braunkohlesanierung || wiedernutzbarmachung der flächen von tages- und veredlungsanlagen

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Wiedernutzbarmachung der Flächen von Tages- und Veredlungsanlagen

Michael Illing, Waldemar Hofmann, Hans-Dieter Beerbalk, Steffen Reußner, Ludwig Luckner, Michael Rüger, Thomas Daffner, Manfred Kolba, Jan Masnica, Georg Morszeck, Britta Radoi und Anett Thomas

Inhalt7.1 Grundlagen der Wiedernutzbarmachung

von Tages- und Veredlungsanlagen �� 4277�1�1 Definition und Begriffe �� 4277�1�2 Veredlungsprozesse und deren

Umweltbeeinflussung �� 4297�1�3 Einflüsse der besonderen wirtschaftlichen

Verhältnisse in der DDR auf die Standortsituation �� 431

7�1�4 Umweltauswirkungen der Braunkohlenveredlung auf die Standorte �� 432

7�1�5 Schutzgüter �� 4347�1�6 Folgenutzung �� 435

7.2 Entwicklung von spezifischen Methoden und Organisationsformen für die Sanierung von Veredlungsstandorten der Lausitzer Braunkohlenindustrie �� 437

7�2�1 Projektmanagement �� 4387�2�2 Organisatorischer Aufbau �� 439

7.3 Technische Maßnahmen �� 4397�3�1 Abriss und Rückbau �� 4397�3�2 Maßnahmen der Gefahrenabwehr bei

Bodenkontaminationen �� 443

7.4 Beispiele technischer Maßnahmen �� 4517�4�1 Abriss und Rückbau �� 4517�4�2 Sicherung und Sanierung von

Bodenkontaminationen �� 4637�4�3 Grundwassersanierung �� 4667�4�4 Sanierung von Altablagerungen aus dem

Braunkohlenveredlungsprozess �� 480

Literatur �� 485

M� Illing () · M� Kolba · J� Masnica · G� Morszeck · B� Radoi · A� ThomasLausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsge-sellschaft mbH, Knappenstraße 1,01968 Senftenberg, DeutschlandE-Mail: m�illing@lmbv�de

W� HofmannJohann-Mantel-Straße 10, 03050 Cottbus, Deutschland

H�-D� Beerbalk

S� ReußnerBund-Länder-Geschäftsstelle für die Braunkohle-sanierung, Karl-Liebknecht-Str� 33, 10178 Berlin, Deutschland

L� LucknerDresdner Grundwasserforschungszentrum e� V�, Meraner Str� 10, 01217 Dresden, Deutschland

M� RügerHPC Harres Pickel Consult AG, Am Stadtweg 8,06217 Merseburg, Deutschland

T� DaffnerUBV Umweltbüro GmbH Vogtland, Knappenstraße 1,01968 Senftenberg, Deutschland

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C� Drebenstedt, M� Kuyumcu (Hrsg�), Braunkohlesanierung, DOI 10�1007/978-3-642-16353-1_7, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014

426 M. Illing et al.

Die Verpflichtungen zur Wiedernutzbarmachung gemäß Bundesberggesetz (BBergG) erstrecken sich auch auf Tages- und Veredlungsanlagen. Die Tagesanlagen mit den dazugehörigen Werkstät-ten und Instandhaltungsanlagen für die Braun-kohlengewinnung im Tagebaubetrieb und vor allem die thermischen Braunkohlenveredlungs-betriebe zur Erzeugung von Energie, Wärme, Gas, Koks Briketts, Teeren, Ölen und weiteren chemischen Produkten führten aufgrund sehr hoher Produktionsleistungen und damit nicht einhergehender Umweltschutztechnik zu hohen Emissionen und Immissionen von Schadstof-fen der Pfade Luft, Wasser, Boden und zu Ge-bäudekontaminationen. Es kam zu Störfällen, Leckagen und längerfristigem Aussickern von Gas- und Flüssigprodukten. Der Anfall von über-schüssigen teerhaltigen Abprodukten (Teer-Öl-Feststoffgemische) führte zu Ablagerungen und Anlegen von Zwischenlagern ohne Langzeit-sicherheit und damit erheblicher Umweltgefahr. Es besteht das gesetzliche Erfordernis, auch im Rahmen der bergrechtlichen Wiedernutzbarma-chung, zur Gefahrenabwehr eine ordnungsge-mäße und umweltverträgliche Umweltsanierung zu gewährleisten. Die Aufgaben der bergrecht-lichen Sanierung zur Altlastenbeseitigung und Sicherung hinsichtlich ihrer flächenmäßigen Dimensionen, der wissenschaftlich-technischen Anforderungen und ihrer strukturellen Wirk-samkeit erfordern ingenieurtechnisch anspruchs-volle Leistungen. Um die Komplexität und Ver-bundwirtschaftlichkeit der Auswirkungen von Tages- und Veredlungsanlagen auf die Umwelt und die Sanierung einschätzen zu können, sind in den Abschnitten 7.1.1 bis 7.1.6 die Grundla-gen zur Wiedernutzbarmachung gemäß BBergG erläutert. Es sind detailliert dargestellt die Vered-lungsprozesse und deren Umweltbeeinflussung der betroffenen Schutzgüter. Eine Wertung des Gefahrenpotentials wird vorgenommen. Nach er-folgreicher Sanierung und Beendigung der Berg-aufsicht werden entsprechende Nachnutzungen auch mit Erhöhung des Folgenutzungsstandards erreicht. Spezifische Methoden und Arbeitsver-fahren für die Sanierung von Veredlungsstandor-ten wurden bezüglich Organisationsformen und

Projektmanagement entwickelt und mit Erfolg angewendet (s. Abschn. 7.2). Die für die Wieder-nutzbarmachung notwendigen technischen Maß-nahmen wie Abriss und Rückbau (oberirdischer Rückbau, Entflechtung, Tiefenenttrümmerung) sowie Maßnahmen der Gefahrenabwehr bei Bo-denkontaminationen sind in Abschnitt 7.3 erläu-tert. Unter Abschnitt 7.4 sind ausgewählte Bei-spiele für technische Maßnahmen aus der Lausitz (z. B. Schwarze Pumpe Brikettfabrik West und Altkraftwerke, BHT-Kokerei Lauchhammer) und Mitteldeutschland (z. B. Industriestandort Espen-hain, Schwelerei Deuben, Brikettfabrik/Kraft-werk Holzweißig/Bitterfeld) dargestellt.

Die thermische Veredlung von Braunkohle seit über 40 Jahren hatte große wirtschaftliche Bedeutung für die Erzeugung fester, flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe. Als Nebenpro-dukte sind vor allem Teerschlämme, Teer-Koh-le-, Teer-Asche-Mischungen sowie Gas- bzw. Schwelwasser angefallen. Für das Schwelwasser aus der Braunkohlenschwelerei Deuben wurde das Tagebaurestloch Vollert-Süd (Land Sachsen-Anhalt) als Deponie – trotz Umweltgefährdung – genutzt. Die thermischen Abprodukte Teer-Öl-Feststoffe (TÖF) und kontaminierte Kohlentrübe aus einem der größten Braunkohlenveredlungs-werke Schwarze Pumpe sind an den Standorten Terpe (Land Brandenburg) und Zerre (Freistaat Sachsen) in nicht gesicherten Deponien abgela-gert worden. Aufgrund der akuten und langfris-tigen Umweltgefahr besteht die Zielstellung der Sanierungsmaßnahme in der Beseitigung der von den Abfällen aus TÖF und Kohlentrübe ausge-henden Gefährdungen für die Schutzgüter Boden und Grundwasser. Diese Sanierungsleistungen sind im Abschnitt 7.4.4 detailliert beschrieben.

Mit den Leistungen des Rückbaus von TÖF und Kohlentrübe sowie ihrer fach- und quali-tätsgerechten Entsorgung werden die Kontami-nationsquellen eliminiert. Gleichzeitig sind die Voraussetzungen für die anschließende Profilie-rung bzw. Konturierung/Abdeckung der verblei-benden Ablagerungen zur Wiederherstellung der ursprünglichen Landschaft und der Beendigung der Bergaufsicht geschaffen worden.

4277 Wiedernutzbarmachung der Flächen von Tages- und Veredlungsanlagen

7.1 Grundlagen der Wiedernutz-barmachung von Tages- und Veredlungsanlagen

7.1.1 Definition und Begriffe

Tagesanlagen Tagesanlagen für Tagebaue waren notwendig, um alle Hilfs-, Neben- und Versorgungsprozesse des Tagebaubetriebes zu si-chern. Eingeschlossen waren die eigenständigen Verwaltungsprozesse eines klassischen Betriebes zur wirtschaftlichen Führung der Produktion. In den Tagesanlagen waren die Werkstätten für die mechanische und elektrische Instandsetzung der Tagebau- und Hilfsgeräte, Lagerbereiche, Ver-waltungsbereiche, Versorgungsbereiche für die Belegschaft, Küchen, Waschkauen, Bildungsein-richtungen und Kohlenabsatzbereiche unterge-bracht. Folgende Auflistung erklärt die Aufgaben einzelner Objekte:

Hilfsgeräte-werkstatt

Reparatur von Ladern, mobi-len Baggern, Planierraupen, Rückraupen, Kfz (LKW, PKW und sonstige)

Werkstätten Reparatur von Elektroan-lagen und Baggerteilen, Schmiede, Schmierstoffbri-gaden, Bandanlagen

Lagerbereich Unterbringung der Materia-lien aller Fachsparten

Küchen Versorgung der Belegschaft (mehrschichtig) in den Ta-gesanlagen und auch teilwei-se vor Ort

Waschkauen Umkleide- und Duschmög-lichkeit für die Arbeitnehmer (AN)

Haltestellen Mannschaftstransport der AN in den Tagebau zum Schichtwechsel, Transport der AN zu den Tagesanlagen aus den umliegenden Orten

Bildungseinrich-tung

Ausbildung und Schulung von AN und Auszubildenden für ihre Tätigkeiten im Tage-bau

Bücherei und Infostelle

Bildung der AN und Kom-munikation des Betriebes

Montageplätze meist im Tagebaubereich zur Instandsetzung von Tagebau-geräten und Bandanlagen vor Ort

Heizhäuser zur Versorgung der Werkstät-ten und anderer Verwaltungs-einrichtungen mit Wärme

Elektroenergie-erzeugung

Eigenversorgung mit Elek-troenergie oder direkter Bezug aus dem angrenzen-den Kraftwerk; über Elektro-anlagen auch vor Ort wurde die Versorgung in den Tages-anlagen und im Tagebau für die Transport- (Bandanlagen) und Fördergeräte organisiert

Die Tagesanlagen waren an festen Standorten auf der Ebene Geländeoberkante angeordnet wie in Abbildung 7.1– Tagebau Berzdorf ersichtlich, konnten aber zum Tagebau bis 5 km entfernt sein.

Sonstige Instandhaltungsanlagen Neben den Tagesanlagen gab es operative Stützpunkte der Instandhaltung vor Ort in unmittelbarer Nähe des Tagebaubereiches. Gegenüber einem produ-zierenden Betrieb mit einer zentralen Verwal-tung war für den Tagebaubetrieb die dezentrale Ansiedlung in Gebäuden mit relativ geringer Lebensdauer charakteristisch.

Veredlungsanlagen (thermische Vered-lung) Veredlungsbetriebe dienten zur Erzeu-gung von Energie, Energieträgern wie Gas, Koks, Treibstoff, Schmierstoff, Wärme und Elek-troenergie aus Braunkohle. Dazu dienten Braun-kohlenkraftwerke, Brikettfabriken, Kokereien, Destillationsanlagen, Entphenolungen, Rectiso-lanlagen, Sauerstoff- und Gaserzeugeranlagen. Diese waren meist auf einzelnen Standorten angelegt wie in Schwarze Pumpe oder in Lauch-hammer. Die zu veredelnde Kohle wurde logis-tisch über Zugbetrieb an die Veredlungsstandorte gebracht.

Ein solcher Anlagenkomplex ist in Abbildung 7.2 am Standort Schwarze Pumpe dargestellt.


Abb. 7.1 Tagesanlagen Tagebau Berzdorf 2001

Abb. 7.2 Veredlungsstandort Schwarze Pumpe 1988


Folgende Prozesse mit Anlagen werden ein-gesetzt:

Briketterzeugung Pressen von Rohbraunkoh-le zu Briketts

Destillationsanla-gen

Erzeugung von Benzinen aus Braunkohle

Kokereien Erzeugung von Hochtem-peraturkoks

Siebanlagen Erzeugung von Siebkohle für Wärmekraftwerke der Region

Vergasung Vergasung von Staubkohle zu Gas und Erzeugung von Brennstoff für Kraftwerke (moderne Verfahren)

Kraftwerke Erzeugung von Strom aus Braunkohle

Über ein luftdichtes Hochtemperaturverfah-ren wurde in den Kokereien Lauchhammer und Schwarze Pumpe aus Briketts Koks erzeugt, wobei als Abprodukt Teer entstand. Dieser Teer wurde weiterverarbeitet und als hochkalorischer, also energiereicher Stoff im Kraftwerk der Ver-brennung zugeführt. Dies geschah aus noch mangelhaften umweltrelevanten Gesetzesvor-gaben nur zu einem geringen Teil. Zusätzlich musste durch Steigerung der Produktion in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts dieser Teerstoff zwischengelagert werden. So entstanden z. B. die Teerdeponien Terpe und Zerre in Schwarze Pumpe sowie weitere in Mitteldeutschland.

Der zwischengelagerte Teer wurde ab dem 1. Verwaltungsabkommen Braunkohlesanierung 1994 untersucht und ordnungsgemäß entsorgt, d. h. vorrangig verwertet oder umweltverträglich beseitigt. Hierzu wurden umfangreiche Studien zur Verwertung dieses giftigen hochkalorischen Stoffes gemacht. Zwischen den Jahren 2000 und 2007 wurden zur Sanierung der Teerdeponien zum Beispiel in Terpe und Zerre 750.000 t Teer-ölfeststoffe nach Bestätigung der zuständigen Fach- und Überwachungsbehörden thermisch und stofflich umweltgerecht verwertet.

In den Brikettierungsanlagen wird gesiebte Braunkohle unter hohem Druck zu Braunkohlen-briketts gepresst. Es gab sehr viele Brikettfabri-

ken, die ihren Ursprung Anfang des 20. Jahrhun-derts hatten. Briketts können in allen Bereichen der Wirtschaft und in den Haushalten zur Wärme- oder Stromerzeugung eingesetzt werden.

In den Kraftwerksanlagen wird die geförderte Braunkohle verbrannt und mittels Dampferzeu-ger an die Turbinen zur Erzeugung von Strom gegeben.

Infrastruktur Zwischen den Tagebauen und den Veredlungsanlagen waren werkseigene Schienensysteme für Kohlenverbindungsbahnen, den Abraumbetrieb und Kraftwerkszuführungen vorhanden. Die Abbildung 7.3 zeigt den Abraum-bahnhof mit Grubenbandanlage im Tagebau Holzweißig (Sachsen-Anhalt).

Dies erforderte ein ausgereiftes Zugleitsys-tem, welches anfangs manuell über Stellwerke und später im Zeitalter der Mikroelektronik über automatisierte Zugleitsysteme gesteuert wurde. Diese modernen Systeme setzt heute Vattenfall zur Versorgung der Kraftwerke und der Brikett-fabrik ein.

Die einzelnen Produkte der Veredlung wurden über Zugbetrieb, LKW-Transport oder über Pipe-lines an die einzelnen Groß- und Stadtverbrau-cher mit einem hohen logistischen und energeti-schen Aufwand transportiert.

7.1.2 Veredlungsprozesse und deren Umweltbeeinflussung

Chemisch – physikalische Eigenschaften der Braunkohle Braunkohle ist ein umgangssprach-licher Begriff für brennbare organische Um-wandlungsprodukte pflanzlicher Stoffe, deren Bildung durch den sog. Inkohlungsprozess unge-fähr vor etwa 50–60 Mio. Jahren begann. Braun-kohle unterscheidet sich von Steinkohle aufgrund ihrer unterschiedlichen Entstehungsgeschichte in der Zusammensetzung und durch einige physi-kalische und chemische Eigenschaften, die im Zusammenhang mit den Veredlungsprozessen zu charakteristischen Verunreinigungen der Um-weltmedien geführt haben. In der chemischen Zusammensetzung weist Braunkohle einen ge-ringeren Kohlenstoffanteil und einen höheren


Anteil an Sauerstoff und Stickstoff als Steinkoh-le auf. Braunkohle besteht aus Reinkohle, Asche und Wasser. In der Reinkohle unterscheiden sich die Stoffgruppen Bitumen, Huminsäuren und Restkohle. Bitumen sind wachs- und harzartige Bestandteile der Braunkohle, die sich mit orga-nischen Lösungsmitteln, wie Benzol, Benzin, Alkohol oder deren Mischungen herauslösen las-sen. Braunkohlen enthalten mehr bituminöse Be-standteile und verbrennen mit rußender Flamme und brenzligem Geruch. Huminsäuren sind die phenolischen Bestandteile der Braunkohle. Der Aschegehalt von Braunkohle ist größer als bei der Steinkohle. Das wässerige Produkt der tro-ckenen Destillation reagiert sauer, bei Steinkohle alkalisch.

In der Braunkohle finden sich verschiedene Verkohlungszustände, vom wenig veränderten Holz bis zur festen, harten, schwarzen, struktur-losen Kohle. Im Durchschnitt besteht Braunkoh-le aus 50–77 % Kohlenstoff, 3–5 % Wasserstoff, 26–37 % Sauerstoff, 0–2 % Stickstoff. Beim Er-hitzen entwickelt Braunkohle im Gegensatz zur Steinkohle kein Methan und zeigt bei höheren Temperaturen ab 200 °C sichtbare Zersetzungen durch Abgabe von Kohlenstoffoxiden, Schwefel, Wasserstoff und Wasser. Für die Veredlungspro-zesse und die Auswirkung auf die Umwelt er-weist sich der Schwefelgehalt in der Braunkohle, der entweder organisch gebunden oder auch an-organisch als Sulfat oder Sulfid auftritt, proble-

matisch. Der Schwefelgehalt der grubenfeuchten Kohle liegt unter 2,5 %. Die Braunkohle enthält darüber hinaus zahlreiche Salze und Verbindun-gen von Silizium, Aluminium, Eisen, Calcium, Magnesium und Natrium.

Thermische Veredlungsprozesse Die im Ter-tiär entstandenen Braunkohlenlager werden seit ca. 200 Jahren im Lausitzer Revier zur Gewin-nung von Heizmaterial und ab 1871 zur Bri-kettierung genutzt. Neben der Verwendung als Heizmaterial zur Wärme und Energiegewinnung wurde Braunkohle zu höherwertigen Brenn-stoffen und Ausgangsstoffen für die sich insbe-sondere im 20. Jahrhundert rasant entwickelnde chemische Industrie veredelt.

An den Veredlungsstandorten wurde als Ein-zelprozess oder komplex die thermische Kohlen-veredlung durch Verschwelung, Vergasung oder Verkokung durchgeführt. Trotz unterschiedlicher Temperatur- und Prozessverläufe und Zielfüh-rungen beruhen diese Verfahren auf der tempera-turabhängigen teilweisen oder vollständigen Ab-trennung der flüssigen und flüchtigen Bestandtei-le der Braunkohle.

