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DE102010005215A1 - Method and device, useful for preventing contaminated groundwater inflows into running water and other areas, comprise arranging drainage system to collect contaminated groundwater and piping system for discharging contaminated groundwater - Google Patents

Method and device, useful for preventing contaminated groundwater inflows into running water and other areas, comprise arranging drainage system to collect contaminated groundwater and piping system for discharging contaminated groundwater Download PDF

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DE102010005215A1
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Guenter Scholz
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Rabe Wolfgang Dipl-Chem 02994
Scholz Guenter Dr-Ing 02977
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Rabe Wolfgang Dipl-Chem 02994
Scholz Guenter Dr-Ing 02977
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/006—Water distributors either inside a treatment tank or directing the water to several treatment tanks; Water treatment plants incorporating these distributors, with or without chemical or biological tanks
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Abstract

Method and device for preventing contaminated groundwater inflows into running water and other areas, comprise: arranging a drainage system with a collection of the contaminated groundwater at the left, right or both sides of the affected running water in such a manner that the drainage system is under the flow lines of the groundwater; arranging a piping system for discharging the contaminated groundwater; arranging a collector for inflowing running water from the drainage system; and directing or promoting contaminated water from the collector into different water for treating or purifying. Method and device for preventing contaminated groundwater inflows into running water and other areas, comprise: arranging a drainage system with a collection of the contaminated groundwater at the left, right or both sides of the affected running water at a height of +- 2 with respect to the water bed in such a manner that the drainage system is always under the flow lines of the groundwater inflows; arranging a graduated piping system provided with different diameters for discharging the contaminated groundwater, where the smaller diameter is located at the beginning of the system or the higher points of the river course; constructing the moderate building block of the drainage system, where the length of the single building block is up to 1000 m; arranging a collector with a diameter of 500-5000 mm at the drainage building block at a distance of 100-1000 m for inflowing running water from the drainage system; and directing or promoting water loaded with the contaminants from the collector into different water for treating or purifying by a conveyor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Eliminierung schadstoffbelasteter Grundwasserzuflüsse, im Besonderen in Bergbauregionen, in Fließgewässer, in denen es z. B. durch hohe Eisenbelastungen zur Braunfärbung der Flussläufe kommt und damit biologisches Leben gestört wirdThe invention relates to the elimination polluted groundwater inflows, especially in mining areas, in rivers, in which there are, for. B. comes due to high iron loads for browning of the river courses and thus biological life is disturbed

In Bergbaufolgeregionen kommt es durch den nachbergbaulichen Grundwasserwiederanstieg vielerorts an Flussläufen zu weiträumigen Schadstoffinfiltrationen wodurch Teilbereiche so stark mit Schadstoffen belastet werden dass die gesetzlich festgelegten zulässigen Schadstoffbelastungen weit überschritten werden, womit Fischsterben und Störungen in der Biozönose in längeren Abschnitten der Fließgewässer verbunden sind.In mining regions, the post-mining recharge of groundwater causes widespread infiltration of pollutants, which means that subregions are so heavily polluted that legally permissible pollutant levels are far exceeded, which results in fish deaths and biocenosis disturbances in longer stretches of watercourses.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass zur Lenkung von Grundwasserströmungen vielfältige Möglichkeiten existieren.It is known from the prior art that manifold possibilities exist for the control of groundwater flows.

In DE 196 22 159 A1 ist ein Verfahren zur weiträumigen Steuerung von Grundwasserströmen mittels so genannter Dichtwände beschrieben. Damit gelingt es, große Areale, strömungsmäßig bezüglich des örtlich gewollten Grundwasserzustandes nach Menge und Qualität zu steuern und zu kontrollieren. Dichtwände werden z. Z. umfassend zur Steuerung von Grundwasserzuflüssen im Braunkohlenbergbau mit der Zielstellung genutzt, die für die Kohlegewinnung erforderliche Wasserhebung zu minimieren und den negativen Einfluss infolge der weiträumigen Grundwasserabsenkung der Tagebaue zu verringern. Der Nachteil dieser Technik besteht im enormen Kostenaufwand und der Anwendbarkeit nur in großräumigen Bereichen.In DE 196 22 159 A1 is a method for the long-range control of groundwater flows described by means of so-called sealing walls. This makes it possible to control and control large areas in terms of flow with respect to the locally desired groundwater status in terms of quantity and quality. Sealing walls are z. Z. is used extensively to control groundwater inflows in lignite mining with the aim of minimizing the water uplift required for coal production and reducing the negative impact of large-scale open pit subsidence. The disadvantage of this technique is the enormous cost and the applicability only in large areas.

