelle des Anaerobreaktors (4) ein Auslass für sedimentierenden Eisensulfidschlamm ausgebildet ist, – das nachgeordnete oben offene flache Behältnis (7) eine geneigte Bodenausbildung zur Sammlung des Sediments aufweisend ausgebildet ist und – in Nähe der und oberhalb dieser tiefsten Stelle des oben offenen flachen Behältnisses (7) wiederum ein vorzugsweise in die weiterführende Vorflut mündender Ablauf (9) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, bei der an wenigstens einer der tiefsten Stellen des horizontal durchströmten und mit einem Zulauf für Bergbauabwasser versehenen flachen Behälters (1) sowie des oben offenen flachen Behältnisses (7) ein Auslass ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 9, bei der an wenigstens einem der Auslässe eine Abzugseinrichtung ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 10, bei der die Abzugseinrichtung des oben offenen flachen Behältnisses (7) mit dem Zulauf des dem Anaerobreaktors (4) vorgelagerten flachen Behälters (1) verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der die wirksame Tiefe des Anaerobreaktors (4) grösser ist als dessen horizontale Erstreckung.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der mehrere dem Anaerobreaktor (4) vorgeordnete flache Behälter (1) ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der parallelliegend mehrere Anaerobreaktoren (4) ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei der mehrere oben offene flache Behältnisse (7) ausgebildet sind.