Die thermische Behandlung der Braunkohle in Anwesenheit von Sauerstoff bis zu Tempera-turen von 600 °C wird als Schwelung bzw. bis zu 1.200 °C als Verkokung bezeichnet. Ziel der thermischen Behandlung ist bei der Schwelung bevorzugt die Gewinnung von Teer als Rohstoff

Abb. 7.3 Zugbetrieb Tage-bau Holzweißig


und bei der Verkokung die Erzeugung von Koks. Neben Teer und Koks fallen bei der thermischen Zersetzung noch Gas und Wasser an. Eine Beson-derheit der Veredlung stellt das Lauchhammer-Verfahren als eine Weiterentwicklung des Lurgi-Spülgas-Verfahrens dar, das mit dem Ziel entwi-ckelt wurde, aus bindemittellosen Braunkohlen-briketts einen Hochtemperaturkoks (Synonyme: Braunkohlen-Hochtemperaturkoks, BHT-Koks) herzustellen. Aus dem bei der Verkokung frei-werdenden Gasstrom wurden neben dem Stadt-gas durch Kondensation, Extraktion und Destil-lation verschiedene Nebenprodukte stufenweise entfernt. Aus dem Rohgas scheidet sich bei der anschließenden Kühlung bereits der größere Teil des Teers ab. Dieser wird einem als Hochbehälter angelegten Teerbehälter zugeführt. Die restlichen Teerbestandteile im Rohgas werden durch einen Teerscheideapparat ausgeschieden und mit dem zugleich ausgefallenen Ammoniakwasser (Gas-wasser) der Scheidegrube zugeführt. Aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes er-folgt hier eine Trennung des Gemisches. Das ab-laufende 1–2 %ige Ammoniakwasser gelangt in Abtreibeapparate, in denen es unter Kalkzusatz auf Siedehitze gebracht wird. Die entstehenden Schwaden von Wasserdampf und Ammoniak werden im „Sättiger“ durch heiße, verdünnte, mit Ammoniumsulfat gesättigte Schwefelsäure geleitet, wobei sich schwefelsaures Ammoniak bildet. Das phenolhaltige Abwasser aus den Ab-treibeapparaten wird in Klärbecken geleitet, wo der enthaltene kohlensaure und schwefelsaure Kalk sich als Kalkschlamm absetzt. In den Ent-phenolungsanlagen wird die Beseitigung des Phenols aus dem Gaswasser vorgenommen. Als Lösungsmittel kommt Benzol zum Einsatz. Die Gewinnung des Phenols aus der angereicherten Waschflüssigkeit erfolgt entweder durch Abtrei-ben des Benzols (Destillationsverfahren), wobei das Rohphenol im Rückstand verbleibt und das Benzol in den Kreislauf zurückkehrt oder durch Behandlung der angereicherten Waschflüssig-keit mit Natronlauge (Laugeverfahren), wobei das Phenol als Natriumphenolat anfällt. Nach der Ammoniakwäsche werden aus dem Rohgas die Benzolkohlenwasserstoffe abgeschieden, soweit diese nicht im abgeschiedenen Teer als Leicht-öl enthalten sind. Das Gas durchströmt mehrere

Benzolwäscher, die mit Waschöl berieselt wer-den, das aus dem zuvor abgeschiedenen Teer gewonnen wird. Dabei werden das Benzol und seine Homologen fast vollständig aufgenom-men. Das gesättigte Waschöl wird vorgewärmt und dem Benzolabtreibeapparat zugeführt, wo es mittels eingeblasenen Waschdampfs von den Benzolkohlenwasserstoffen befreit wird. Wäh-rend das Waschöl im Kreislauf zu den Benzol-wäschern zurückgeführt wird, wird das beim Abtreiben gewonnene Rohbenzol, das Verunrei-nigungen durch mitgerissenes Waschöl enthält, der Benzolgewinnungsanlage zugeleitet.

Mit der Zeit erhält das im Kreislauf geführte Waschöl durch Aufnahme restlicher Teerbestand-teile im Gas eine dickflüssige Konsistenz und lässt in seiner Wirkung nach. Die Regeneration geschieht in einer Anlage mittels einer kontinu-ierlich arbeitenden Pechkolonne, wo das Verdi-ckungspech abgeschieden wird. Die bei der Rei-nigung von Rohbenzol mit konzentrierter Schwe-felsäure entstehende stark harzhaltige Abfallsäu-re stellt ein lästiges Nebenprodukt dar, dessen Verwendung bzw. Beseitigung oft Schwierig-keiten bereitet. Zur besseren Abtrennung der Säureharze und Wiedergewinnung der in der Ab-fallsäure enthaltenen Benzolreste wurden beson-dere Säureregenerationsanlagen errichtet. Durch Einblasen von Dampf in die Säuremasse werden vorhandene Benzolkohlenwasserstoffe verflüch-tigt. Die koksartig verfestigten Harzrückstände (Brandharze) scheiden sich dabei an der Oberflä-che der Säure aus. Nachdem die Harzrückstände entfernt und verbrannt oder auf Halde gekippt wurden, konnte die Säure neuerlich verwendet werden. Trotz unterschiedlicher Temperatur- und Prozessverläufe und Zielführungen beruhen diese Verfahren auf der temperaturabhängigen teilwei-sen oder vollständigen Abtrennung der flüssigen und flüchtigen Bestandteile der Braunkohle.

7.1.3 Einflüsse der besonderen wirt-schaftlichen Verhältnisse in der DDR auf die Standortsituation

Im Zuge des Ersten Weltkrieges begann eine sprunghafte Entwicklung der Kohlenveredlung, die in der Weimarer Republik zu einem raschen


Anwachsen der wissenschaftlich – technischen Entwicklung der Veredlung führten.

Mit dem industriell mechanisierten Braunkoh-lentagebau in den dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts begann eine neue Dimension der Braunkohlenverarbeitung.

Die Braunkohlenveredlung war eng mit der industriellen Entwicklung der ehemaligen DDR verbunden und galt in den Anfangsjahren als Schlüsseltechnologie. Eine der für die DDR wichtigsten Innovationen der 1950er Jahre – die Herstellung des so genannten Braunkohlenhoch-temperaturkoks (BHT-Koks) – erlaubte es, in Niederschachtöfen Erze zu verhütten. Angesichts der kaum vorhandenen Steinkohlenvorkommen in der DDR erlangte diese Veredlungstechnik eine wirtschaftsstrategisch bedeutsame Rolle beim Aufbau einer eigenen metallurgischen Industrie. Zunächst wurde die Herstellung von BHT-Koks in der Großkokerei Lauchhammer erprobt und später im Kombinat Schwarze Pumpe eingeführt.

Die komplexe Vernetzung von Braunkohlen-förderung und Veredlung, insbesondere dicht ge-drängt im Lausitzer und mitteldeutschen Revier, führte zu besonderen wissenschaftlich – techni-schen Leistungen. Mit Steigerung der Produk-tionsleistungen durch Engpässe bei der Energie-versorgung wurden die mit dem Betrieb zuneh-mend verbundenen Umweltbelastungen nicht mehr beherrschbar.

Der große Bedarfsrückgang nach Braun-kohlen-Veredlungsprodukten und die mit deren Produktion verbundenen ökologischen Proble-me führten zur Schließung der Veredlungsanla-gen Anfang der Neunziger Jahre. Die Anlagen waren veraltet, technisch überholt und häufig durch Rest- und Schadstoffablagerungen sowie Boden- und Grundwasserkontaminationen belas-tet (s. Abschn. 7.1.2).

7.1.4 Umweltauswirkungen der Braunkohlenveredlung auf die Standorte

Auf ehemaligen Veredlungsstandorten wie Ko-kerei- und Gaswerksstandorten sind spezifische Schadstoffe durch Handhabungs- und Transport-

verluste sowie Havarien in den Boden und das Grundwasser gelangt. Dies gilt vor allem für Ko-kereibetriebe mit Nebengewinnungsanlagen, da hier zusätzliche Kontaminationen durch die Ver-arbeitung der Nebenprodukte entstanden sind. Die bei der Vergasung und Verkokung der Braun-kohle entstandenen Nebenprodukte und Reststof-fe bestimmen die spezifischen Kontaminationen der Veredlungsanlagen.

Durch die Stillsetzung der Anlagen vor An-fang der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts und die damit verbundene Unterbrechung des Schad-stoffeintrags erlangen Alterungsprozesse der entstandenen Schadherde in Grundwasser und Boden durch natürliche Rückhalte- und Abbau-prozesse auch Einfluss auf die Schadenssitua-tion. Der umweltverträgliche Abbau des Um-weltschadens bzw. die Altlastenbeseitigung i. S. des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) ist laut gesetzlichem Altlastenbegriff auf die De-kontaminierung und Sicherung von Altablage-rungen, auf denen mit umweltgefährdenden Stof-fen umgegangen wird, gerichtet. Die Sanierung der Veredlungsstandorte wird seit Inkrafttreten des BBodSchG von diesem bestimmt und erfolgt nach den Prinzipien der Altlastensanierung zur Gefahrenabwehr für die betroffenen Schutzgüter. Im Rahmen der Sanierung ehemaliger Standor-te der Braunkohlenveredlung in der Lausitz und Mitteldeutschland ist der Altlastenbegriff im Zu-sammenhang mit der Verpflichtung nach Bun-desberggesetz für die Wiedernutzbarmachung und die Gefahrenabwehr aus bergbaulicher Tä-tigkeit zu sehen.

Kontaminationssituation Ausgehend vom Ein-tragsherd verlagern sich die Schadstoffe durch die Schwerkraft in die Tiefe. Dies geschieht bevorzugt über Bodenschichten mit grobkör-nigen Bestandteilen. Bodenschichten mit fein-körnigen Bestandteilen wirken hemmend. Aus diesem Grund findet man nur durchgehend kon-taminierte Bodensäulen, wenn sehr große Men-gen nicht zähflüssiger Schadstoffe eingetragen wurden. Auf schluffigen Schichten und in Braun-kohle werden die Schadstoffe akkumuliert.

Die meisten für die Kontaminationssitua-tion typischen braunkohlenbürtigen Schadstoffe


haben eine geringere Dichte als Wasser. Daher führt die beim Übergang in die gesättigte Bo-denzone entstehende stauende Wirkung dazu, dass sich die Schadstoffe oberhalb des Grund-wasseranschnitts sammeln und in Folge sich ändernder Grundwasserstände im Grundwasser-schwankungsbereich (ca. 1…2 m) angereichert werden. Wenn der Grundwasserspiegel während des Eintrags oder im Verlauf des Absinkens der Schadstoffe nach dem Eintrag deutlich sinkt oder steigt, verbleiben im Boden daher Schichten mit höheren Schadstoffgehalten im Teufenniveau des ehemaligen Grundwasserstandes.

Für jeden bekannten Schadherd lassen sich ein als „Kernbereich“ bezeichnetes Zentrum mit deutlich höheren Schadstoffgehalten und ein „Randbereich“ erkennen.

Die Schadstoffsättigung bestimmter Boden-zonen führt zur Herabsetzung des Durchlässig-keitsbeiwertes (kf – Wert) und bewirkt, dass das Sickerwasser die schadstoffgesättigten Boden-zonen nicht durchströmen kann. Das Wasser folgt bestimmten Vorzugswegen und mobilisiert vorrangig Schadstoffe aus dem Randbereich des Schadherdes. Deshalb werden die Schadher-de über sehr lange Zeiträume als Quelle für die Grundwasserkontamination wirksam sein.

Die Bereiche höchster Schadstoffkonzentra-tionen im Grundwasser stimmen gut mit der im Verlauf der Sanierungsuntersuchungen erkun-deten Lage der Schadherde mit hohem Quell-charakter überein. Dieser Zusammenhang wird durch die Ergebnisse von Sickerwasserprogno-sen bestätigt.

In Auswertung von Monitoringergebnissen zeigte sich, dass von einzelnen Eintragsbereichen jeweils einzelne Schadstofffahnen ausgehen, die über kurze Distanzen absinken. Diese Schadstoff-fahnen können sich überlagern. Die Bereiche im Grundwasser mit hohen Schadstoffkonzentratio-nen sind in der Vertikalen meist weniger als 10 m mächtig. Die Benzolkonzentrationen nehmen mit zunehmender Verlagerung in die Tiefe ab.

Aus der dreidimensionalen Schadstoffvertei-lung der untersuchten Schadherde lässt sich ein verallgemeinertes Verteilungsschema der Schad-stoffe in der ungesättigten Bodenzone, wie in Abbildung 7.4 ersichtlich ist, erstellen.

Dimensionen der Schadherde Mit Beginn des Sanierungsbergbaus in der Lausitz und in Mittel-deutschland wurde der Rückbau und die Sanie-rung von• 57 Brikettfabriken,• 48 Industriekraftwerken und Kesselhäusern,

Abb. 7.4 Schadstoff-verteilung im Boden und Grundwasser


• 2 Kokereien, 2 Schwelereien und 1 Gaswerk sowie

• die Altlastensanierung der mit dem Abriss die-ser meist großflächigen Betriebsstätten entste-henden Industriebrachen

in Angriff genommen.Die Erkundung und Bewertung ergab über

1.230 Altlastenverdachtsflächen für jahrzehnte-lang betriebene Anlagen der Braunkohlenvered-lung an weit über 100 Standorten.

Im Laufe der Jahre sind ausgehend von den Eintragsherden, so genannten Quellbereichen, Grundwasserschäden entstanden, die aufgrund erheblicher Schadstoffkonzentrationen und lang-jähriger Entwicklung beachtliche Ausdehnungen erreichen konnten. So wurden Benzolfahnen in Schwarze Pumpe von bis zu 3 km Länge ermittelt.

Schadstoffkomponenten der Standorte der Veredlungsanlagen Nach umfangreichen Vor-untersuchungen wurden auf den Anlagenflächen folgende charakteristische Schadstoffe ermittelt und näher untersucht: aliphatische Kohlenwas-serstoffe – KW (Aliphaten und Olefine), mono-aromatische Kohlenwasserstoffe – AKW/BTEX (Aromaten, Hauptkomponente Benzol), polyzy-klische aromatische Kohlenwasserstoffe – PAK (Hauptkomponente Naphthalin) sowie Phenol und alkylsubstituierte Phenole (zusätzliche Subs-titution der Phenole durch Alkylgruppen, das sind Kohlenwasserstoff-Radikale, u. a. Methyl- und Äthylgruppen). Als Nebenkomponenten treten ammonium-, schwefel-, stickstoff- und sauerstofforganische Verbindungen in Abhän-gigkeit vom Eintragsherd auf. Heterozyklische N-, O- und S-Verbindungen sind als membran-aktive Substanzen insbesondere für die Aktivität von Mikroorganismen von Relevanz. Vereinzelt werden geogen und anthropogen verursachte Schwermetallbelastungen erkundet.

Die dominierenden Schadstoffe können prin-zipiell in lipophile Stoffe (KW, AKW, PAK) und hydrophile Stoffe (Phenole) und Schwermetalle eingeteilt werden. Die Schadstoffe werden den Wassergefährdungsklassen 2 und 3 nach deut-schem Wasserrecht zugeordnet.

7.1.5 Schutzgüter

Eine toxikologische Betrachtung für die Schad-stoffe der Standorte kann nur für eine Auswahl der tatsächlich vorhandenen chemischen Verbin-dungen vorgenommen werden, da die toxikologi-sche Beurteilung der Wechselwirkungen mit der Umwelt bisher nur für die Hauptkomponenten, wie z. B. Benzol, Naphthalin und Benzo[a]pyren vorliegen.

Die organischen Kontaminanten haben sich als Schadstoffphase im Boden und auf dem Grundwasser aufschwimmend sowie am Korn-gerüst anhaftend und im Grundwasser gelöst manifestiert. Die niedrig siedenden monoaro-matischen und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (BTEX und PAK) treten verbreitet an den Stellen auf, an denen auf ver-gleichsweise kleinen Arealen Nebengewinnungs-einrichtungen installiert waren, die höher sieden-den PAK überwiegen prozentual – wenn auch in deutlich geringeren Konzentrationen – auf den restlichen Flächen. Die Schadstoffverlagerung in den Untergrund und deren Verteilung bis in das Grundwasser ist abhängig von der Mobilität und Löslichkeit, die Anwesenheit so genannter Lö-severmittler und dem Aufbau des Untergrundes und dessen Durchlässigkeit. Im vom Wasser un-gesättigten Boden, in dem die PAK der Schwer-kraft folgend nahezu ausschließlich vertikal ein-sickern – z. T. durch stauende Schichten behin-dert und seitlich abgelenkt, tritt eine Aufspaltung der Teeröle entsprechend ihrer Mobilität auf. Im Oberboden herrschen die PAK mit geringer Lös-lichkeit und hohem Siedepunkt vor. In tieferen Schichten sind eher solche Stoffe verbreitet, die die höchste Mobilität besitzen. Schadstoffe mit relativ guter Löslichkeit wie BTEX und Naph-thalin sind bei vielen Anlagen bereits mit dem Si-cker- und Grundwasser abgedriftet. Während die wenig wasserlöslichen Komponenten des Teeröls mit hoher Dichte, die über derjenigen von Was-ser liegt, sich entsprechend der Schwerkraft auf einer stauenden Schicht im Untergrund ausbrei-ten, bewegen sich im Grundwasser gelöste oder suspendierte PAK und BTEX mit dem Grund-wasserstrom entsprechend dessen Fließverhal-ten. Neben verschiedenen gesundheitlichen Be-einträchtigungen und der Wirkung als Wasser-


schadstoffe besteht die Hauptschadwirkung der Kontaminationen auf die menschliche Gesund-heit durch die kanzerogene Wirkung von Benzol und Benzo[a]pyren.

Zahlreiche physiologisch wirksame Stoffe und Komponenten mit biologischer Potenz sind nach dem Stand der Messtechnik nur bedingt zu-gänglich und teilweise nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand analysierbar. Für die Gefähr-dungsabschätzung wird daher von der größten möglichen Schadwirkung der bekannten Verbin-dungen (Worst-case-Betrachtung) ausgegangen.

Als einheitliche Bewertungsgrundlagen für die Untersuchungen der Veredlungsstandorte in den ostdeutschen Braunkohlenrevieren wurden so-wohl die Sächsische Altlasten-Methodik (Sächs. Altlasten Methodik) als auch das Handbuch zur Altlastenbearbeitung im Land Brandenburg her-angezogen (Burmeier et al. 2007). Mit Inkraft-treten des Bundes-Bodenschutzgesetzes erfolgte die Bewertung auf der Basis der Bundes-Boden-schutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV). Aus den vorhandenen Daten werden Schluss-folgerungen für den Handlungsbedarf in den Be-weisniveaus 1 und 2 der Sächsischen Altlasten-Methodik, Bd. 4 Boden und Bd. 3 Grundwasser (Quellencharakter) ermittelt. Ein Beispiel dafür ist das Stoffstrombild der BHT-Kokerei Lauch-hammer (Abb. 7.5).

7.1.6 Folgenutzung

Nach der Zulassung und der ordnungsgemäßen Realisierung des Abschlussbetriebsplanes nach § 55 (2) 2 BBergG, d. h. nach Beendigung der

Bergaufsicht kann die Nachnutzung beginnen. Parallele Zwischennutzungen bzw. der Beginn der Nachnutzung/Folgenutzung sind unter Be-rücksichtigung entsprechender bergrechtlicher Regelungen möglich.