In DE 43 32 422 C1 wird ein Verfahren zur Entwässerung von Böschungen und Kippen beschrieben, welches Horizontalfilter und Gräben zur Steuerung von Wasserströmen in Böden vorschlägt. Damit gelingt es den Einfluss des Grundwasserwiederanstieges auf das umliegende Gebirge weitgehend zu eliminieren,. Die Anwendung bleibt jedoch auf diesen Spezialfall beschränkt und ist dem aktiven Bergbau vorbehalten.In DE 43 32 422 C1 describes a method of draining embankments and tipping which proposes horizontal filters and trenches for controlling water flows in soils. This succeeds in largely eliminating the influence of the recharge on the surrounding mountains. However, the application remains limited to this special case and is reserved for active mining.

Aus DE 10 2007 009 037 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterbrunnens mittels einer Kombination von Horizontalfilterbrunnen und senkrechten Schächten bekannt, mit welchen Grundwasserströme beeinflusst und gelenkt werden können. Die Vielzahl der hier erforderlichen Einzelelemente und der hohe Aufwand zur Errichtung der senkrechten Schächte beschränken diese Lösung auf spezielle Anwendungsfälle, wo sich dieser hohe Kostenaufwand auszahlt.Out DE 10 2007 009 037 A1 For example, a method of making a filter well by means of a combination of horizontal filter wells and vertical wells with which groundwater flows can be influenced and directed is known. The variety of individual elements required here and the high cost of erecting the vertical shafts limit this solution to special applications where this high cost pays off.

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Lösung zum Fernhalten schadstoffbelasteter Grundwasserströme von Fließgewässern zu finden und damit den oft beobachteten negativen Einfluss auf die Färbung und auf die Biozönose in weiten Abschnitten von Flussläufen zu eliminieren.The aim and the object of the invention are to find a solution for keeping contaminated groundwater streams from flowing waters and thus to eliminate the often observed negative influence on the coloring and on the biocenosis in large sections of river courses.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass entlang des Flusslaufes, wo schadstoffbelasteter Grundwasserzustrom vorliegt, links, rechts oder beidseitig, in ±2 m der Höhe der Fluss-Sohle ein mittels Drainage ausgestattetes Rohrsystem installiert wird und dieses Drainagesystem den schadstoffbelasteten Grundwasserzustrom erfasst, noch bevor er das Fließgewässer erreicht und ihn in diesem System in eine flussabwärts angeordnete Sammelstelle zur Weiterleitung und Aufbereitung/Reinigung leitet. Die Anordnung des Drainagesystems in Relation zu Höhe der Gewässersohle, d. h. der senkrechte Abstand des Drainagesystems von der Gewässersohle, wird bei der Realisierung der Anordnung aus den jeweils vorliegenden geologischen Verhältnisse über dem Drainagesystem sowie den vorliegenden Kolmationsbedingungen im Fließgewässer bestimmt.According to the invention, this object is achieved in that along the course of the river, where polluted Grundwasserzustrom present, left, right or both sides, in ± 2 m of the height of the river sole a pipe system equipped by means of drainage is installed and this drainage system detects the polluted groundwater inflow, even before He reaches the watercourse and directs him in this system in a downstream collection point for forwarding and treatment / purification. The arrangement of the drainage system in relation to the height of the riverbed, d. H. the vertical distance of the drainage system from the body of water, is determined in the realization of the arrangement of the respective existing geological conditions on the drainage system and the present Kolmationsbedingungen in running water.

Erfindungsgemäß erfolgt die örtliche Positionierung des Drainagesystems derart, dass die Stromlinien des Grundwasserzuflusses zu diesem System zu jeder Jahreszeit einen Luftzutritt in das Rohrsystem der Drainage verhindern und dabei den jeweiligen geologischen und witterungsbedingten Einflüssen angepasst ist. Die damit gegebene ständige Wasserfüllung des Rohrdrainagesystems verhindert weitgehend das Verändern des Filterwiderstandes und damit das in kurzen Zeitabständen erforderliche Reinigen des Gesamtsystems bzw. Versetzungen, die die Funktionsfähigkeit einschränken oder gefährden.According to the local positioning of the drainage system is carried out such that the streamlines of the groundwater inflow to this system at any season prevent access of air into the pipe system of the drainage and is adapted to the respective geological and weather-related influences. The thus given constant water filling of the pipe drainage system largely prevents the changing of the filter resistance and thus the required in short intervals cleaning the entire system or dislocations that limit or jeopardize the functioning.