Folgende Nachnutzungstypen können grund-sätzlich unterschieden werden: die industriell-gewerbliche Nutzung, die Mischnutzung u. a. mit Gewerbe, Freizeit, Natur, die naturräumliche Nutzung (Wald, Sukzessionsfläche, Brachflä-che), die museale Nutzung/Denkmalschutz und die Überbaggerung für einen neuen Tagebau. Jeder Typ hat seine spezifischen Sanierungsan-forderungen; sie werden in den noch folgenden Kapiteln zu den Sanierungsbeispielen aufgeführt. Um die Praxiswirksamkeit dieses abstrakten Be-griffes zu verdeutlichen, sollen drei Fallgruppen näher beschrieben werden:

Unbestimmte Folgenutzungsmöglichkeiten Es sind keine bzw. keine konkreten Nachnutzun-gen der Industrieanlagen vorgesehen. Das ist zum Beispiel in den Außenbereichen von Kommunen der Fall. Hier sind einfache Mindestanforderun-gen bei der Sanierung umzusetzen. Da zumeist land- oder forstwirtschaftliche Nutzungen bzw. Sukzession einer adäquaten standorttypischen, vorbergbaulichen Nutzungsform entsprechen, werden die Anlagen im Regelfall oberirdisch ab-gebrochen. Sofern keine Boden- und Grundwas-serverunreinigungen zu befürchten sind, erfolgt eine Unterflurenttrümmerung nur in dem Maße, dass ein Pflanzenbewuchs nicht ausgeschlossen ist und wird zumeist über den Auftrag von Kul-turboden und Initialbewuchs abgeschlossen. So kann wieder ein geschlossenes Landschaftsbild entstehen.

Abb. 7.5 Stoffstrombild BHT-Kokerei Lauch-hammer


Konkrete Folgenutzungen Das Herrichten des Standortes für eine spezifische und damit beschränkte Möglichkeit der Folgenutzung stellt das wünschenswerte Ziel der Braunkohlesanie-rung dar. Grundlage ist zumeist eine planerisch und verbindlich ausgewiesene, vorbestimmte Folgenutzung. Häufiges Beispiel stellte vor allem der Nachnutzungstyp Gewerbegebiet dar. Vor-teilhaft ist dabei die Nachnutzung einzelner Ge-bäude oder die Flächennutzungsausweisung für Gebäude mit einer flachen Gründung. Hierdurch können Abriss- und Unterflurenttrümmerungs-aufwendungen eingespart werden. Allerdings wirkt sich eine umfangreichere Sanierungsmaß-nahme, z. B. Tiefenenttrümmerung bei einer Industriewiederansiedlung mit vorhandenen In-vestoren positiv auf die regionale Entwicklung aus. Da insbesondere in den Anfangsjahren der Braunkohlesanierung infolge des wirtschaftli-chen Umbruchs konkrete und verbindliche Fol-genutzungen rar waren, wurden auch auf Basis von Nachnutzungsvorstellungen der Kommunen die Sanierungsumfänge bestimmt. Bei solchen sanierten Standorten konnte das Risiko eines et-waigen späteren Sanierungsdefizits nicht ausge-schlossen werden, wenn zwischenzeitlich andere Nachnutzungen Verbindlichkeit erlangen.

Konkrete Nachnutzungen mit Erhöhung des Folgenutzungsstandards Die Wiedernutzbarma-chung der Oberfläche und das Herrichten dersel-ben für eine anspruchsvolle Folgenutzung, deren Standard signifikant über den vorbergbaulichen Zustand hinausgeht, werden hier als einheitliche Aufgabe realisiert. Als Beispiel seien Ver- und Entsorgungsneuerschließungen durch Leitungen, Straßen, Radwege an und um die verschiedenen Altindustriestandorte genannt. Hierdurch werden die durch den Bergbau hinterlassenen strukturel-len Defizite in den jeweiligen Regionen gemin-dert und die Lebens- und Arbeitsbedingungen allgemein verbessert, ohne jedoch private Inves-titionen unzulässigerweise zu subventionieren. Da die Aufwendungen/Kosten hierbei über die bergrechtlichen Verpflichtungen zur Wiedernutz-barmachung der Tagesoberfläche hinausgehen, bedarf es zusätzlicher Finanzierungsquellen. Seit 1998 werden von den an der Braunkohlesanierung beteiligten Ländern Finanzmittel in einem bedeut-samen Umfang bereitgestellt und im Rahmen der

Braunkohlesanierung als so genannte § 4-Maß-nahmen im Anschluss an die so genannte Grund-sanierung, also die Erfüllung der bergrechtlichen Verpflichtungen, ergänzend durchgeführt.

Die Wiedernutzbarmachung der bergrecht-lich bestimmten Inanspruchnahme von Flächen durch Tages- und Veredlungsanlagen erfolgt im Wesentlichen aus Kapazitäts- und Budgetgrün-den oftmals zeitlich gestaffelt für Teilflächen. Ziel dieser Vorgehensweise ist es, eine Folge-nutzung schnell zu ermöglichen und wieder-nutzbar gemachte, aber brach liegende Flächen weitestgehend zu vermeiden. Einhergehen kann mit dieser flächengestaffelten Wiedernutzbar-machung auch eine gestaffelte Beendigung der Bergaufsicht über ordnungsgemäß wieder nutz-bar gemachte Teilflächen. Bei wenige ha zäh-lenden Flächen der Tagesanlagen ehemaliger Tagebaue bzw. Veredlungsanlagen ist es jedoch effektiver, diesen Prozess in einem Schritt durch-zuführen. Die Beendigung der Bergaufsicht für Standorte der Tages- und Veredlungsanlagen ist aber nicht allein an die Erfüllung der Wieder-nutzbarmachungsverpflichtung für in Anspruch genommene Tagesoberflächen gebunden. Der Bergaufsicht ist gem. § 4 (7) BBergG auch der Erdkörper unter diesen Flächen unterworfen. Für die unter Bergaufsicht stehenden Standorte kann gem. § 69 (2) BBergG deshalb diese erst dann insgesamt enden, wenn von diesen Erdkörpern – im Fall ihrer Kontamination – nach allgemei-ner Erfahrung keine Gefahr ausgeht. Die durch den Bergbaubetrieb bewirkten schädlichen Bo-denveränderungen gem. § 2 (3) BBodSchG und Grundwasserschäden sind deshalb darauf hin bewertend zu untersuchen, ob und in welchem Maße von ihnen Gefahren ausgehen, die eine weitere Schutzgutschädigung mit hinreichender Wahrscheinlichkeit erwarten lassen.

So haben sich z. B. unterhalb von Vered-lungsanlagen am Standort Schwarze Pumpe be-triebsbedingt schwerwiegende schädliche Bo-denveränderungen und Grundwasserschäden herausgebildet (Abb. 7.6), die einer aufwändigen Sanierung bedürfen, um Bodenfunktions- und Grundwasserschäden zu mindern (Gebot der an-gemessenen Schadensminderung) und Gefahren, die für Schutzgüter von diesen Schäden in ihrem Umfeld ausgehen, dauerhaft zu mindern (Gebot der angemessenen Gefahrenminderung).


Die Schadensminderung und die damit oft-mals verbundene Minderung der Gefahren, die von diesen Schäden ausgehen, sind unter Beach-tung der natürlichen Schadstoffabbaupotentiale zu bewerten. Der Überwachung dieser natürli-chen Schadens- und Gefahrenminderung kommt dabei besondere Bedeutung zu, sie wird gemein-hin als Monitored Natural Attenuation (MNA) bezeichnet. Als eine Herausforderung anzuse-hen ist die Aufgabe, ihren Wirkungsumfang zu prognostizieren, in die Sanierungsstrategie zu implementieren und eine Akzeptanz durch die zuständige Behörde zu erreichen. Die Sanierung dieser Untergrundschäden durch aktive Siche-rungs- und Dekontaminationsmaßnahmen steht in der Regel der Wiedernutzbarmachung der Tagesoberfläche der Standorte der Veredlungs-anlagen und damit auch ihrer Folgenutzung nicht im Wege. Zum Erhalt und der Wiederbelebung von Industriestandorten – wie z. B. Schwarze Pumpe – ist dies von zentraler Bedeutung. So wird im Interesse einer zügigen Folgenutzung – so z. B. zum Bau neuer Produktionsanlagen – die Wiedernutzbarmachung der Oberfläche von der Sanierung der Untergrundschäden und der Been-

digung der Bergaufsicht dieser Schadensbereiche entkoppelt, da deren Sanierung ungleich längere Zeiträume in Anspruch nimmt. Der Vollständig-keit halber ist hier auch die „Wiedernutzbarma-chung“ jener Tagesoberflächen außerhalb des Bergrechts zu nennen. So existieren Standorte mit Tages- und Veredlungsanlagen, die aus ver-schiedenen Gründen zwar zum Stichtag 1. Juli 1990 nicht mehr unter Bergaufsicht standen bzw. auch nie standen, für die das ehemalige Bergbau-unternehmen als Eigentümer jedoch im wesentli-chen gemäß Polizei- und Ordnungsrecht mit dem Ziel der Gefahrenabwehr verantwortlich ist.

7.2 Entwicklung von spezifischen Methoden und Organisations-formen für die Sanierung von Veredlungsstandorten der Lausitzer Braunkohlenindustrie

Die Sanierung von erheblichen Boden- und Grundwasserkontaminationen, konzentriert an den Standorten der Braunkohlenveredlung, erfor-derte eine Entwicklung spezifischer Methoden

Abb. 7.6 Bodenkontaminationen Schwarze Pumpe


und Organisationsformen zur Steuerung und Ko-ordinierung der komplexen logistischen und tech-nischen Aufgaben. Neben der technischen Lösung und finanziellen Absicherung hängt der Erfolg eines Sanierungsvorhabens auch von einer Kon-sensfindung der oftmals diametralen Interessen der Beteiligten und der Träger öffentlicher Belange ab.

Mit Beginn der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden zahlreiche leistungsfähige Verfahren zur Boden- und Grundwasserdekontamination ent-wickelt. Es stellte sich jedoch sehr schnell heraus, dass zur unmittelbaren Sanierung der Veredlungs-standorte der Lausitzer Braunkohle technische Verfahren an die spezifischen Standortbedingun-gen und Kontaminationen der Braunkohlenver-edlung angepasst werden mussten. Für geeignete Sanierungsverfahren wurde der marktverfügbare Stand der Technik im Rahmen der Standortanpas-sung bis zur Einsatzreife entwickelt.

Eine konzeptionelle und technische Heraus-forderung ergab sich aus der Größe der zu sanie-renden Objekte von bis zu mehreren Quadratki-lometern und die damit verbundenen braunkoh-lenspezifischen Schadstoffdimensionen. Diese Randbedingungen und zunehmenden Erkennt-nisse führten etwa seit 1995 -1997 zur Entwick-lung der Arbeit mit dynamischen Sanierungskon-zepten und ihrer kontinuierlichen Präzisierung sowie bei den großen Projekten zur Einführung spezieller Projektstrukturen.

Die Notwendigkeit wurde dadurch unterstri-chen, dass mit zunehmendem Erkenntnisfort-schritt zeitgleich an verschiedenen Objekten auf einem Veredlungsstandort unterschiedliche Schrit-te der Altlastbearbeitung unternommen werden mussten. Dadurch entstanden erhöhte Anforderun-gen an die bergrechtlichen Genehmigungsverfah-ren und die Informationsflüsse zu den beteiligten Behörden. Einen entscheidenden Faktor zur zeit-gleichen Bearbeitung unterschiedlicher Planungs- und Sanierungsetappen für die Standorte stellt der Wiederanstieg des Grundwassers dar.

7.2.1 Projektmanagement

Methodische Schritte Für die Veredlungsstand-orte wurde bei der Altlastenbearbeitung darauf orientiert, den jeweils gesamten Industriestandort

komplex zu bearbeiten und nicht jeden einzelnen Schadherd als eigenständige Altlast auszuwei-sen. Mit fortschreitendem Erkenntnisgewinn offenbarte sich die Notwendigkeit, ein standort-bezogenes Netzwerk von Sanierungsmaßnahmen zu planen und angesichts der Dimensionen von Schadherden und Schadstoffkonzentrationen verhältnismäßig umzusetzen. Die anfänglich verfolgten Strategien der vollständigen Dekonta-mination wurden durch nachnutzungsorientierte Konzepte zur Sicherung und Sanierung der Ver-edlungsstandorte ersetzt. Letzteres erforderte ein frühzeitiges Einbeziehen aller kommunalen und behördlichen Entscheidungsträger.

In kurzer Folge wurden die Altlastenerfas-sungen, Gefährdungsabschätzungen und Sanie-rungsarbeiten begonnen und durchgeführt. Im Detail wurde die Altlastenbearbeitung in Über-einstimmung mit den entstehenden sächsischen und brandenburgischen Altlastenbearbeitungs-methodiken ausgeführt. Für grenzüberschreiten-de Projekte zum Land Sachsen, z. B. die grenz-überschreitenden Objekte Schwarze Pumpe und Terpe/Zerre, wurde das Stufenprogramm der Sächsischen Altlastenmethodik als Handlungs-grundlage für die Behörden der beteiligten Län-der Brandenburg und Sachsen zugrunde gelegt.

Durch das Verwaltungsabkommen Altlasten (VA) wurden die Standortsanierung von Ver-edlungsanlagen (Brikettfabriken, Kraftwerke, Schwelereien, Kokereien, Gaswerke und De-ponien), die Behandlung von Altablagerungen und die begleitende wissenschaftlich – techni-sche Optimierung der Sanierungsmaßnahmen als Aufgaben fixiert.

Monitoring Die Sanierung und Sicherung ist mit der Organisation und Durchführung von Überwa-chungsleistungen (Monitoring) und der Entwick-lung modellgestützter Prognosen (Modellierung) verbunden. Mit der wissenschaftlich-technischen Vorbereitung und Begleitung der Sanierungs-maßnahmen wird die Qualität der Ausführung gesichert. Gleichzeitig werden entscheidungs-relevante Sachverhalte, wie die qualitativen und quantitativen Veränderungen der historischen Schadstoffeinträge, untersucht und bewertet und das Sanierungskonzept dahingehend präzisiert. So führen großflächige Umwandlungsprozesse


sowie der postmontane Grundwasserwiederan-stieg zu erheblichen Änderungen des Schadstoff-verhaltens im Grundwasser und im Porenraum, die nicht mehr ursächlich mit dem Schadstoffein-trag im Zusammenhang stehen und bei den fest-gestellten Konzentrationen erhebliche technische Aufwendungen und Kosten verursachen. Zur Abstromsicherung sind hierfür gesonderte Ent-wicklungen erforderlich.

Um bei den ehemaligen Standorten der ther-mischen Kohlenveredlung das Schadstoffinven-tar, Schadstoffverhalten und die Abbauprodukte ständig zu überwachen, wird ein zielgerichtetes Monitoring im Grundwasser und Boden durch-geführt. Damit werden der Sanierungsfortschritt und Sanierungserfolg ständig überprüft und dokumentiert. Z. B. wurden zur Vorbereitung der technischen Sanierung am Industriestand-ort Schwarze Pumpe 300 Bohrungen abgeteuft und über 2.700 Bodenmischproben analysiert. Mit dem Grundwassermonitoring an diesem Sanierungsstandort werden jährlich bis zu 375 Messstellen beprobt und die Grundwasserpro-ben untersucht. Analoge Monitoringkonzepte kommen bei den Veredlungsstandorten in Mittel-deutschland zur Anwendung (s. Abschn. 7.4.3).

7.2.2 Organisatorischer Aufbau

Mit dem Beginn der Sanierungstätigkeiten wurde beispielhaft für das braunkohlenverarbeitende Kerngebiet Lauchhammer durch das damali-ge Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Raumordnung des Landes Brandenburg ein Flä-chenrecyclingprojekt ins Leben gerufen.

Für die großen Sanierungsprojekte – Koke-rei Lauchhammer, Industriestandort Schwarze Pumpe, Teerbecken Zerre/Abproduktenhalde Terpe – wurden wegen der Komplexität der jeweiligen Gesamtvorhaben dreistufige Arbeits-ebenen mit der jeweiligen Arbeitsstruktur gesch affen (Abb. 7.7).

Die Projektsteuerung und strategische Ausrich-tung der Sanierung erfolgt durch einen Projektbeirat bestehend aus dem Projektmanagement (LMBV) und den Finanziers von Bund und dem zuständigen Land im Steuerungs- und Budgetausschuss.

Das Gremium zur Koordination und Organi-sation der Sanierung bildet die Projektgruppe der jeweiligen Veredlungsstandorte (Arbeitsgruppe Kokerei Lauchhammer, Projektgruppe Schwar-ze Pumpe) der LMBV. Die Projektgruppe setzt sich aus dem Projektmanagement und dem Rah-mengutachter sowie Fachgutachter der LMBV zusammen. Die Fachberatung und fachlich in-haltliche Abstimmung der Vorbereitung und Durchführung der Sanierung erfolgt durch spe-zielle Fachgruppen, die das Projektmanagement des Bergbauunternehmens, die Fachbehörden und betroffenen Kommunen zusammenführen.

Die fachliche Koordination des Projektes obliegt dem Rahmengutachter. Dies ist ein un-abhängiger externer Spezialist für Altlastensa-nierung, der selbst nicht Träger eines eigenen Sanierungsverfahrens ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Entwicklung des Sanie-rungskonzeptes zielorientiert und unabhängig von Einsatzinteressen eines bestimmten Verfah-rens geführt wird.

Die Genehmigung der Sanierungsvorhaben erfolgte bzw. erfolgt durch bergrechtliche Zulas-sungen unter Beteiligung der Fachbehörden.

7.3 Technische Maßnahmen

7.3.1 Abriss und Rückbau

Die Grundlage für die Abriss- und Rückbautätig-keiten bilden die zu erarbeitenden Abschlussbe-

Abb. 7.7 Projektstruktur Sanierung Veredlungsstandorte


triebspläne. Mit diesen Plänen werden die räum-lichen und sachlichen Geltungsbereiche definiert. In Abhängigkeit von den Zielen der Nachnutzung wird der Umfang der Abriss- und Rückbaumaß-nahmen festgelegt.

Dazu sind folgende Tätigkeiten erforderlich:• Stillsetzen, Sichern und Säubern der Anlagen• Demontage von Ausrüstungen und techni-

schen Einrichtungen• Abbruch von Gebäuden und baulichen Anla-

gen• Entsorgung, Verwertung oder Beseitigung von

Abfällen• Sanierung von Bodenkontaminationen• Wiedernutzbarmachung der OberflächeAuf den Rückbauflächen sind die aus dem ehe-maligen Bergbaubetrieb hervorgehenden Gefah-ren zu beseitigen und die Betriebsareale unter der Beachtung von Nachnutzungsanforderungen wieder nutzbar zu machen.

Im Rahmen der Zielauswahl erfolgt die Prä-zisierung hinsichtlich der Folgenutzung für eine Wiedereingliederung in den wirtschaftlichen Kreislauf der Region.

Oberirdischer Rückbau und Entflechtung Auf der Grundlage zugelassener Abschluss-betriebspläne mit seinen Nebenbestimmungen sind Ausführungsplanungen für den oberirdi-schen Rückbau und Entflechtung vorzunehmen (Abb. 7.8 und 7.9).

Zur Gewährleistung einer gefahrlosen Reali-sierung der Abbrucharbeiten zählen die Anlagen-freischaltung und Medienentflechtung. Dabei ist auf der Grundlage § 3 der Allgemeinen Bundes-bergverordnung (ABBergV) das entsprechende Sicherheits- und Gesundheitsschutzdokument zu erarbeiten. Aus ihm muss hervorgehen, dass im Zusammenhang mit den Abbruchtätigkeiten keine Gefährdungen hervorgehen sowie ange-messene Maßnahmen in technischer, personeller und organisatorischer Hinsicht für die Sicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten ge-troffen werden. Wesentlich für die Realisierungs-phase ist die Koordinierung der Abläufe vor Ort zwischen den Auftragnehmern durch den Berg-werksunternehmer. Des Weiteren hat er dafür zu sorgen, dass durch verantwortliche Personen, die

über die erforderliche Zuverlässigkeit und Fach-kunde gemäß Bundesberggesetz verfügen, die ordnungsgemäße Beaufsichtigung erfolgt.

Im Rahmen der Oberflächensanierung ist für den oberirdischen Rückbau eine Beräumung von Fundamenten und Gebäuderesten im Regelfall von 0,3 bis 0,5 m vorzunehmen. Bei Flächen-entsiegelungen ist die entsprechende Separie-rung der anfallenden Massen zu planen und die Verwertung oder Beseitigung der angefallenen Abfallarten gemäß Kreislaufwirtschafts- und Ab-fallgesetz (KrW-/AbfG) sicherzustellen.

Zur Bewertung der Abfälle und Festlegung des Entsorgungsweges sind Deklarationsana-lysen durchzuführen. Entsprechend Belastungs-grad der Abfälle sind diese im Rahmen der Ent-sorgung vorrangig stofflich oder energetisch zu verwerten. Die Verwertung der Abfälle hat ord-nungsgemäß und schadlos zu erfolgen. Es sind

Abb. 7.8 Abriss von Anlagen im Kraftwerk Trattendorf 1999

Abb. 7.9 Schornsteinsprengung Trattendorf 1999


die Zuordnungswerte gemäß den Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Abfällen – (Technische Regeln der Länder-arbeitsgemeinschaft Abfall) – anzuwenden. Der Vorrang der Verwertung entfällt, wenn die Be-seitigung die umweltverträglichere Lösung dar-stellt. Dabei wurden insbesondere berücksichtigt:• die zu erwartenden Emissionen• die einzusetzende oder zu gewinnende Ener-

gie• die Anreicherung von Schadstoffen in Erzeug-

nissen, Abfällen zur Verwertung oder daraus gewonnenen Erzeugnissen

Die Abfälle sind so zu verwerten oder zu besei-tigen, dass nach dem Stand der Technik die Um-weltverträglichkeit gewahrt bleibt.

Erst nach lückenloser Nachweisführung der Sanierungstätigkeiten und gutachterlicher Be-wertung der Altlastenfreiheit kann die Beendi-gung der Bergaufsicht erfolgen. In Abstimmung mit den Bergbehörden sind für das Sanierungs-gebiet folgende Dokumente im Abschlussbericht beizubringen:• Bodenmechanisches Abschlussgutachten• Gutachten zur Grundwasserbeschaffenheit

und -prognose• gutachterliche Bewertung der Altlastensanie-

rung• Nachweise der Abfallentsorgung aus Entker-

nung, Demontage, Abbruch und Beräumung• Nachweis der Tiefenenttrümmerung und

Angabe der Enttrümmerungstiefen, verblei-bende Baurestmassen und Dichtwände

• Verwahrungsdokumentation untertägiger Grubenbaue, Schächte, unterirdischer Wirt-schaft, Filterbrunnen, Grundwasserbeobach-tungsrohre

• durchgeführte Rekultivierungsarbeiten wie Begrünungen, Aufforstungen, Erosionsschutz, Pflegemaßnahmen, Flächenabnahmen

• Gutachten zum Nachweis der Gefährdungs-freiheit verbleibender Anlagen und Gebäude

TiefenenttrümmerungDefinition und Umfang Die LMBV hat im

Rahmen ihrer Sanierungsverpflichtungen gegen-über den Bergbehörden nachzuweisen, dass alle nicht nachnutzungsfähigen Gebäudebestände,

die nicht an Dritte veräußert werden können, gefahrenfrei abgebrochen werden, wie im Kraft-werk Mitte am Standort Schwarze Pumpe erfolgt ist (Abb. 7.10).

Das Ziel von Sanierungs- und Tiefenenttrüm-merungsarbeiten besteht in der Schaffung von Nutzungsmöglichkeiten, die gleichwertig ange-sehen werden können, wie sie ohne Inanspruch-nahme des Geländes durch den Bergbau bestan-den hätten. Für eine gewerblich/industrielle Nut-zung kann eine Enttrümmerungstiefe größer 0,3 bis 0,5 m unter Gelände erforderlich werden. Bei Vorliegen von Kontaminationen im Boden bzw. an Bausubstanz und Fundamenten werden ggf. spezielle Anforderungen an die Tiefenenttrüm-merung gestellt, die gesondert geregelt werden. Innerhalb von Bodensanierungsbereichen erfolgt der Rückbau bis zur entsprechenden Aushubtiefe für die Bodensanierung. Tiefer liegende Funda-mente werden gesichert. Versorgungsleitungen verbleiben im Boden, sofern von diesen keine Gefährdung ausgeht. Flächenübergreifend wer-den im Boden verbliebene Plattenfundamente perforiert, im Boden verbliebene Leitungen ver-schlossen und Schächte verfüllt.

Herstellung des Verdichtungsgrades Bau-gruben sind mit verdichtungsfähigem Sand/Kies (Bodengruppen nach DIN 18196; GE, GW, GI, SE, SW, SI, GU, GT, SU, ST; Bodenklasse 3, Frostklasse F1), Zuordnungswert Z0 zu verfül-len. Erfolgt im Einzelfall die Verfüllung der Bau-grube mit ausgehobenem Bodenmaterial, muss der Aushub den Kriterien nach dem Abschluss-

Abb. 7.10 Tiefenenttrümmerung Kraftwerk Mitte Schwarze Pumpe


betriebsplan für den Wiedereinbau oberhalb des Grundwasserspiegels entsprechen. Die Verdich-tung erfolgt lagenweise mit maximaler Lagen-höhe von 50 cm. Der Grad der Verdichtung hat sich an dem Umgebungsmaß zu orientieren. Die Verfüllung von perforierten Baukörpern kann dabei abweichend von den allgemeinen Festle-gungen mit verdichtungsfähigem Recyclingma-terial (Korngröße < 45 mm und Güte bis Z 1.2) oder vergleichbaren Böden erfolgen. Die oberste Schicht wird mit mindestens 25 cm kulturfähi-gem Boden hergestellt. Der Einbau erfolgt ohne Verdichtung mit 5 cm Überhöhung.

Erteilung Baufreiheit gemäß Bebauungs-plan Eine nachnutzungsorientierte Enttrüm-merung ist nur bei konkreten Ansiedlungs- und Nachnutzungsinteressen möglich. Auf Flächen ohne diese Interessen kann nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden, dass zu einem späteren Zeitpunkt nachträgliche Sanierungs- und Ent-trümmerungsarbeiten notwendig werden. Zum Beispiel wurden mit der Einführung der Bundes-Bodenschutzverordnung (BBodSchV) neue Sa-nierungszielwerte und Vorsorgeverpflichtungen festgelegt. Das betrifft im Einzelnen durchzufüh-rende Entsiegelungsmaßnahmen und nachnut-zungsbezogene Gefahrenabwehr- und Vorsorge-maßnahmen. Zur Schaffung einer durchwurzel-baren Bodenschicht ist somit eine Tiefenenttrüm-merung von − 1 m erforderlich bzw. ein Kulturbo-denauftrag von 1 m. Kontaminierte Fundamente sind anhand neuer Bewertungskriterien so tief zu enttrümmern, dass keine schädlichen Bodenver-änderungen und Grundwasserschäden entstehen können.

Nachnutzungsorientierter Rückbau Eine be- s ondere Form der Umsetzung von Abschluss-betriebsplänen stellt der nachnutzungsorientierte Rückbau von stillgelegten Bergbauarealen dar.

Die Besonderheiten liegen in der komplexen Betrachtung der Nachnutzungsanforderungen. Schwerpunkt bildet dabei die Entkernung der Bausubstanz verbunden mit der Teilentflech-tung der Medien beispielsweise im Kraftwerk Schwarze Pumpe (Abb. 7.11 und 7.12).

Ein wesentliches Ausgangselement für die Einschätzung des erforderlichen Sanierungsum-fanges bildet unter anderem das Altlasteninfor-

mationssystem mit dem Altlastenkataster. Hier sind alle Altlasten im Verantwortungsbereich des Unternehmens mit• Standort,• Gefahrenpotential,• Fläche und Ausmaß,• Gutachterliche Bewertung,• Stand der Bearbeitung• und noch notwendigem Handlungsbedarf für

diese Areale nach Verdachtsklassen ausgewie-sen.

Das Fachinformationssystem beinhaltet somit die so genannte „Umwelt-Lebenslauf-Akte“ für jede erkundete Altlastverdachtsfläche (ALVF). Erforderliche gutachterliche Prüfungen für die Sanierungsvorhaben belegen den aktuellen Ent-

Abb. 7.11 Medienentflechtung Standort Schwarze Pumpe

Abb. 7.12 Vorbereitung Flächennachnutzung durch Papierfabrik am Standort Schwarze Pumpe


wicklungsstand der Altlastensanierung bezüglich Handlungsbedarf bzw. Gefährdungsfreiheit.

Als Ergebnis dieser Maßnahmen und Bewer-tungen werden in Abhängigkeit von der Nachnut-zung und unter Berücksichtigung der Verhältnis-mäßigkeit weitere Sanierungs- bzw. Sicherungs-maßnahmen für die Betriebsareale festgelegt. Ohne den Nachweis der Kontaminationsfreiheit beziehungsweise die Einhaltung der nachnut-zungsorientierten Sanierungsziele wird für diese Gebiete die Bergaufsicht für eine Folgenutzung nicht beendet.

Das ist mit Gutachten lückenlos in einer Ab-schlussdokumentation gegenüber der Bergbehör-de zu belegen. Grundlage für den Sanierungs-erfolg ist die klare Definition des Umfanges und des Nachweises einer zielorientierten Realisie-rung. Der Abschlussbericht zur Beendigung der Bergaufsicht gilt als ein Kriterium für eine gefahr-lose Nachnutzung bergbaulicher Liegenschaften.

7.3.2 Maßnahmen der Gefahrenabwehr bei Bodenkon-taminationen

Grundlagen Grundsätzlich wird jede Gefah-rensituation durch die drei in Abbildung 7.13 ausgewiesenen untrennbar miteinander ver-knüpften Grundelemente gekennzeichnet, d. h. durch die Quelle der Gefahr, den Wirkungspfad und das gefährdete Schutzgut. Als Wirkungspfad wird hierbei der Weg bezeichnet, auf dem die Gefahrenquelle ihre schädigende Wirkung für das betroffene Schutzgut zu realisieren vermag.

Die nachfolgend zu betrachtenden Gefahren gehen von Gefahrstoffen aus (bodengefährdende und wassergefährdende Stoffe) und die zu be-trachtenden Schäden werden durch Schadstoffe determiniert.

Grundlagen der Maßnahmen der Gefahren-abwehr bei Kontaminationen stellen die gutach-terliche Bewertung für alle bekannt gewordenen Altlastverdachtsflächen auf der Basis der Ergeb-nisse der vorliegenden Gefährdungsabschätzun-gen und Unterlagen der jeweiligen Grundstücke dar. Die dabei erkannten Defizite werden im Rahmen der Sanierungsuntersuchungen aufge-arbeitet. Je nach lokalen Randbedingungen sind ehemalige Eintragsbereiche – die sog. Schad-herde – im Oberboden, in der Aerationszone und im Grundwasserschwankungsbereich belastet. Diese Betrachtungshorizonte sind mit den jewei-ligen Schadherden in Tabelle 7.1 aufgeführt.

Die Schadstoffe finden sich am Bodenkorn an-gelagert, gelöst im Porenwasser sowie verteilt als flüssige Phase (NAPL). Auf dem Werksgelände sind die Schadherde Entphenolung, Tanklager, Rectisolanlage mit dem größten Quellpotential für das Grundwasser ermittelt worden. Weiter-hin sind mehrere lokale Schadherde ausgewiesen. Die Lage der Bodenschadherde in der Entpheno-lung Schwarze Pumpe ist in Abbildung 7.14 ersichtlich.

Die dominierenden Schadstoffe können prin-zipiell in lipophile Stoffe (KW, AKW, PAK) und hydrophile Stoffe (Phenole) eingeteilt werden. In Folge mikrobiologischer Umsetzungsprozesse befinden sich Ammonium, Schwefelwasserstoff, Methan gelöst im Grundwasser. Die Schadstoffe werden den Wassergefährdungsklassen 2 und 3 zugeordnet.

Eine toxikologische Betrachtung für Kohlen-veredlungsstandorte kann nur für eine Auswahl der vorhandenen chemischen Verbindungen vor-genommen werden, da die toxikologische Be-urteilung der Wechselwirkungen mit der Umwelt bisher nur für Hauptkomponenten, wie z. B. Benzol, Naphthalin und Benzo[a]pyren vorlie-gen. Zahlreiche physiologisch wirksame Stoffe und Komponenten mit biologischer Potenz sind

Abb. 7.13 Grundelemente einer Gefahrensituation


nach dem Stand der Messtechnik nur bedingt zugänglich und teilweise nur mit unverhältnis-mäßig hohem Aufwand analysierbar. Im Zusam-menhang mit den mikrobiologischen Stoffwech-

selprozessen werden Metabolite gebildet, die die Anzahl der Kohlenwasserstoffverbindungen wei-ter erhöhen.

Für die Gefährdungsabschätzung und die Be-urteilung des Handlungsbedarfs wird daher von der größten möglichen Schadwirkung der be-kannten Verbindungen (Worst-case-Betrachtung) ausgegangen.

Als wichtige Randbedingung bei Bodensanie-rungsmaßnahmen muss der nachgewiesene, sehr hohe Gehalt an aromatischen Verbindungen im Boden berücksichtigt werden. Es wurden Kon-zentrationen von Benzol über 300 mg/kg fest-gestellt. Benzol hat einen hohen Dampfdruck und ist auch schon in geringen Konzentrationen krebserzeugend. Daher gelten sowohl seitens des Arbeitsschutzes als auch des Immissionsschutzes hohe Anforderungen beim Umgang mit Benzol. Diese müssen bei allen Verfahren, bei denen der

Tab. 7.1 Typische Verteilung des Schadstoffinventars im ungesättigten Horizont von Veredlungsflächen des Lausitzer Reviers

Abb. 7.14 Schadstoffausbreitung Entphenolung Standort Schwarze Pumpe


kontaminierte Boden in direkten Kontakt mit der Atmosphäre tritt, berücksichtigt werden.

Die Auswahl geeigneter Sanierungsverfahren wurde durch die spezifische Schadenssituation der einzelnen Schadherde und die aktuelle bzw. künftige Nutzung bestimmt. Grundsätzlich ist die Bodensanierung auf die wirksame Unterbre-chung der Gefährdungspfade ausgerichtet.

Sicherung und Sanierung von Bodenkonta-minationen Dies wird mit zwei prinzipiellen Vorgehensweisen erreicht: die Sicherung und die Dekontamination der Schadherde.

Durch die Sicherungsmaßnahmen werden Schadstoffausträge durch z. B. den Sickerwas-serpfad in das Grundwasser oder den Gaspfad (Geruchsemission) aus Ablagerungen wirksam unterbrochen.

Die anteilige oder vollständige Dekontami-nation wird durch das Entfernen der Schadstoffe aus dem Boden durch Bodenaushub oder in situ durch chemische oder mikrobielle Zerstörung der Schadstoffe realisiert. Die chemische oder mikrobielle Umwandlung der Schadstoffe im ausgehobenen Boden an der Geländeoberfläche (On-Site-Kompostierung) bzw. in speziellen Bo-denbehandlungs- oder Verwertungsanlagen off site sind Möglichkeiten der Nutzbarmachung des Bodens.

Die Lage, Ausdehnung und Schadstoffzu-sammensetzung der bekannten, als Schadherd bezeichneten kontaminierten Bereichen auf den vormals bergbaulich genutzten Flächen der Ver-

edlungsanlagen wurden durch Detailerkundung und Sanierungsuntersuchungen ermittelt. Aus den Daten lassen sich allgemeine Aussagen zur Schadstoffverteilung in den Schadherden unter den Randbedingungen des Standortes ableiten.

Ausgangssituation im Boden Aus der drei-dimensionalen Darstellung der untersuchten Schadherde lässt sich ein allgemeingültiges Verteilungsschema der Schadstoffe in der unge-sättigten Bodenzone erstellen. (s. Abb. 7.15). Ausgehend vom Eintragsherd verlagern sich die flüssigen Schadstoffphasen der Schwerkraft fol-gend in die Tiefe. Dies geschieht bevorzugt über Bodenschichten mit grobkörnigen Bestandteilen. Bodenschichten mit feinkörnigen Bestandteilen wirken hemmend und führen oft zu einer hori-zontalen Ausbreitung. Auf schluffigen Schich-ten und in Braunkohle werden die Schadstoffe akkumuliert. Die braunkohlenbürtigen Schad-stoffe haben überwiegend eine geringere Dichte als Wasser. Daher besitzt die Übergangszone in die gesättigte Bodenzone eine stauende Wirkung, so dass sich die Schadstoffe oberhalb des Grund-wasseranschnitts als Phase anreichern. Wenn der Grundwasserspiegel während des Eintrags oder im Verlauf des Absinkens der Schadstoffe nach dem Eintrag deutlich sinkt oder steigt, ver-bleiben im Boden daher Schichten mit höheren Schadstoffgehalten im Teufenniveau des ehe-maligen Grundwasserstandes. Für jeden bekann-ten Schadherd lassen sich ein als „Kernbereich“ bezeichnetes Zentrum mit deutlich höheren

Abb. 7.15 Grundwasser als Schutzgut nach Wasser-haushaltsgesetz (WHG)


Schadstoffgehalten und ein „Randbereich“ aus-weisen. Die Schadstoffsättigung bestimmter Bodenzonen führt zur Herabsetzung der kf- Werte und bewirkt, dass Sickerwasser die schadstoffge-sättigten Bodenzonen nicht durchströmen kann. Das Wasser folgt bestimmten Vorzugswegen und mobilisiert vorrangig Schadstoffe aus dem Rand-bereich des Schadherdes. Deshalb werden die Schadherde über sehr lange Zeiträume als Quelle für die Grundwasserkontamination wirksam sein.

Aushubmethoden und Verfahren in der Pra-xis der Braunkohlesanierung In der Sanie-rungspraxis der Lausitzer und mitteldeutschen Veredlungsanlagen hat sich die Umlagerung mit der Dekontamination durch Aushub kleinräu-mig kontaminierter Bodenbereiche (Hotspots) mit anschließender gesicherter Ablagerung und Oberflächenabdichtung zur schnellen Nutz-barmachung von Flächen bewährt. Mit der Umlagerung sind in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Konzentration der Schadstoffe zur Einhaltung des Arbeits- und Umgebungsschutzes aufwendige und kos-tenintensive Maßnahmen verbunden. Diese bestehen z. B. für leichtflüchtige Schadstoffe, aus Gründen des Umgebungsschutzes, in einer Einhausung des Schadensbereiches mit aktiver Entlüftung und Abluftdeodorierung der Hallen-luft. Bei der Abgrabung ist auf die Minimierung offen liegender Kontaminationsherde zu achten. Deshalb werden kleinräumige Entnahmever-fahren zur Anwendung gebracht. In der Praxis haben sich Bodenaushub mit überschnittener Großbohrtechnik und kleinräumiger Aushub in Spundwandkästen zur Minimierung der Schad-stoffemissionen und der Einsparung von Wasser-haltungsmaßnahmen bewährt.