Für die senkrechte und horizontale Positionierung des Dränagesystems wird des Weiteren die jeweilige Kolmationssituation der Fluss-Sohle beachtet.For the vertical and horizontal positioning of the drainage system, the respective Kolmationssituation the river sole is considered further.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsdrainagen entlang eines Flusslaufes bausteinmäßig je nach Schadstoffbelastung angeordnet wird und ein Einzelbaustein eine Länge bis zu 1000 m aufweisen kann.The method according to the invention is further characterized in that the drainage drainages along a course of the river are arranged in accordance with the building block, depending on the pollutant load, and a single building block can have a length of up to 1000 m.

Diese Bausteine werden vorzugsweise an Flussabschnitten positioniert, an denen eine hohe Eisenbelastung bzw. anderweitige Extremsituation bezüglich Schadstoffeintrag des anstehenden Grundwassers gegeben ist. An den Drainagebausteinen sind im Abstand von 100 bis 1000 m Sammler für das aus dem Drainagesystem zufließende Wasser mit einem Durchmesser von 500 bis 5000 mm angeordnet, von denen das schadstoffbelastete Wasser zur Aufbereitung/Reinigung geleitet wird.These building blocks are preferably positioned at river sections at which a high iron load or other extreme situation with regard to pollutant input of the upcoming groundwater is given. At the distance of 100 to 1000 m, collectors for the water flowing out of the drainage system with a diameter of 500 to 5000 mm are arranged at the drainage building blocks, from which the polluted water for treatment / purification is passed.

Zur energetisch optimalen Ableitung der schadstoffbelasteten Grundwassermengen erfolgt eine abgestufte Dimensionierung des Rohrsystems entlang des Flusslaufes derart dass ein Eindringen von Luft an Einzelabschnitten vermieden wird.For the optimal energetic derivation of contaminated groundwater amounts, a graded dimensioning of the pipe system along the course of the river is carried out in such a way that the ingress of air at individual sections is avoided.

Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Drainagesystems wird dieses vorzugsweise abschnittsweise vor und hinter im Fließgewässer vorhandenen Schwellen/Staustufen angeordnet.In the realization of the drainage system according to the invention this is preferably arranged in sections before and behind present in the waterways thresholds / barrages.

Die Steuerung der jeweils in einem Baustein abzuführenden Wassermengen erfolgt über ein am Flusslauf installiertes Pegelsystem welche die jeweils vorhandenen geologischen und hydrologischen Besonderheiten jedes Flussabschnittes berücksichtigt. Dabei wird der Wasserstand in den Sammlern stets so gesteuert, dass der Wasserspiegel in den Sammlern stets mindestens 5–100 cm über dem Drainagesystems liegt. Auf diese Weise wird der Lufteintritt in das Drainagesystem und somit unerwünschte Oxidationsvorgänge vermieden, die zur Versetzung des Drainagesystems führen können.The control of the amounts of water to be discharged in each block takes place via a level system installed on the course of the river which takes into account the particular geological and hydrological characteristics of each section of the river. The water level in the collectors is always controlled so that the water level in the collectors is always at least 5-100 cm above the drainage system. In this way, the air inlet into the drainage system and thus undesirable oxidation processes is avoided, which can lead to dislocation of the drainage system.

Das Verfahren und die Vorrichtung können auch an anderen Oberflächengewässern, wie an Teichen oder Seen oder an anderen relevanten Arealen, an denen schadstoffbelasteter Grundwasserzufluss zu Problemen führt, angewandt werden.The method and apparatus may also be applied to other surface waters, such as ponds or lakes or other relevant areas where polluted groundwater inflow causes problems.

Erfindungsgemäß wird das mit Schadstoffen belastete Wasser aus dem Dränagesystem zur Behandlung in einen Bergbaufolgesee geleitet oder mittels einer Fördereinrichtung in diesen gefördert und hier mit einer Inlakebehandlung im Wasserkörper behandelt und/oder das mit Schadstoffen belastete Wasser wird zu einer mobilen oder stationären Wasserbehandlungsanlage zur Aufbereitung/Reinigung geleitet oder mittels einer Fördereinrichtung gefördert.According to the polluted with contaminated water from the drainage system for treatment in a Bergbaufolgesee passed or promoted by a conveyor in this and treated here with an inlake treatment in the body of water and / or contaminated with pollutants water is a mobile or stationary water treatment plant for treatment / purification directed or conveyed by a conveyor.