Der Einsatz der so genannten Wabentechnik weist die Vorteile der überschnittenen Großboh-rung aus, führt aber aufgrund des passgerechten Sechseckprofils nicht zu Überschneidungen mit bereits verfüllten Bereichen, die bei der Groß-bohrtechnik bis zu 25 % betragen können. Die Wabentechnik erfordert allerdings entsprechende Baufreiheit und kann derzeit bis maximal 8 m Endteufe eingesetzt werden. Zur Minimierung der Schadstoffemission und der weiteren Kosten

für Arbeitsschutz, Handling und Entsorgungen werden konventionelle Aushubverfahren mit vorlaufender Belüftung und Entgasung (Bo-denluftabsaugung) kombiniert. Die Belüftung und Entgasung hat eine Umstellung der Milieu-bedingungen zur Folge und kann damit, in Ab-hängigkeit der Einwirkdauer, eine teilweise bio-chemische Oxidation organischer Schadstoffe im Boden bewirken. Ein Effekt dieser Verfahren ist die Unterdrückung von Gas- und Geruchsemis-sionen bei der Öffnung des Untergrundes.

Prinzip der Bodenumlagerung Die Umla-gerungsprojekte sind durch eine intensive Stoffstromlogistik und zeitweilig extensive Flächennutzung für die Zwischenlagerung von Aushub und Baustoffen charakterisiert. Mit der Oberflächenabdichtung wurde der Schich-tenaufbau sowohl mit mineralischer Dichtung als auch Bitumendichtungen hergestellt. Eine detaillierte Darstellung dieser Sicherungsmaß-nahmen erfolgt in den Abschnitten 7.4.1, 7.4.2 und 7.4.4. Für die Abdeckung geringer kontami-nierter Ablagerungen wurden auch qualifizierte Oberflächenabdeckungen durch Gestaltung einer Wasserhaushaltsschicht mit entsprechender Rest-durchsickerung realisiert.

Bodenluftabsaugung Bei einer Kontamination mit leichtflüchtigen organischen Substanzen hat sich die Bodenluftabsaugung als effektives und kostengünstiges In-Situ-Verfahren für Böden erwiesen. Es gilt heute als Standard-Sanierungs-verfahren und kommt auch als Ex-Situ-Verfahren in Bodenmieten zum Einsatz.

Die Sanierungsdauer ist von der Bodenart, der Schadstoffmenge und dem Ausmaß des Schadens abhängig. Da der Schadstoff in die Gasphase überführt wird, muss die entstandene schadstoff-belastete Luft mit einem Abluftreinigungsverfah-ren gereinigt werden.

Durch die Bodenluftabsaugung sind die leicht-flüchtigen Aromaten und Kohlenwasserstoffe der Veredlungsstandorte wie die z. B. BTEX- Aro-maten und niedermolekulare aliphatische und ali-zyklische KW (z. B. Cyclopentan) sowie Naph-thalin eliminierbar, die einen hohen Dampfdruck (> 10 mbar) und eine hohe Sättigungskonzentra-


tion (> 10 g/m³) besitzen. Die Absaugung erfolgt über Bohrungen mit perforierten Rohren. Der benötigte Unterdruck wird mit Ventilatoren oder Vakuumpumpen aufgebaut. Aufgrund des Ab-saugvorgangs wird die Gleichgewichtslage der entstandenen Gasphase der Kontaminanten im Porenraum des Bodens verschoben. Viele durch-geführte Absaugversuche zeigen die Sensibilität der Gleichgewichtsverschiebung, die leichtflüch-tigen organischen Substanzen sowohl von der flüssigen Phase als auch von der Bodenmatrix und der Grundwasseroberfläche in die Gasphase übertreten lässt. Bei durchlässigen Böden kann ein Absaugradius von 50 m erreicht werden, der sich aber bei undurchlässigen Böden auf 1 bis 2 m verkleinern kann.

Immobilisierungs- und Einschlusstech-niken Eine weitere Sicherungsmöglichkeit bie-tet die Immobilisierung, bei der durch Zugabe von z. B. Bindemitteln die Eluierbarkeit der Schadstoffe im Untergrund deutlich verrin-gert wird. Immobilisierungstechniken wurden nach vorplanerischer Betrachtung aufgrund der Schadherddimension und der fehlenden Erfah-rungswerte für das Langzeitverhalten nicht wei-ter verfolgt.

Vertikale Dichtwände wurden ebenfalls für die Einkapselung von Schadherden diskutiert. Die Nutzung von z. B. Schlitz-, Gefrier-, Spund- und Injektionswänden bieten unterschiedliche Vorteile. Das System der Einkapselung scheidet jedoch unter dem Einfluss des nachbergbauli-chen Grundwasserwiederanstiegs und dem damit verbundenen langjährigen Wassermanagement im kontaminierten Bereich aus.

In-Situ-Dekontamination des Bodens Die Dekontamination von Boden und Bodenluft kann mit In-Situ-Verfahren häufig kostengüns-tiger durchgeführt werden. Zahlreiche Konzepte zu In-Situ-Technologien sind aus thermischen und biologischen sowie chemisch-physikali-schen Verfahren entwickelt worden. Durch das Einbringen von z. B. thermischer oder hochfre-quenter Energie in den Untergrund lassen sich die belasteten Bodenbereiche auf 100 bis 160 °C erhitzen. wobei für die höher siedenden Stoffe

das verdampfende Bodenwasser als Träger ver-wendet werden kann (Trägerdampfdestillation oder Dampfstripping). Über Sauglanzen werden die Schadstoffe hochkonzentriert erfasst und Kühlungsanlagen bewirken eine Rückkondensa-tion der Schadstoffe.

Das Verfahren lässt sich mit mikrobiolo-gischen In-Situ-Verfahren kombinieren. Die In-Situ-Chemische-Oxidation (ISCO) ist ein Verfahren zur Oxidation von Schadstoffen im Grundwasser und Boden durch Injektion von mit Oxidationsmitteln angereichertem Wasser vorrangig in den Grundwasserleiter. Als Oxida-tionsmittel werden Wasserstoffperoxid (H2O2), Fentons Reagens (durch die Reaktion von Was-serstoffperoxid mit Eisenkatalysatoren freige-setzte Hydroxylradikale, die aufgrund ihres un-gesättigten Elektronenpaars sehr reaktionsfähig sind), Kaliumpermanganat (KMnO4), Ozon (O3) und molekularer Sauerstoff (O2) eingesetzt. Die Wirkung dieser Oxidationsmittel kann durch die Erzeugung reaktionsfähiger OH- (Hydroxyl-) Radikale bei kombinierter O3/H2O2-Behandlung oder H2O2/UV- bzw. O3/UV-Bestrahlung wesent-lich verstärkt werden (weitergehende Oxidation). Organische Schadstoffe können durch ISCO vollständig zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert werden. In der Regel wird der Einsatz von Oxida-tionsmitteln im gesättigten Porenraum mit einer hohen Reinigungsleistung von über 90 % für un-gesättigte Kohlenwasserstoffe und aromatische Verbindungen wie Benzol angegeben. Grund-sätzlich werden solche In-Situ-Verfahren im un-gesättigten Boden durch Effekte wie die Ausbil-dung von Vorzugswegen (preferential flow) und eingeschränkte Injektionsbereiche limitiert. Zu den chemisch-physikalischen In-Situ-Verfahren gehören In-Situ-Bodenwaschverfahren. Die Ver-fahren unterscheiden sich hinsichtlich der Löse- und Entnahmetechnik sowie der eingesetzten Waschmittel. Am Standort Schwarze Pumpe wur-den für den Boden die In-Situ-Propanolwäsche und für den Grundwasseranschnitt die In-Situ-Tensid-Wäsche erprobt. In-Situ-Wäschen basie-ren auf dem Prinzip, aus dem anstehenden Boden mit Hilfe von aus Injektionslanzen austretenden Waschlösungen oder Lösemitteln Schadstoffe herauszulösen, wodurch in gewissem Grade in


situ gewaschen wird. Die eigentliche Trennung von Schadstoffen aus dem Waschmittel/Wasser/Schadstoffgemisch erfolgt on site. Detailliertere Ausführungen zur In-Situ-Bodenwäsche erfol-gen in Kapitel 7.4.2. Die Anwendung der Verfah-ren ohne Bodenaushub ist im Vergleich zu den On-Site- und Off-Site-Verfahren vergleichsweise gering. Dies ist z. T. auf die geringere Kontrol-lierbarkeit des Sanierungserfolges als auch auf die verfahrenstechnische Umsetzung zurückzu-führen.

Off-Site-Verfahren Neben den praktizierten Umlagerungsverfahren kann grundsätzlich eine Bodenbehandlung in On-Site(mobilen)-Anla-gen und Off-Site(stationären)-Anlagen durch-geführt werden. Die Bodenbehandlungsanlagen beinhalten mehrere Teilanlagen, die zusammen-gefasst die Bodenvorbereitung, Bodenwäsche, Abtrennung des gereinigten Grobkornanteiles vom Feinkornanteil und die Wasserbehandlung umsetzen.

Als chemisch-physikalische Verfahren zur Behandlung kontaminierter Böden haben sich insbesondere Verfahrenstechniken zur Schad-stoffextraktion mittels Bodenwäsche in mehreren Anlagen großtechnisch durchgesetzt. Sie unter-scheiden sich in ihren Konzeptionen vorrangig durch die gewählte Anordnung von unterschied-lichen Klassierungs- und Trennverfahren sowie durch unterschiedliche Waschmedien. Die An-wendbarkeit von Bodenwaschverfahren ist von den Eigenschaften der vorhandenen Schadstoffe und des Bodens abhängig.

Ein bedeutendes Kriterium ist die Korngrö-ßen- und Korndichteverteilung hinsichtlich des Feinkornanteiles im zu behandelnden Boden. Die Ursachen liegen in den kleinen Durchmes-sern bei relativ großen Oberflächen der Boden-partikel, aufgrund dessen von einer stärkeren Bindung zwischen Schadstoff und Partikel und einer höheren Kontamination auszugehen ist. Dieser Feinkornanteil beinhaltet den Hauptbe-standteil an gebundenen Schadstoffen und wird i. d. R abgetrennt und gesondert entsorgt bzw. weiterbehandelt. Aufgrund der spezifischen Bo-denzusammensetzung (Korngrößen- und Korn-dichteverteilung) der Standorte scheidet die Bo-

denwäsche als Behandlungsverfahren bei einem Feinkornanteil kleiner als 30 % (Masse) aus.

Biologische Verfahren stellen eine in vielen Fällen ökologisch sinnvolle Methode der Schad-stoffbehandlung im Boden dar, solange die toxi-schen Stoffe im Boden mit technisch und ener-getisch geringem Aufwand durch Stoffwechsel-prozesse der bodeneigenen Mikroorganismen entgiftet werden können. Biologische Verfahren zur Bodensanierung zielen auf den beschleunig-ten Abbau vorhandener organischer Verbindun-gen durch Aktivierung und Optimierung bereits vorhandener Bakterien und durch Zugabe spe-ziell gezüchteter Stämme ab. Von besonderer Be-deutung für die Effektivität der Abbauprozesse sind optimale Lebensbedingungen für Bakterien. Von den in kontaminierten Böden vorkommen-den Schadstoffen sind viele organische Stoffe vorwiegend aerob leicht abbaubar. Das gilt ins-besondere für aliphatische und aromatische Koh-lenwasserstoffe und mit gewissen Einschränkun-gen auch für polyzyklische aromatische Koh-lenwasserstoffe (PAK). Grundsätzlich werden drei verschiedene Technologien unterschieden: Landfarming, Regenerationsmieten und Bioreak-toren. Beim Landfarming wird der ausgekofferte Boden nach einer mechanischen Aufbereitung (Siebung und/oder Schreddern) und Störstoffab-trennung (Gesteinsbrocken, Kunststoffe, größere Holzteile) zu einem großflächigen Flachbeet aus-geschüttet. Die Größe der Beete wird im Grunde nur durch die örtlichen Gegebenheiten begrenzt. In der Praxis wurden schon Rechteckbeete bis zu 20.000 m2 erreicht. Die aufgeschütteten Flach-beete werden durchgemischt. Die Durchmi-schung dient der Homogenisierung und Belüf-tung des kontaminierten Bodens. Nach jeder Bo-dendurchmischung werden in vorab berechneten Mengen Nährstoffe, Prozesswasser sowie ggf. Mikroorganismen dem Boden hinzugegeben. Die gesamte Sanierungszeit beträgt je nach Art und Grad der Verschmutzung mehrere Monate bis zu einigen Jahren. Die häufigste Methode der bio-logischen Behandlung des Bodens ist das Mie-tenverfahren, bei dem die kontaminierten Böden zum Schutz des Grundwassers auf einer entspre-chend abgedichteten Fläche zu Mieten aufgesetzt werden. Je nach Verfahren werden unterschiedli-


che Bearbeitungsschritte wie Bodenaufbereitung (analog zum Landfarming), Homogenisierung, Nährstoff- und Bakterienzugabe, Sickerwasser-kreislaufführung, Belüftung und Umsetzung an-gewandt. Die Mieten werden üblicherweise mit einer Abdeckung versehen. Durch die Abdeckung besteht zudem die Möglichkeit der Schaffung optimaler Rahmenbedingungen (Temperatur, Feuchtgehalt). Zur Beschleunigung der Abbau-prozesse und zur Optimierung von Steuerungs-möglichkeiten werden Bioreaktoren eingesetzt. Ein Bioreaktor ist ein geschlossenes System, in dem die Behandlung des kontaminierten Bodens verfahrenstechnisch am besten beherrschbar ist. Die Reaktoren können on site eingesetzt werden, oftmals wird der Boden jedoch off site aus meh-reren Bioreaktoren verbracht.

Aufgrund der bergrechtlichen Verpflichtung zur Wiedernutzbarmachung der bergbaulich ge-nutzten Flächen werden für die Bodensanierung Verfahren favorisiert, die eine möglichst schnel-le Verfügbarkeit garantieren. Deshalb sind die o.g. On-Site-Verfahren aufgrund ihrer hohen und langjährigen Inanspruchnahme von Flächen nicht zielführend.

Grundwasserkontamination/-schäden Grund-wasser ist wasserrechtlich als Grundwasserkörper, als Gewässer sowie als Grundwasserressource Schutz- bzw. Rechtsgut. Gefahren, die Grund-wasserschäden erwarten lassen, sind deshalb zur Gewährleistung des vorsorgenden Grundwasser-schutzes abzuwehren. Gefahrenquellen für das Grundwasser sind diesbezüglich insbesondere Abfallablagerungen (so Deponien, Altablagerun-gen, Halden, Kippen u. a. m.), Abwasseranlagen, Flüssigkeitsspeicher u. a. Elemente mit erhebli-chem Gefahren- bzw. Schadstoffinventar, deren Containment Leckagen aufweist. Dabei gilt es stets zu beachten, dass nicht nur das unversehrte Schutzgut, sondern auch bereits geschädigtes Schutzgut vor Gefahren seiner Verschlechterung laut § 47a WHG zu bewahren ist.

Grundwasser ist durch das geltende deut-sche und europäische Wasserrecht Schutzgut. Grundwasserschäden (Synonym für nicht nur geringfügig verunreinigtes Grundwasser) sind deshalb basierend auf einer Schadensanalyse in

angemessenem Maße zu mindern. Die zu erfül-lenden Anforderungen bestimmen sich nach dem Wasserrecht (z. B. § 4(4) 3. Satz BBodSchG). § 48 (WHG) regelt die Reinhaltung des Grund-wassers. § 97 SächsWG bestimmt dies z. B. wie folgt:

„Die für die Verunreinigung Verantwortlichen haben die erforderlichen Maßnahmen zur Scha-densermittlung und Schadensbegrenzung und zur Sanierung von Verunreinigungen auf ihre Kosten durchzuführen oder durchführen zu lassen. Mit der Sanierung ist sicherzustellen, dass dauerhaft Gefahren beseitigt werden.“ Die wasserrechtlich bestimmten Anforderungen sind somit darauf gerichtet, dass von einem bereits eingetretenen Grundwasserschaden keine erheblichen Gefah-ren für andere Schutzgüter – so für noch unver-sehrtes Grundwasser, für Rohwasserfassungen der öffentlichen Trinkwasserversorgung, für oberirdische Gewässer (in die Grundwasser aus-tritt), für vom Grundwasser abhängige Landöko-systeme (so z. B. grundwassergestützte Feucht-biotope) und für im Grundwasserkontakt stehen-de Bauwerke – ausgehen.

Die auf das Grundwasser bezogene Gefahren-abwehr muss somit• die Abwehr von Gefahren, die das Schutzgut

Grundwasser bedrohen, und• die Abwehr von Gefahren, die von geschädig-

tem Grundwasser für weitere noch ungeschä-digte Schutzgüter ausgehen, beachten. Abbil-dung 7.15 veranschaulicht diese Betrach-tungsweise.Der geschädigte Grundwasserkörper (Syno-

nym für Grundwasserschadstofffahne) wird oft-mals in verschiedene Schadenszonen unterteilt. Kriterien hierfür sind in der Regel der Grad der Grundwasserschädigung. Als weiteres Unter-scheidungsmerkmal dient u. a. auch das Vor-kommen oder Nichtvorkommen mobiler oder residualer öliger Flüssigphasen (NAPL) oder in den Grundwasserbereich eingetragene feste re-mobilisierbare grundwassergefährdende Stoffe.

Die Abwehr von Gefahren, die dem Grund-wasser unterhalb der Standorte von Tages- und Veredlungsanlagen von Bodenfunktionsschäden als Gefahrenquelle her drohen (Abb. 7.16), wur-den im Abschnitt 7.1.4 erörtert, so dass nachfol-


gend nur die Abwehr von Gefahren, die weiteren Schutzgütern von bereits geschädigtem Grund-wasser bzw. nicht mehr mit angemessenen Mit-teln vermeidbaren Grundwasserschäden drohen, zu betrachten sind.

Grundsätzlich werden dabei unterschieden:• Dekontaminationsmaßnahmen des Grundwas-

serschadensbereiches, d. h. Gefahrenabwehr-maßnahmen durch Minderung des Gefahr- bzw. Schadstoffinventars im zu betrachtenden Grundwasserschadensbereich

• Sicherungsmaßnahmen der zu betrachtenden Schutzgüter, die der Gefahr unterliegen, von den Gefahr- bzw. Schadstoffen des Grund-wasserschadensbereiches nicht nur geringfü-gig geschädigt zu werden

Die Dekontaminationsmaßnahmen des Grund-wasserschadensbereiches werden gemeinhin unterteilt in:• On- bzw. Off-Site-Behandlungsmaßnahmen

des kontaminierten Grundwassers aus dem betrachteten Grundwasserschadensbereich. Diese Maßnahmen werden in der Regel als Pump-And-Treat-Maßnahmen bezeichnet, d. h. das geschädigte Grundwasser wird hier-bei abgepumpt (über Tage gefördert), on oder

off site über Tage gereinigt und reinfiltriert oder der oberirdischen Vorflut bzw. einem Kanalnetz zugeführt. Gemäß § 9 (WHG) sind das Zutagefördern von Grundwasser sowie die Rückführung des behandelten Grundwassers in oberirdische Gewässer oder das Grundwas-ser Benutzungshandlungen, die einer wasser-rechtlichen Erlaubnis bedürfen.

• In-Situ-Behandlungsmaßnahmen des konta-minierten Grundwassers im zu betrachtenden Grundwasserschadensbereich. Diese Maßnah-men werden in der Regel durch den Eintrag gasförmiger, flüssiger oder fester Reaktanten in den Grundwasserschadensbereich erstrebt, die eine In-Situ-Wandlung der maßgebenden Gefahr- bzw. Schadstoffe in ungefährliche, keine Schäden bewirkende Stoffe zu bewir-ken vermögen, oder eine möglichst irreversi-ble In-Situ-Immobilisierung der Gefahr- bzw. Schadstoffe hervorrufen.

Die Sicherungsmaßnahmen der zu betrachtenden Schutzgüter zielen auf die Unterbrechung des Wirkungspfades gem. Abbildung 7.13 ab, ohne die Quelle der Gefahr zu mindern. Gewöhnlich werden unterschieden:

Abb. 7.16 Bodenschadherde unter Veredlungsanlagen


• Maßnahmen der Einkapselung der Gefah-renquelle durch Dichtwände, dichte Sohlen (Basisdichtungen) und dichte Abdeckungen

• Maßnahmen, die das aus dem Grundwasser-schadensbereich abströmende verschmutzte Grundwasser in situ behandeln

Diese gewöhnlich als aktive und passive durch-strömten reaktive Wände (engl. permeable re-active barriers, kurz PRB) bezeichneten In-Situ-Durchflussreaktoren haben ganz unterschiedli-che Bauformen, bekannt sind insbesondere die vollverfilterten Feststoffwände, die Funnel-And-Gate-Systeme und die Drain-And-Gate-Systeme (Burmeier et al. 2007).

7.4 Beispiele technischer Maßnahmen

7.4.1 Abriss und Rückbau

Abriss ohne konkrete NutzungsanforderungBrikettfabrik West Schwarze Pumpe Der In-dustriekomplex Schwarze Pumpe liegt zwischen

Hoyerswerda im Nordosten Sachsens und Sprem-berg im Südosten Brandenburgs. Das Werksge-lände Schwarze Pumpe, für das eine Sanierungs-konzeption entwickelt wurde, umfasst eine Flä-che von ca. 480 ha. Die Landesgrenze zwischen dem Bundesland Brandenburg und dem Freistaat Sachsen verläuft durch das Werksgelände.

In den Jahren 1955 bis 1970 sind Anlagen zur Erzeugung von Elektroenergie, Fernwärme, Stadtgas, Brikett, Koks und flüssigen Wertstoffen aus Braunkohle errichtet worden. Auf dem Be-triebsstandort wurden 3 Kraftwerke, 3 Brikettfa-briken, ein Druckgaswerk und eine Kokerei be-trieben (Abb. 7.17 und 7.18).

Die Realisierung des Sanierungsprojektes „Brikettfabrik West Schwarze Pumpe“ erfolgte im Zeitraum von September 1996 bis Dezember 2002.

Das Gelände, auf dem die Wiedernutzbar-machung abgeschlossen wurde, befindet sich im Industriekern Schwarze Pumpe auf brandenbur-gischem Gebiet westlich in einer Entfernung von ca. 1,2 km vom Ortsteil Schwarze Pumpe. Das Territorium der gesamten Sanierungsfläche Bri-kettfabrik West hat eine Größe von 7,8 ha.

Abb. 7.17 Brikettfabrik und Kraftwerk West 1 in Schwarze Pumpe 1993


Da keine Nachnutzungsanforderung vor-lag, erfolgte die Sanierung der Anlagen auf der Grundlage der vorliegenden Abschluss- und Son-derbetriebspläne, der LMBV-internen Richtlinien für die Sanierungsplanung und des LMBV-Hand-buches Sanierungsplanung und -controlling.

Nach der Stilllegung der Brikettfabrik West am 1. Juli 1996 begann die Demontage der technischen Einrichtungen in den Gebäuden und baulichen Anlagen bis Ende 1997.

Entsprechend den Forderungen des Kreislauf-wirtschafts- und Abfallgesetzes (KrW-/AbfG) ist bei dem Rückbau von Gebäuden und baulichen Anlagen eine höchstmögliche Verwertung der anfallenden Abrissmassen anzustreben. Daraus resultierend musste der Abbruch nach dem Prin-zip des selektiven Rückbaus erfolgen. Dies be-inhaltete speziell die Trennung der beim Abbruch bzw. der Entkernung anfallenden Materialien nach Stoffgruppen und eine Trennung der konta-minierten von der unbelasteten Bausubstanz.

Diese Verfahrensweise wurde beim Abbruch der Gebäude und baulichen Anlagen des Be-triebsstandortes der ehemaligen Brikettfabrik West Schwarze Pumpe grundsätzlich angewandt. Es wurden die zur Entsorgung der Materialien er-forderlichen Deklarationsanalysen und der Nach-weis der Kontaminationsfreiheit erbracht.

Mit dem Abschlussbericht aller notwendi-gen Sanierungstätigkeiten zum Rückbau und der Oberflächensanierung ohne Folgenutzung für das ehemalige Betriebsgelände Brikettfabrik

West waren die Voraussetzungen für die Been-digung der Bergaufsicht gemäß (BBergG) § 69 Abs. 2 gegeben.

Brikettfabrik/Kraftwerk Holzweißig Mit dem Aufschluss des Tagebaues Grube Leopold 1908 und dem ansteigenden Bedarf an Brennstof-fen für die entstehende chemische Industrie in Bitterfeld schlug auch die Geburtsstunde der Brikettfabrik einschließlich einer Stromerzeu-gungsanlage zur Abdeckung des Eigenbedarfes. Mit dem ständig steigenden Bedarf an Briketts und Elektroenergie erfolgte eine stetige Erwei-terung der Brikettfabrik mit den dazugehörigen Kesselhäusern. Die bebaute Fläche betrug 1990 ca. 13 ha, auf denen 23 Gebäudekomplexe und 2 Schornsteine standen. In dem durch Wärme-Kraft-Kopplung betriebenen Veredlungskom-plex wurden Briketts, Siebkohle, Elektroenergie, Fernwärme und Dampf für die Hauptabnehmer chemische Industrie und Haushalte des Kreises Bitterfeld produziert (Abb. 7.19).

Unter Beachtung des sinkenden Absatzes, vor allem an Hausbrandbriketts, wurde die Produk-tion der Brikettfabrik zum 31. März 1993 einge-stellt. Das Kraftwerk wurde nach Entflechtung von Fernwärme- und Dampfleitungen am 15. April 1993 außer Betrieb genommen.

Zur Vorbereitung der Außerbetriebnahme der Produktionsanlage wurde bei der zuständigen Be-hörde, dem Bergamt Halle, ein Abschlussbetriebs-plan eingereicht und die ordnungsgemäße Außer-

Abb. 7.18 Brikettfabrik West 2 in Schwarze Pumpe


betriebnahme, die Demontage/Erntkernung, der Abbruch der baulichen Anlagen, die Entsorgung kontaminierten Materials und die Medienentflech-tung sowie die nachnutzungsorientierte Herstel-lung der Flächen angezeigt. Unter Beachtung, dass für die vorhandenen Gebäude und Anlagen keine Nachnutzung durch die Kommune bzw. Dritter vorgesehen war, erfolgte der Gesamtabbruch des Veredlungskomplexes (Abb. 7.20).

Das Bergamt Halle ließ den Abschlussbe-triebsplan am 3. August 1994 zu.

Der erste Schritt zur Vorbereitung der Anla-gendemontage und Entkernung der Gebäude war

das Leerfahren und Reinigen der braunkohlen-verarbeitenden Produktionsanlagen, wie Bunker, Röhrentrockner, Brikettpressen, Fördermittel und Dampferzeuger. Diese Arbeitsschritte sind unter Beachtung der Explosionsgefährdung durch Koh-lenstaub eine Grundvoraussetzung für die folgen-den Demontage- und Abbrucharbeiten gewesen.

Für die Entkernung der Gebäudekomplexe wurde dem Bergamt eine Technologie eingereicht. Die Entkernungstechnologie regelt die Freischal-tung der Anlagen, die Entsorgung von Betriebs-stoffen (Öle, Fette) und die Trennung der Medien-leitungen (Dampf, Wasser, Elektroenergie).

Abb. 7.19 Brikettfab-rik Holzweißig vor der Sanierung

Abb. 7.20 Brikettfabrik Holzweißig während der Sanierung


Die zurückgebauten Anlagenteile wurden auf einem zentralen Schrottplatz zerkleinert und ver-laden. Bei der Entkernung sind ca. 11.540 t Stahl-schrott angefallen. Nach Abschluss der Entker-nungsarbeiten erfolgte der maschinelle Abbruch der Gebäude durch Seilbagger mit Fallgewicht und Hydraulikbagger. Die Schornsteine (120 m und 70 m hoch) wurden gesprengt. Für jedes ab-zubrechende Gebäude wurde beim zuständigen Bauordnungsamt ein Abbruchantrag mit Techno-logie zur Genehmigung eingereicht. Die Besei-tigung der Fundamente wurde unter Beachtung der (Nicht-)Nachnutzung ca. 0,5 m unter Gelän-deoberkante vorgenommen. Kontaminierte Fun-damentbereiche wurden komplett beseitigt. Die Abbruchmassen betrugen 122.000 m3, die je nach Schadstoffbelastung vermarktet bzw. entsorgt wurden. Die Entsorgung schadstoffbelasteter Stof-fe ist in einer Größenordnung von 7.610 t erfolgt. Für die Sanierung des Standortes ohne konkrete Nachnutzung wurden 19,8 Mio. € aufgewendet.

In Vorbereitung der abschließenden Flächen-gestaltung des Sanierungsobjektes ist eine Ge-fährdungsabschätzung mit Deklarationsanalyse erarbeitet worden.

Der Nachweis, dass nach Abbruch der Be-triebsanlagen keine Gefährdungen mehr für Mensch, Boden, Luft und Wasser bestehen, war durch ein Gutachten zu erbringen. Die sanierten Flächen wurden zur Vermeidung von Bodenero-sionen durch Wind und Wasser zwischenbegrünt.

Der Abschluss der Sanierung wird mit Einrei-chung der Anzeige auf Beendigung der Bergauf-sicht dokumentiert. Die protokollierte gemeinsa-me Abschlussbegehung mit Berg- und beteiligten anderen Behörden und Bergbauunternehmen LMBV stellt im Falle einer Nichtbeanstandung die Beendigung der Bergaufsicht und die Bestäti-gung einer ordnungsgemäßen Sanierung dar.

Der sanierte Bereich wurde der Gemeinde Holzweißig verkauft. Nach bestätigtem Flächen-nutzungsplan ist eine Ansiedlung von Gewerbe vorgesehen. Die Erschließung des Standortes für eine Gewerbeansiedlung ist durch die Kommune zu planen (Abb. 7.21).

Nachnutzungsbezogene Abriss- und RückbaumaßnahmenAltkraftwerke Schwarze Pumpe In Erfüllung des Sonderbetriebsplanes (SBP) „Baufeldfrei-machung zur Errichtung einer Papierfabrik am Standort Schwarze Pumpe“ und der Abschluss-betriebspläne (ABP) „Kraftwerke Schwarze Pumpe“, der ABP „Nebenanlagen Gaswerk“ und der ABP „Brikettfabrik Ost 2 Schwarze Pumpe“ wurden seit Oktober 1998 bis März 2003 Gefah-ren beseitigt und unter Beachtung der Nachnut-zungsziele folgende Tätigkeiten durchgeführt:• Stillsetzen der Anlagen• Demontage• Abbruch von Gebäuden und baulichen Anla-

gen

Abb. 7.21 Standort Bri-kettfabrik Holzweißig nach der Sanierung


• Entsorgung (Verwertung und Beseitigung von Abfällen)

• Sanierung von Bodenkontaminationen• Wiedernutzbarmachung der GesamtflächeDas Baufeld umfasste das Gelände der ehemali-gen Kraftwerke Mitte und Ost (Land Branden-burg) und der Luftzerlegung Nord des ehemali-gen Gaswerkes (Land Brandenburg und Freistaat Sachsen).

Die Tiefenenttrümmerung und zur Baufeld-freimachung notwendige Medienumverlegung erfolgten entsprechend dem Sonderbetriebsplan.

Der Umfang und der zeitliche Ablauf der Sa-nierungsarbeiten richteten sich unter Berücksich-tigung der Verhältnismäßigkeit nach dem Fabrik-layout der W. Hamburger AG als Investor für eine Nachnutzung zur Errichtung und dem Betrieb einer Papierfabrik. Die Gefährdungsabschätzun-gen und die aus dem Sanierungsfortschritt resul-tierenden Nachuntersuchungen waren die Grund-lage für die durchgeführte Sanierungsbegleitung und die Feststellung des Sanierungserfolges.

Gemäß der Verpflichtung der LMBV wurden die vor dem 1. Juli 1990 verursachten Altlasten beseitigt und der Nachweis der Gefährdungsfrei-heit erbracht.

Beim Rückbau von Gebäuden und baulichen Anlagen wurde eine höchstmögliche Verwertung der anfallenden Abbruchmassen angestrebt. Dar-aus resultierend erfolgte der Abbruch nach dem Prinzip des selektiven Rückbaus. Dies beinhaltete speziell die Trennung der beim Abbruch bzw. der

Entkernung anfallenden Materialien nach Stoff-gruppen und eine Trennung der kontaminierten von der nicht kontaminierten Bausubstanz.

Nach der Stilllegung der Altkraftwerke und der dazu gehörenden Nebenanlagen am 30. Juni 1998 begannen mit der Zulassung des Sonderbe-triebsplanes die Arbeiten zur Trennung von Ver-sorgungssystemen und zur Gefahrenabwehr.

Im Jahr 2001 erfolgte der oberirdische Abriss des Maschinenhausgebäudes KW West.

Die Sprengung der drei 120 m hohen Stahl-betonschornsteine des Kraftwerkes West erfolgte am 10. Juli 1999; die drei 140 m hohen Stahl-betonschornsteine des Kraftwerkes Mitte wurden am 28. August 1999 gesprengt (Abb. 7.22).

Die mit mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) belasteten Bereiche wurden entsorgt, so dass die Abbruchareale als kontaminationsfrei eingestuft werden konnten.

Für die beiden 200 m hohen Stahlbeton-schornsteine des Kraftwerkes Ost wurde mit dem Fortschritt der Sanierungsarbeiten der Rückbau im Jahr 2000 erforderlich.

Der Abriss der Schornsteine musste aufgrund von weitergehenden Nutzungen angrenzender Anlagen zweistufig durchgeführt werden.

Die Aktivitäten zur Entwicklung und Vermarktung des Standortes wurden, wie in Abschnitt 9.5.6 beschrieben, in engen Abstim-mungen zwischen den großen Flächeneigentü-mern, den zuständigen Kommunen und Landkrei-sen erfolgreich durchgeführt. Mit der Ansiedlung

Abb. 7.22 Schornstein-sprengung Altkraftwerk Schwarze Pumpe 1999


der österreichischen Papierfabrik „W. Hamburger AG“ waren Sanierungsarbeiten zur Baufeldfrei-machung bzw. -vorbereitung notwendig.

Die Unterflurenttrümmerung erfolgte auf der Fläche der zukünftigen Papierfabrik entspre-chend dem Fabriklayout von 0,3 m bis 7,0 m unter Geländeoberkante. Unterirdische Leitun-gen mit einem Durchmesser von kleiner 400 mm sind im Erdreich verblieben, Rohrleitungen ab Durchmesser 400 mm mit Kies versetzt. Der Nachweis der Unbedenklichkeit liegt vor.

Mit der Realisierung der Sanierungsmaß-nahmen auf der Fläche des Geltungsbereiches der Kraftwerke Schwarze Pumpe (39,2 ha), auf den Teilflächen der Geltungsbereiche des ABP Nebenanlagen Gaswerk (8,5 ha) und ABP Bri-kettfabrik Ost 2 Schwarze Pumpe (0,2 ha) sowie der Fläche des Verkaufsgegenstandes Papierfab-rik (37,5 ha) wurden stillgelegte Industrieanlagen mit Gefahren für die Allgemeinheit beseitigt. Es bestehen keine Restrisiken. Der Sanierungserfolg wurde mit der Beendigung der Bergaufsicht gemäß § 69 BBergG bestätigt.

Diese nachnutzungsorientierte Sanierung des ehemaligen Industriegeländes der Altkraftwerke Schwarze Pumpe trug wesentlich zum Erfolg einer Wiederansiedlung von Industrie am Stand-ort bei (Abb. 7.23).

Industriestandort EspenhainHistorie und Kontaminationssituation Die

Anlagen des ehemaligen Braunkohlenveredlungs-

werkes Espenhain (BVE) wurden 1937 bis 1942 errichtet und umfassten eine Fläche von ca. 248 ha. Die Produktion umfasste die Erzeugung von Braun-kohlenbriketts, Schwelkoks, Schwelteer, Leichtöl, Schwefel sowie Wärme und Elektroenergie. Die Luftangriffe im 2. Weltkrieg, die ungenügende Instandsetzung und die unwirtschaftlichen Techno-logien führten zu einer hohen Schadstoffbelastung der Bausubstanz, des Bodens, der Luft und lokal des Grundwassers.

Hauptkontaminanten waren Mineralölkoh-lenwasserstoffe, Phenole, BTEX, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Quecksilber. Die Eindringtiefe der Schadstoffe in den Boden umfasste im Regelfall 2 m bis 3 m, in Tanklagerbereichen und der Entphenolung bis 12 m. Im Sächsischen Altlastenkataster wird der Altstandort mit 24 verschiedenen Altlastver-dachtsflächen geführt. Innerhalb des bergrechtli-chen Verfahrens zur Entlassung der Flächen aus der Bergaufsicht wurden entsprechend der Säch-sischen Altlastenmethodik die Sanierungsmaß-nahmen gemäß dem Sanierungsziel – gewerbli-che Nutzung – geplant und ab 01.07.1991 durch-geführt. Von 1990 bis 1992 wurden im Rahmen des Pilotprojektes „Modellhafte Altlastensanie-rung des Betriebsstandortes Espenhain/Böhlen mit dem Ziel eines umweltfreundlichen Gewer-be- und Industrieparks“ historische und orientie-rende Altlastenerkundungen von verschiedenen Ingenieurbüros durchgeführt. Abbildung 7.24 zeigt den Industriestandort Espenhain im Jahr 1995.