Erfindungsgemäß kann das mit dem Drainagesystem gefasste schadstoffbelastete Wasser in Abhängigkeit vom Wasserdargebot der Fließgewässer in die Fließgewässer oder in die Vorflut eingeleitet werden.According to the invention taken with the drainage system contaminated water depending on the Wasserdargebot the flowing waters are introduced into the rivers or in the receiving waters.

Die Erfindung soll anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following embodiment.

Parallel zu einem Flusslauf wird mittels Horizontalbohrtechnik mit einer Länge von 800 m ein im Durchmesser mit 100–300 mm abgestuftes Drainagesystem installiert. Die höhenmäßige Anordnung des Dränagesystems erfolgt unmittelbar unter der Sohle des Fließgewässers und wird im Detail für die einzelne Flussabschnitte in Abhängigkeit der Anströmbedingungen des schadstoffbelasteten Grundwassers und des jeweils vorherrschenden geologischen Verhältnisse, im Besonderen der vorhandenen kf-Werte, für die einzelnen Flussabschnitte festgelegt.Parallel to a river course, a drainage system with a diameter of 100-300 mm is installed by means of horizontal drilling technology with a length of 800 m. The height arrangement of the drainage system takes place immediately below the bottom of the river and is determined in detail for the individual river sections as a function of the flow conditions of polluted groundwater and the prevailing geological conditions, in particular the existing kf values for the individual river sections.

Im Abstand von 200 m werden in 2 m Abstand zum Drainagesystem Pegel zur Erfassung des jahreszeitlich und witterungsbedingt unterschiedlichen Grundwasserstandes installiert.At a distance of 200 m, at a distance of 2 m from the drainage system, levels are installed to detect the seasonal and weather-related groundwater levels.

Der Abstand der einzelnen Pegel zueinander hängt dabei im Einzelnen ebenfalls von den entlang des Flusslaufes vorherrschenden geologischen Verhältnissen ab, welche den Zustrom des schadstoffbelasteten Grundwassers zum Drainagesystem entscheidend beeinflussen.The distance of the individual levels from one another also depends in detail on the prevailing geological conditions along the course of the river, which decisively influence the inflow of polluted groundwater to the drainage system.

Bezüglich des Durchmessers des Drainagesystems erfolgt die Anordnung derart, dass der kleinere Durchmesser am Startpunkt des Systems d. h. an der höchsten Stelle des Fließgewässers angeordnet wird.With respect to the diameter of the drainage system, the arrangement is such that the smaller diameter at the starting point of the system d. H. is placed at the highest point of the watercourse.

Damit ist gewährleistet, dass das schadstoffbelastete Grundwasser welches mengenmäßig 1–10 m3/h je 100 m Drainagelänge betragen kann ohne zusätzlichen Energieaufwand zum Ende des jeweiligen 800 m langen Systembausteins gelangt.This ensures that the contaminated groundwater, which can amount to 1-10 m 3 / h per 100 m drainage length, can reach the end of the respective 800 m long system building block without additional energy expenditure.

Am Ende eines jeden derartigen bis zu 800 m langen Drainagebausteines ist ein mit 3 m Durchmesser große Sammler für das aus dem Drainagesystem zufließende Wasser angeordnet, von wo das schadstoffbelastete Wasser zur Aufbereitung in einen 2 km entfernten Bergbaufolgesee geleitet und hier durch Eintrag von Kalkhydrat mittels eines Sanierungsschiffes behandelt wird.At the end of each such up to 800 m long drainage block a 3 m diameter collector for the inflowing from the drainage water is arranged from where the polluted water for treatment in a 2 km distant Bergbaufolgesee passed and here by entry of hydrated lime by means of a Renovation ship is treated.

Zur Vermeidung des Lufteintrittes in das Drainagesystem wird der Wasserspiegel im Sammler stets so gesteuert das der Wasserspiegel im Sammler stets mindestens 20 cm über dem höchsten Punkt des gesamten Drainagesystems liegt.To avoid the air entering the drainage system, the water level in the collector is always controlled so that the water level in the collector is always at least 20 cm above the highest point of the entire drainage system.

Zusätzlich werden die einzelnen Pegel entlang des Drainagebausteines in die Steuerung des Wasserspiegels im Sammler derart eingebunden, damit auch in den Teilabschnitten des System kein Luftzutritt in das System erfolgen kann und somit gewährleistet wird das keine Versetzungen der Filterflächen infolge von Oxidationsvorgängen erfolgen können.In addition, the individual levels are integrated along the drainage block in the control of the water level in the collector so that no air can enter the system in the sections of the system and thus ensures that no dislocations of the filter surfaces due to oxidation processes can take place.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19622159 A1 [0004] DE 19622159 A1 [0004]
  • DE 4332422 C1 [0005] DE 4332422 C1 [0005]
  • DE 102007009037 A1 [0006] DE 102007009037 A1 [0006]

Claims (6)

Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung schadstoffbelasteter Grundwasserzuströme in Fließgewässer und anderer Areale mittels eines Drainagesystems, dadurch gekennzeichnet, dass links, rechts oder beidseitig des betroffenen Fließgewässers in einer Höhe von ±2 m bezogen auf die Gewässersohle ein Drainagesystem mit Erfassung des schadstoffbelasteten Grundwassers derart angeordnet wird, dass das Drainagesystem stets unter den Stromlinien des Grundwasserzuflusses liegt, zur Ableitung des schadstoffbelasteten Grundwassers ein abgestuftes mit unterschiedlichen Durchmessern versehenes Rohrsystem angeordnet ist, wobei die kleineren Durchmesser am Anfang des System, d. h. an den höher gelegenen Stellen des Flusslaufes positioniert werden, das Drainagesystem bausteinmäßig aufgebaut ist und die Länge eines Einzelbausteins bis zu 1000 m beträgt und an den Drainagebausteinen im Abstand von 100 bis 1000 m Sammler für das aus dem Drainagesystem zufließende Wasser mit einem Durchmesser von 500 bis 5000 mm angeordnet sind, von denen das mit Schadstoffen belastete Wasser zur Aufbereitung/Reinigung geleitet oder mittels einer Fördereinrichtung in ein geeignetes Gewässer gefördert wird.Method and device for avoiding contaminated groundwater inflows in rivers and other areas by means of a drainage system, characterized in that the left, right or both sides of the affected watercourse at a height of ± 2 m with respect to the riverbed a drainage system with detection of polluted groundwater is arranged such that the drainage system is always below the streamlines of the groundwater inflow, a graded provided with different diameters pipe system is arranged to derive the polluted groundwater, the smaller diameter at the beginning of the system, ie positioned at the higher points of the river, the drainage system building block is and the length of a single block up to 1000 m and at the drainage blocks at a distance of 100 to 1000 m collector for the water flowing from the drainage system with a diameter vo n 500 to 5000 mm are arranged, of which the contaminated with pollutants water is passed to the treatment / purification or conveyed by means of a conveyor in a suitable water. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drainagesystem vorzugsweise abschnittsweise vor und hinter im Fließgewässer vorhandenen Schwellen/Staustufen angeordnet wird.A method according to claim 1, characterized in that the drainage system is preferably arranged in sections before and behind present in the river water thresholds / barrages. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des abzuführenden schadstoffbelasteten Grundwassers aus dem Drainagesystem über am Flusslauf verteilt angeordnete Pegel so gesteuert wird, dass der Wasserspiegel in den Sammlern stets mindestens 5–100 cm über dem Drainagesystems liegt.A method according to claim 1 and 2, characterized in that the amount of discharged polluted groundwater from the drainage system is arranged distributed over the river level arranged so that the water level in the collectors is always at least 5-100 cm above the drainage system. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schadstoffbelastete Wasser in einen Bergbaufolgesee geleitet wird und hier mit einer Inlakebehandlung im Wasserkörper behandelt wird.A method and apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the contaminated water is passed into a Bergbaufolgesee and is treated here with an inlake treatment in the body of water. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schadstoffbelastete Wasser in einer mobilen oder stationären Wasserbehandlungsanlage behandelt wird.A method and apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the polluted water is treated in a mobile or stationary water treatment plant. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Drainagesystem gefasste schadstoffbelastete Wasser in Abhängigkeit vom Wasserdargebot der Fließgewässer in die Fließgewässer oder in die Vorflut eingeleitet wird.A method and apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the polluted with the drainage polluted water is introduced depending on the Wasserdargebot the running waters in the rivers or in the receiving waters.
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