Einteilung Sanierungsareale Unter der Maß-gabe einer industriell-gewerblichen Nachnutzung erfolgte durch das Bergamt Borna 1993 die Fest-legung von Eingreif- und Sanierungszielwerten, die 1995 für die Hauptsanierungsbereiche Des-tillationen, Ofenhäuser, Verkaufstanklager und Entphenolung neugefasst wurden. Das Belas-tungsvolumen nach der flächendeckenden orien-tierenden Untersuchung vom Institut Fresenius 1993 belief sich auf 534.500 m3 kontaminierten Bodens. Für 30 Flächenareale wurde jeweils ein Teilabschlussbetriebsplan nach Kontaminations-art und -tiefe aufgestellt und entsprechend dem Gefährdungspotential für den Grundwasserleiter 1.51 nach zeitlichem Handlungsbedarf unterteilt:

Abb. 7.23 Tiefenenttrümmerung Standort Papierfabrik Schwarze Pumpe


• Flächen mit kurzfristigem, akuten Handlungs-bedarf

• Flächen mit langfristigem Handlungsbedarf (Grundwasseranstieg)

• Flächen mit Handlungsbedarf bei Nachnut-zung

Die Sanierungsplanung für die einzelnen Alt-lastbereiche wurde somit auch objektkonkret und nutzungsbezogen nach den von der Alt-lastenfachkommission (Gremium aus Bergamt Borna, Staatliches Umweltfachamt Leipzig und Landratsamt Leipziger Land) 1995 festgelegten Sanierungszielwerten durchgeführt. Die Bewer-tung der im Abschlussbetriebsplan vorgeschla-genen Sanierungsmaßnahmen durch das Staat-liche Umweltfachamt Leipzig führte auf der Grundlage der Verteilung der Hauptschadstoffe sowie unter Berücksichtigung des Gefährdungs-pfades Boden – Grundwasser zu einer teilflä-chenbezogenen Differenzierung der Grenzwer-te, so dass für sensiblere Bereiche (Altlastenbe-reiche mit hoher Belastungssituation an mobilen Schadstoffen und geringem Grundwasser-Flur-abstand), wie das Verkaufstanklager, strengere Werte vorgeschrieben wurden. Ab 1996 wurden kleinere Teilflächen in nur noch 16 Sanierungs-

bereiche mit 16 Teilabschlussbetriebsplänen zusammengefasst, für die die Fachbehörden ge-änderte Sanierungszielwerte für das Schutzgut Boden festlegten. Mit Ausnahme von Queck-silber gab es keine Eingreifwerte mehr, sondern nur noch Sanierungszielwerte, die das Bergamt Borna in der Zulassung zum ABP im Jahr 1997 bestätigte.

Objektkonkrete Sanierungsdurchführung und städtebaulicher Rahmenplan Ab dem Jahr 1997 erfolgten die Entkernungen, Abrisse oberirdischer Anlagen, Tiefenenttrümmerungen, thermische Entsorgung von Teerrückständen aus Tanklagerbereichen, Aushub und Entsorgung von quecksilberhaltigem Boden Ofenhaus I und II, Sicherung der Kalkhalde, der Teerbecken und der LKW-Schuttkippe, mikrobiologische On-Site-Behandlung von phenolkontaminiertem Boden in der Entphenolung, Abdeckung der Aschekippe und Teerablagerungen mit 1m bindigem Boden sowie viele weitere Sanierungsmaßnahmen in ehemaligen Produktions- und Nebenanlagen.

Die Tiefenenttrümmerung zur Entfernung nicht kontaminierter Fundamente wurde entspre-chend bergamtlicher Zulassung vom 15.08.1996 bis − 0,5 m unter Geländeoberkante (GOK) für

Abb. 7.24 Industriestandort Espenhain 1995


industriell-gewerbliche Flächen und wegen der Durchwurzelbarkeit bis − 1 m unter GOK für Begrünungs-/Waldbereiche realisiert. In Kon-taminationsbereichen erfolgte die Unterflurent-trümmerung gemeinsam mit der Bodensanierung bis − 3 m und lokal bis 5,5 m unter GOK, später nachnutzungsbezogen entsprechend Bebauungs-plan. Bodensanierungsmaßnahmen in kontami-nierten Bereichen fanden bis − 5,5 m unter GOK statt, tiefere Belastungen wurden mit bindigem Material gesichert.

Aufgrund der vorhandenen besonderen räumlich-strukturellen und wirtschaftlichen Potentiale hatte der Standort des ehemaligen BVE gute Voraussetzungen für eine erfolg-reiche Revitalisierung als raumbedeutsamer Industrie- und Gewerbestandort. Im Jahr 1996 wurde ein städtebaulich-landschaftsplaneri-scher Ideenwettbewerb für 290 ha durchgeführt, der 1999 in einen städtebaulichen Rahmen-plan mündete. Dieser bildete die Grundlage des durch die Gemeinde Espenhain aufgestellten und genehmigten Bebauungsplanes, der 113 ha umfasste, und die bereits angesiedelten Indus-trie-, Gewerbe- und Dienstleistungsbetriebe berücksichtigte. Ein spezieller Aspekt bestand im Abgleich dieser Planungsinhalte, wie Schaf-fung von Bau- und öffentlichen Grünflächen, mit dem im Abschlussbetriebsplan fixierten Sanierungsziel und den Maßnahme- und Prüf-werten für Industrie- und Gewerbegrundstücke. Flächen mit verbliebenen oder gesicherten Be-lastungen mussten gekennzeichnet werden, um bei der Vermarktung der Flächen eine fundierte Grundlage zur Flächenverfügbarkeit für poten-tielle Investoren zu haben. Wie bereits darge-stellt, fungierte die LMBV auf der Grundlage eines städtebaulichen Rahmenvertrages mit der Gemeinde Espenhain als Geschäftsbesorger für die öffentlich-rechtliche Erschließung und In-wertsetzung des Standortes.

Realisierte Bodenbehandlungs- und Ent-sorgungsverfahren Bis auf eine Altlast (DBO 707– Teerschlamm- und Ostbecken) wurden alle anderen 23 Altlastbereiche im ehemaligen Braun-kohlenverarbeitungswerk Espenhain bis 2006 sa-niert. In Auswertung der bis dahin angewandten Bodenbehandlungs- und Entsorgungsverfahren

im ehemaligen BVE ergibt sich folgende Auf-teilung:• 34 % Verwertung der Aushubmassen auf der

betriebseigenen Schuttkippe• 30 % Mikrobiologische Behandlung on site

und off site• 18 % Thermische Behandlung• 14 % Beseitigung auf Deponien• 4 % Sonstiges (Bodenwäsche etc.)Weiterhin kamen umfangreiche Sicherungsmaß-nahmen bei Altablagerungen (Kalkhalde, Teerbe-cken, Aschekippe, Schuttkippe) zur Anwendung. In Abbildung 7.25 ist der Industrie- und Gewer-bepark Espenhain 2007 dargestellt.

Weiterer Sanierungsbedarf besteht noch in Straßen-, Gleis- und Schleusenbereichen und Baulichkeiten sowie Ablagerungsflächen ab-seits von Erschließungsabschnitten. Am Stand-ort Espenhain ist keine Grundwassersanierung erforderlich, jedoch wird das montanhydrologi-sche Monitoring zur Altlastüberwachung für den Gesamtstandort noch bis 2020 durchgeführt. Ins-gesamt wurden am Gesamtstandort des Braun-kohlenverarbeitungswerkes Espenhain 382 Ein-zelgutachten zur historischen und orientierenden Erkundung, der Sanierungskonzeptionen, der Detailuntersuchung, der Genehmigungs- und Ausführungsplanung, der Sanierungsbegleitung und der Abschlussdokumentationen realisiert.

Das war der Tatsache geschuldet, dass es 24 Altlastbereiche und 30 Teilabschlussbetriebsplä-ne gab und in jeder neuen Phase der Standort-entwicklung die Sanierungsplanung den neuen Umweltgesetzlichkeiten, den behördlich neu abgestimmten objektkonkreten Eingreif- und Sa-nierungszielwerten und den Vorgaben der Bun-desbodenschutz- und Altlastenverordnung ange-passt wurde.

Oberflächenabdichtung TeerabsetzbeckenAufbau und Funktion des Bauwerks Die Teer-absetz- und Kohlentrübebecken (TAB) liegen im NO des Werksgeländes Schwarze Pumpe, direkt an der Werksgrenze. Das Bauwerk der TAB hat eine Gesamtausdehnung von ca. 210 × 55 m. Es besteht aus zwei Beckenreihen mit jeweils vier Becken pro Reihe. Jedes einzelne Becken misst


ca. 50 × 21 m. Die Anlage wurde 1959/60 als Ascheabsetzbecken für den Aschebrei aus den Kraftwerken errichtet und als solche bis 1966 betrieben. Danach wurden schrittweise die vier nördlichen Becken für die aus der Kohlendruck-vergasung anfallenden, extrem Staub-Dickteer belasteten Prozesswässer umgerüstet, die süd-lichen als Ascheabsetzbecken weiterverwendet. Zur Wartung der Becken und zum Auffangen und Sammeln von abgetrenntem Wasser verfügt das Bauwerk über ein unterirdisches Gangsystem be-stehend aus Pumpenschacht mit 3,50 m Durch-messer, dem Mittelgang sowie Längs- und Ver-bindungskanälen die insgesamt ein Volumen von 1.500 m3 besitzen. Der Staub-Dickteer wurde durch Absetzen abgetrennt und ausgebaggert. Später wurde zusätzlich Teerölfeststoff in die nördlichen Absetzbecken eingeleitet.

Gefährdungsabschätzung Durch Handhabungs-verluste und Havarien gelangte Produkt in die Umgebung und in die unterirdischen technischen Bereiche, auch Wirtschaft genannt, die im Laufe der Betriebszeit vollständig mit den Produkten verfüllt wurden. Der Boden zeigt im Norden der

TAB im Grundwasserschwankungsbereich Kon-taminationen oberhalb des sächsischen Altlasten-maßnahmewertes. Das Grundwasser war ebenfalls bis zu mehr als das Zehnfache des Maßnahmewer-tes belastet.

Umlagerungskonzept Unter Abwägung der Gefährdung und des notwendigen Aufwandes wurde für die TAB der Rückbau bis GOK vor-gesehen. Die dann freiliegenden Fundamente ermöglichten Synergieeffekte mit der Sanie-rung des Gesamtgeländes. So konnten im Rah-men des Umlagerungskonzeptes in die Becken der TAB Böden und Rückbaumassen aus der Sanierung anderer Schadherde eingelagert wer-den. Durch eine Oberflächenabdichtung in eben-erdiger Ausführung erfolgte abschließend die Sicherung der Schadstoffe gegen Mobilisierung durch Sickerwässer. In Vorbereitung des Rück-baus der Teerabsetzbecken wurden Gefährdungs-abschätzungen und Entsorgungskonzeptionen erarbeitet. Zur Abschätzung und Klassifizie-rung des zu erwartenden Bauschutts haben die Untersuchungsergebnisse von Bausubstanzpro-ben beigetragen. Die festgestellte Belastung des

Abb. 7.25 Industrie- und Gewerbepark Espenhain 2007


Bauwerkes erforderte eine Sanierung. Ziel einer solchen Sanierung muss es sein, entweder die schadstoffbelasteten Massen und Bauteile zu ent-fernen, oder durch geeignete Maßnahmen eine Mobilisierung der vorhandenen Schadstoffe und einen damit verbundenen Eintrag in die Umge-bung zu unterbinden. Im Falle des vollständigen Rückbaus der TAB war mit hohen Kosten und großen Schwierigkeiten in Bezug auf die Wasser-haltung in der Baugrube zu rechnen. Es wäre die gesamte, z. T. erheblich kontaminierte Baumasse mit nicht unerheblichen Wandstärken (bis ca. 2 m bewehrter Beton) abzubrechen und zu entsorgen. Die Baugrube hätte während der Entnahme der Teerprodukte eingehaust und die Abluft gerei-nigt werden müssen, da mit erheblichen Luft-schadstoffbelastungen zu rechnen gewesen war. Während der gesamten Rückbauphase ab Ober-kante Beckensohle hätte eine Wasserabsenkung und -haltung von ca. 11.500 m3 Wasser erfolgen müssen. Das Füllvolumen der Baugrube hätte 140.000 m3 betragen.

Das Konzept zur Nutzung der ehemaligen Teerabsetz- und Kohlentrübebecken sah jedoch vor, gering kontaminierte Böden und Abbruch-material vom eigenen Grundstück um- und ein-zulagern. Der Rückbau der Becken mit vollstän-diger Entfernung der Fundamente hätte einen erheblichen technischen und kostenintensiven Aufwand erfordert. Mit der Einlagerung von schwach kontaminierten Böden und Bauschutt konnte ein Volumen von ca. 31.200 m3 aufgefüllt werden, die ansonsten extern zu marktüblichen Preisen zu entsorgen gewesen wären. Als ver-hältnismäßige Maßnahme wurde der Abbruch der oberirdischen Anlagen mit Betonstärken bis 2 m und Bewährungen bis 5 cm Durchmesser bis 0,30 m u GOK, die Entleerung der Becken und des Pumpenschachtes, die statische Sicherung der untertägigen Wirtschaft zur Vorbereitung der Umlagerung realisiert. Anschließend erfolgte der Einbau von Abbruch- und Umlagerungsmaterial in die TAB und die Ausführung der Oberflächen-abdichtung nach Verfüllung der Beckenreihen. Zur Verfüllung wurde hauptsächlich gering kon-taminiertes Material (< Z2 LAGA) aus der Bo-densanierung, dem Rückbau von Fundamenten

im Bereich TAB und der Baufeldvorbereitung zum Bau der Papierfabrik genutzt.

Oberflächenabdichtung Die Oberflächenab-dichtung des ebenen Bauwerks erfolgte als bitumi-nöse Abdichtung zum Abdecken der Gesamtfläche des Restbauwerkes und der verfüllten Becken auf ca. 9.900 m2 zur Nachnutzung als Park- oder Lagerfläche mit einem Unterbau gemäß Straßen-baurichtlinie. Die Abdeckung wurde mit einem mehrschichtigen Aufbau aus 52 cm Frostschutz-schicht, 14 cm Tragschicht und 4 cm Deck-schicht realisiert. Im Rahmen der Bedingungen für die Nachnutzung der Fläche wurde festgelegt, dass künftig kein Eingriff in die Oberflächen-abdichtung erfolgen darf. Ein direkter Kontakt mit Restkontaminationen der Bausubstanz oder dem eingelagerten gering kontaminiertem (< Z2 LAGA) Material ist daher ausgeschlossen. Mit nachfolgenden Sanierungsuntersuchungen wurde der Bodenbereich der ehemaligen TAB u. a. mit-tels Schrägbohrungen mehrfach untersucht. Es wurde kein Schadherd mit Quellcharakter fest-gestellt. Im Norden und Süden der ehemaligen TAB wurden im Anschluss an die Asphaltabdich-tung grabenförmige Sickermulden zur Aufnahme des Abflusses von Niederschlag von der Abdich-tung errichtet. Hierzu wurden auf diesen Flächen befindliche Fundamente und Gleisanlagen rückge-baut. Die hierbei entstandenen Baugruben wurden nach Nachweis der Kontaminationsfreiheit mittels Sohlbeprobung mit hierfür geeignetem Material verfüllt und verdichtet. Die Sicherung und Wieder-nutzbarmachung der Fläche erfolgte auf Grundlage der 5. Ergänzung zum Sonderbetriebsplan Boden und Grundwasser Schwarze Pumpe. Die Arbeiten sind seit dem Oktober 2004 mit der Fertigstellung der Asphaltabdichtung und der Profilierung der umgebenden Oberfläche abgeschlossen. Somit konnte die Beendigung der Bergaufsicht erfolgen. Das nachfolgende Schema zeigt die ebenerdige Oberflächenabdichtung der TAB (Abb. 7.26).

Die Situation der Teerabsetzbecken in der Phase der Verfüllung sowie der Oberflächenab-dichtung sind in den Abbildung 7.27 und 7.28 veranschaulicht.


Tiefenenttrümmerung und Gefahrenabwehrmaßnahmen am Beispiel Heizwerk BruckdorfDer Braunkohlenbergbau und die Kohlenvered-lung im Raum Bruckdorf erfolgten ab dem Jahr 1903. Auf dem Territorium Bruckdorf mit einer bebauten Fläche von ca. 13,8 ha produzierte bis 1928 eine Wachsfabrik, bis 1939 eine Schwele-rei und bis 1967 eine Brikettfabrik. Das für die

Veredlungsanlage notwendige Heizhaus versah seinen Dienst ab 1967 zur Versorgung der Stadt Halle mit Fernwärme. Die Anlagen der Kohlen-veredlung wurden bis 1971 oberirdisch zurück-gebaut und für die Weiternutzung zum Betrieb des Heizwerkes umgerüstet. Das Heizwerk hat im Jahr 1992 einen technischen Verschleiß und baulichen Verfallzustand erreicht, der einen wirt-schaftlichen Weiterbetrieb unter Berücksichti-gung arbeitshygienischer Gesichtspunkte und aus Gründen des Umweltschutzes nicht mehr ge-währleistete. Die endgültige Stilllegung erfolgte zum 30. Juni 1992.

Für die Entkernung und den Abbruch der still-gelegten Anlagen wurde am 8. Oktober 1993 ein Abschlussbetriebsplan bei der zuständigen Be-hörde, dem Bergamt Halle, eingereicht und im März 1994 zugelassen. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Veredlungsstufen der Braun-kohle auf dem Standort war eine Gefährdungsab-schätzung zur Altlastensituation notwendig.

Die Ergebnisse der Detailuntersuchungen be-stätigten das Schadstoffinventar, welches bei der Veredlung von Braunkohle als Abprodukt anfällt (Abb. 7.29).

Die Sanierung der seit Jahrzehnten entstande-nen Bergbaualtlast war aufgrund der Lage dieser Fläche in einem geplanten Gewerbegebiet im Stadtbereich Halle ein vielschichtiges ökologi-sches und wirtschaftliches Problem. Es mussten zur Altlastensanierung Lösungen erarbeitet wer-den, die ökologisch und wirtschaftlich vertretbar sind. Dabei wurden folgende Gesichtspunkte als notwendig erachtet:• ökologischer Effekt – Schutzgutsanierung• Zeitdauer bis zum Erreichen des Sanierungs-

zieles• Flächenrecycling und Nutzungsinteressen• Durchführbarkeit und Kostenstruktur der

SanierungZur effektiven Umsetzung und Berücksichtigung aller Gesichtspunkte wurde eine Sanierungspla-nung erarbeitet, die Kostenoptimierung, Nut-zungsinteresse und vor allem eine Schutzgutbe-trachtung/-sicherung beinhaltete.

Die Altlastensituation am Standort war ge-kennzeichnet mit einer Bodenkontamination durch Mineralölkohlenwasserstoffe, PAK, Phe-

Abb. 7.26 Schema der ebenerdigen Oberflächenabdich-tung

Abb. 7.27 Oberflächenabdichtung Teerabsetzbecken

Abb. 7.28 Teerabsetzbecken in der Phase der Verfüllung


nole und BTEX, vor allem im Bereich der ehe-maligen Schwelerei und der dazugehörigen Klär-teiche. Eine weitere Bodenkontamination wurde im Bereich des Hochbunkers für Braunkohle, ehemaliger Standort der Schwelerei, ermittelt.

Da die Altlastensanierung kostenoptimiert und nutzungsbezogen erfolgen musste, war eine grundsätzliche Auseinandersetzung mit dem Nutzungskonzept der Stadt Halle erforderlich. Diese Auseinandersetzung wurde auf Basis der erhobenen Daten und Entwicklung solider Nut-zungs- und Sanierungsziele geführt. Eine Grund-lage zur Umsetzung der ökologischen Sanie-rungsziele ist eine umfangreiche Erkundung zur Ausbreitung der Bodenkontaminationen und der hydrogeologischen Prognose des allgemeinen Grundwasserwiederanstieges. Im Ergebnis dieser Erkundungsmaßnahmen sind die notwendigen Leistungen zur Tiefenenttrümmerung und Ent-sorgung kontaminierter Böden ermittelt worden. Die Bereiche mit einer erheblichen Bodenkon-tamination bedingten einen Bodenaustausch bis zu einer maximalen Tiefe von 9 m unter Gelän-deoberkante. Zur Sicherung der Baugruben und Verminderung eines Schadstofftransportes durch Oberflächenwasser in dem Grundwasserleiter mussten die Bereiche mit Spundwand gesichert werden.

Auf dem Standort Bruckdorf sind Ab-bruchleistungen in einer Größenordnung von 97.000 m3 realisiert worden. Die zu entsorgen-

den Abfälle betragen nach Aushub der kontami-nierten Bodenbereiche ca. 49.000 t. Zur Wieder-auffüllung und Herstellung des Geländes sind 162 Tm3 Massen bewegt worden. Insgesamt sind für die Sanierung 16 Mio. €, davon 5 Mio. € Ent-sorgungskosten am Standort Bruckdorf aufge-wendet worden.

Das Sanierungsziel wurde erreicht, so dass die Weiterentwicklung nach der Standortentschei-dung zum „Messegelände Stadt Halle“ erfolgen konnte.

Die sanierten Flächen wurden durch einen Bauträger der Stadt Halle überbaut und für die Errichtung eines Großparkplatzes mit Zufahrts-straße genutzt (Abb. 7.30).

Abb. 7.30 Kraftwerkstandort Bruckdorf nach der Sanie-rung 2003

Abb. 7.29 Bruckdorf Sa-nierung Heizwerk 1997


7.4.2 Sicherung und Sanierung von Bodenkontaminationen

Bodenaushub und Umlagerungskonzept am Beispiel des Umlagerungsbauwerks Kokerei Lauchhammer

Situationsbeschreibung Im Westen der Stadt Lauchhammer befindet sich das 122 ha große Gelände der ehemaligen BHT-Kokerei. Die Ko-kerei, deren Bau 1951 begann, produzierte nach dem Lauchhammer-Verfahren aus Braunkohle jährlich bis 1990 ca. 1,1 Mio. t Hochtemperatur-koks, 700 m3 Stadtgas sowie 140.000 t Teer- und Ölprodukte. Bei einem 24 Stunden Betrieb ent-sprach dies einer Tagesproduktion von 3.000 t Koks. Als Nebenerzeugnisse wurden Leicht- und Mittelöle, Gasbenzin, Phenolöl u. a. gewonnen. Die ausbleibende Nachfrage an BHT-Koks führ-te ab 1989 zu einer Reduzierung der Produktion. Mit der Außerbetriebnahme der Kokerei Lauch-hammer am 30.10.1991 wurde mit dem vollstän-digen oberirdischen Rückbau und der Planung und Umsetzung der Sicherungs- und Sanierungs-maßnahmen begonnen. Während der Betriebszeit der Kokerei führten die Produktionsverfahren selbst, Handhabungsverluste, Leckagen sowie die Deponierung von Produktionsrückständen zu Schadstoffbelastungen mit Kokerei-spezifischen Schadstoffen wie Monoaromaten (AKW, BTEX), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Alkyl-Phenolen. Eine flächenhafte Quecksilberbelastung aus der Vornutzung des Geländes stellte eine besondere Anforderung an die Sicherungs-/Sanierungsmaßnahmen inner-halb des Sanierungskonzeptes dar. Um den zahl-reichen Anforderungen wie die Unterbrechung der Gefährdungspfade, die Nachnutzung, die Bewältigung großer Mengen an kontaminierten Böden, die Sanierung des Grundwassers, das Quecksilberproblem, den Arbeits- und Umge-bungsschutz, die Finanzplanung u. a. bei einem vertretbaren finanziellen Aufwand zu erfüllen, wurde ein multivalentes, nachnutzungsbezogenes Sanierungskonzept erarbeitet. Der Sanierungsbe-darf resultiert aus dem geringen Flurabstand im Niederungsgebiet der Schwarzen Elster mit einer südlichen Grundwasserströmung in Richtung Wohnbebauung und der Schwarzen Elster.

Ganz wesentlich war dabei die Festlegung von Sanierungszielen aus Sicht des Fachbereiches Altlasten (Einbeziehen der Fachbehörden) und aus Sicht der Standortnutzung (Einbeziehen der Kommune und des Landkreises). Die Nachnut-zung sieht vorwiegend für den östlichen, stadt-nahen Teil die Ansiedlung von Industrie und Ge-werbe vor. Die Flächen des zentralen und west-lichen Bereiches sollen durch gesteuerte Sukzes-sion (nichtagrarisches Ökosystem) landschaftlich einen fließenden Übergang in den angrenzenden Naturpark ‚Niederlausitzer Heidelandschaft‘ bil-den und bieten Möglichkeiten der Entwicklung eines attraktiven Erholungsraumes. Sanierungs-maßnahmen müssen daher für den Bereich des Gewerbegebietes eine angemessene „Kontami-nationsfreiheit“ und für die Sukzessionsfläche eine Möglichkeit der Sicherung und Gestaltung auch im Hinblick des Übergangs zum Naturpark gewährleisten.

Vorteile des Umlagerungskonzeptes Das Konzept der Umlagerung der kontaminierten Böden beinhaltet im Wesentlichen den Aushub kontaminierter Böden aus den kleinflächigen Hotspots des künftigen Gewerbebereichs und deren Umlagerung auf vergleichsweise hoch kontaminierte Flächen der zukünftigen Sukzes-sionsgebiete. Extrem kontaminierter Aushub wurde extern entsorgt. Für die Bodensanierung teilte man das Gelände der Kokerei entsprechend dem Belastungspotential in Schadensgebiete und punktuelle Kontaminationen (Hotspots). Kernstück der Bodensanierung stellte die Um-lagerung punktueller Kontaminationen auf die am stärksten belasteten Flächen dar. Das sind der Kernbereich Ofentrasse (Schadensgebie-te A bis C) sowie die Halde G. Die punktuellen Kontaminationen wurden ausgekoffert und auf belastungsäquivalente Bereiche für quecksilber- (Schadensgebiet A 1) und mischkontaminierte Materialien (Schadensgebiete A 2 und A 3) sowie für Kokerei-spezifisch kontaminierte Materialien (Schadensgebiete B und C) aufgelagert. Eine Umlagerungsplanung für kontaminierte Böden zeigt Abbildung 7.31.

Mit einer mineralischen Oberflächenabdich-tung (Abb. 7.32) ist gewährleistet, dass der Ge-fährdungspfad der Schadstoffe aus den Scha-


densgebieten sowie die umgelagerten Materia-lien dauerhaft unterbrochen werden und Nieder-schlagswasser nicht zu einer Verfrachtung der Schadstoffe über den Grundwasserpfad führen können.

Errichten des Umlagerungsbauwerks Nach Abschluss der vorbereitenden Maßnahmen der Bodenumlagerung in den Jahren 2000 und 2001 erfolgte ab dem 01.10.2001 die Umsetzung des Sonderbetriebsplanes „Bodensanierung durch Aushub, Umlagerung, externe Entsorgung sowie Oberflächenversiegelung und andere Dichtungs-maßnahmen“. Aufgrund der Bauzeit von drei Jahren erhielten die vorbereitenden Maßnahmen wie die Errichtung der Zentralbaustelle und Zu-

weisung der Baufelder, die Baufeldvorbereitung durch Beräumung von Haufwerk, Gleisschotter und Weichenbereichen und der Rückbau von Gebäuden, Anlagen, Ver- und Entsorgungslei-tungen ein besonderes Gewicht. Kernstück der Koordination der Baustelle war die Entwicklung und Präzisierung einer internen und externen Stoffstromlogistik. Die Organisation der Zentral-baustelle mit Oberbauleitung zur Absicherung paralleler oder vernetzter Arbeitsabläufe wurde während der wechselnden Arbeitsschwerpunk-te stetig angepasst. Erfolgskontrolle, Qualitäts-sicherung und Dokumentation sowie die Vor-bereitung der Entsorgung nicht ablagerungsfä-higer Aushub- und Rückbaumaterialien sowie

Abb. 7.31 Umlagerungs-planung für kontaminierte Böden

Abb. 7.32 Schichtenauf-bau der Oberflächenab-dichtung


Behandlung kontaminierter Grundwässer der Baustellenentwässerung und die Fortschreibung der Arbeitsschutz- und Sicherheitskonzeption für die Zentralbaustelle sowie die Umsetzung der Umgebungsschutzkonzeption waren Schwer-punkte der Bearbeitung. Die umgelagerten Böden erhielten eine Geländeprofilierung und wurden in die Oberflächenabdichtungen einbezogen. Die Oberflächenabdichtung erfolgte nach bewähr-tem Aufbau einer mineralischen Dichtung. Aus der Auflagerung kontaminierter Böden und der Oberflächenabdichtung ergeben sich folgende Lagen oberhalb der Geländeoberkante: aufgela-gerter kontaminierter Boden, Ausgleichsschicht aus recycelten Bauschutt, zweilagige minera-lische Abdichtung, Entwässerungsschicht und kulturfähiger Oberboden. Bedingt durch die vor-gegebenen Schichten und der Einhaltung von 5 % Gefälle zur Ableitung der Niederschlagswässer entstand ein gegliedertes Landschaftsbauwerk von ca. 9 ha und einer Gesamthöhe der Oberflä-chenabdichtung im Scheitelpunkt von ca. 4,5 m über Geländeoberkante. Das anfallende Nieder-schlagswasser wird nach Passage der Rekultivie-rungsschicht durch die Entwässerungsschicht in einem umlaufenden gedichteten Graben aufge-fangen und abgeleitet.

Überwachung und Monitoring Im Rahmen der Nachsorgemaßnahmen finden regelmäßig Funktionskontrollen des Schichtenaufbaus sowie die Überprüfung des Sanierungserfolges durch Langzeitüberwachung und Messprogramme statt. Eine mögliche Ausgasung der umgelager-ten Bodenaushübe unter der Oberflächenabdich-tung wird durch ein jährliches Gasmonitoring an Gaspegeln überwacht.

Zusammenspiel Umlagerung und Grund-wassersanierung Aufgrund der Randbedin-gungen wurden für das Kokereigelände Lauch-hammer teilflächenbezogene, aktive und passive Grundwassersanierungsmaßnahmen entwickelt. Durch die Dimension der Grundwasserschäden und der Schadstoffverteilung im Untergrund wird durch pump and treat allein in überschaubaren Zeiträumen kein Sanierungsfortschritt zu erwar-ten sein. Deshalb wurde die aktive hydraulische Sanierung durch erfolgssichernde Maßnahmen, wie dem konzentrierten Aushub von Hotspots vorbereitet. Durch die besonderen geologischen

und hydraulischen Bedingungen am Standort ist es möglich, zur Sicherung des Abstroms und zur Reinigung des eher gering belasteten Grundwas-sers im zentralen Geländebereich eine passive hydraulische Maßnahme als innovative Sanie-rungslösung zu entwickeln. Zur Abstromsiche-rung ist ein Funnel-And-Gate-System zum Ein-satz gekommen.

In-Situ-Sanierungsvorhaben Bei der In-Situ-Sanierung kontaminierter Böden wird grundsätz-lich angestrebt, einen Gas- oder Flüssigkeitsstrom durch den kontaminierten Bodenkörper zu füh-ren. Damit soll der Austrag von Schadstoffen aus diesen Körpern erreicht werden. Bei der Nutzung von Gas wird dabei von In-Situ-Schadstoff-Strip-pen und bei der Nutzung von Flüssigkeiten von In-Situ-Schadstoff-Waschen gesprochen. Dieses Ausstrippen oder Auswaschen kann durch Ener-gieeintrag (Wärme, Dampf, elektromagnetische Wellen u. a. m.) bzw. durch Wirkstoffe (z. B. Lösungsvermittler) befördert werden. Mischt man in Strippgase oder Waschflüssigkeiten Stoffe ein, die einen mikrobiellen In-Situ-Schad-stoffabbau bewirken, spricht man gewöhnlich von Bioventing bzw. Biowashing. Die aus dem kontaminierten Boden in den Fluidstrom über-tragenen Gefahr- bzw. Schadstoffe sind durch Abreinigung aus diesen zu entfernen.

Beispiel für ein derartiges In-Situ-Boden-waschverfahren ist die Alkoholwäsche, die mit 1-Propanol als Waschmittel in einem Pilottest zur Auswaschung von immobiler Produktölpha-se (residualer LNAPL) erfolgreich vor allem im Grundwasserspiegelschwankungsbereich am Standort Schwarze Pumpe erprobt wurde (BMBF-Fördervorhaben der LMBV 2003).

1-Propanol weist mit der Wassergefährdungs-klasse WGK 1 die niedrigste von einem Lösungs-vermittler erreichbare WGK auf. 1-Propanol ist mikrobiell leicht abbaubar – vor allem aerob. Seine Bedeutung als „Waschmittel“ beruht auf seiner „schwellenden“ Wirkung. 1-Propanol-Mo-leküle werden von der immobil im Untergrund vorliegenden Produktölphase absorbiert (d. h. vom immobilen Produktöl aufgesogen). Die im-mobile Produktölphase schwillt dadurch auf, vermindert ihre Dichte, löst sich von der Fest-stoffmatrix des Bodens durch Minderung ihrer


Haftung, geht als Mobilisat von oben und unten her dem Grundwasserspiegelbereich zu und bil-det dort eine mobile ölige, auf dem Grundwas-serspiegel aufschwimmende – als Floatings be-zeichnete – neue Flüssigphase.

Diese Floatings lassen sich durch Spezial-brunnen vorteilhafter im hochkontaminierten Grundwasserspiegelbereich abfördern und einer sehr kostengünstigen thermischen Entsorgung zuführen. Abbildung 7.33 stellt dieses Waschver-fahren in einer Übersicht dar.

Bei diesem Pilottest in Schwarze Pumpe wur-den 25 t 1-Propanol eingesetzt. Mehr als 6 t resi-duale Produktölphase konnte hiermit mobilisiert und aus dem Untergrund ausgetragen werden. Eine signifikante Auswaschung von Schadstof-fen aus der Produktölphase in das Grundwasser trat nicht auf. Die Schadstoffe der Residuals sind vollständig in der öligen Phase verblieben und mit ihr entsorgt worden.

7.4.3 Grundwassersanierung

Pump-And-Treat-Maßnahmen mit Sanierungsmodulen im Kernbereich des Standortes Schwarze PumpeAufgaben von Pump-And-Treat-Maßnahmen im Rahmen des Sanierungskonzeptes Auf dem Werksgelände der Schwarzen Pumpe wurde vor 1989 durch ca. 14.000 Arbeitnehmer die Verar-

beitung von ca. jährlich 40 Mio. t Rohbraunkohle zu Briketts, Koks, Gas und Elektroenergie vorge-nommen. Dies erfolgte in ehemals 3 Brikettfabri-ken mit ca. 10 Mio. t Jahresproduktion, einer Ko-kerei mit 80 Öfen (Jahresproduktion: 1,5 Mio. t Koks), in 3 Kraftwerken mit einer elektrischen Leistung von 1.062 MW und 5.808 MW thermi-sche Leistung und einem Druckgaswerk mit 24 Generatoren.

Diese Produktionsanlagen und insbesondere die zugehörigen Verfahren der Entphenolung, Extraktion und Destillation führten zu Belastun-gen des Bodens und des Grundwassers mit den Schadstoffen:• Aliphatische Kohlenwasserstoffe (Aliphaten

und Olefine)• Monoaromatische Kohlenwasserstoffe

(Hauptkomponente Benzol)• Phenole und substituierte Phenole• Polyzyklische aromatische Kohlenwasser-

stoffe – PAK – (Hauptkomponente Naphthalin)• Nitrat• SchwefelverbindungenIm Rahmen der Sanierungskonzeption des Werksgeländes Schwarze Pumpe nimmt neben der Sanierung der ungesättigten Bodenzone die Verhinderung des Abströmens von Kontaminan-ten mit dem Grundwasserfluss, die Abreicherung des Grundwasserkörpers von den Schadstoffen mittels pump and treat eine bedeutende Stellung ein.

Abb. 7.33 Technologie-Schema


Lage und Dimension der Pump-And-Tre-at-Maßnahmen Die Grundwasserströmungs-verhältnisse am Standort werden neben den natürlichen hydrologischen (GWN, Vorfluter Spree) und geologischen (Rinnenstrukturen), auch maßgeblich durch die anthropogenen Rand-bedingungen aktiver Tagebautätigkeit (Tage-bau Welzow) bestimmt. Mit der Einstellung der Tagebauentwässerung kommt es im Bereich der Schwarzen Pumpe zum Grundwasserwiederan-stieg und damit einhergehender Änderungen der Grundwasserdruckpotentiale (abwärts/aufwärts gerichtete Druckgradienten) sowie zur Änderung der Hauptgrundwasserfließrichtung um ca. 180°.

Angewandte Sanierungsverfahren Nach der Feststellung der Schadstoffverteilung sind 21 Grundwasserhaltungsbrunnen so installiert wor-den, dass eine weitere Ausbreitung der Schad-stoffe aus den Quellbereichen und vor allem über die Werksgrenzen hinaus unterbunden wird. Das geförderte schadstoffbelastete Grundwasser wird in die Kläranlage bzw. über fünf Sanierungsmo-dule abgereinigt und zur Ausgleichung der Was-serbilanz reinfiltriert.

Als Verfahren kommen in den Sanierungsmo-dulen• die Extraktion von Kohlenwasserstoffen

mittels selektiver makroporöser Polymere (MPPE-Systeme) und

• Anaerobe Mikrobiologie auf Nassaktivkohle zur selektiven Abreinigung von Benzol zum Einsatz.

Anaerobe Mikrobiologische Reinigung Je nach Zusammensetzung der Schadstoffkon-zentration wird bei dieser Reinigungsmethode dem Festbettreaktor eine Grobaufbereitung vor-geschaltet bzw. Feinreinigung nachgeschaltet (Abb. 7.34).

In Abhängigkeit vom Filterwiderstand sind die Festbettreaktoren rückzuspülen. Das Rück-spülwasser muss aufbereitet werden. Im vorlie-genden Fall der Schwarzen Pumpe ist die An-wendung von Nassaktivkohle als Aufwuchsträ-ger für einen mikrobiologisch aktiven Biofilm in einem geschlossenen stehenden Druckfilter ein-gebaut. Aufgrund des hohen Eisengehaltes des zu sanierenden Grundwassers auf dem Werksgelän-de Schwarze Pumpe wird mit dem geschlossenen Verfahren, d. h. keine Zufuhr von Sauerstoff, die Eisen(II)-ausfällung verhindert.

Die zum Einsatz kommende Aktivkohle ist gezielt auf die Abreinigung von Benzol aus-gerichtet. Die Mikroorganismen benutzen das Benzol bzw. den darin enthaltenen Kohlenstoff als Kohlenstoffquelle.

Beim Erschöpfen der biologischen Aktivität wird die gesamte Aktivkohle komplett ausge-tauscht. Nach der Regenerierung im Hersteller-werk erfolgt der Wiedereinbau in der Anlage.

Eine solche biologische Reinigungsstufe be-nötigt zur sicheren Reinigung bei jedem Wet-ter und leicht schwankenden Eingangsfrachten meist größere Reaktorvolumina als vergleich-bare „klassische“ Reinigungsverfahren. Das in der Schwarzen Pumpe zum Einsatz kommen-de (Abb. 7.35) zeichnet sich jedoch durch ver-

Abb. 7.34 Prinzipschema der anaeroben mikrobio-logischen Grundwasser-reinigung


gleichsweise geringe Betriebskosten für Strom oder Aktivkohle aus und ist wartungsarm.

Makroporöse Polymere Extraktion (MPPE- Systeme) In fünf Sanierungsmodulen (SAM) kommt das Verfahren der MPPE zur Abreinigung des durch Kohlenwasserstoffe (BTEX, PAK) kontaminierten Grundwassers zum Einsatz. Die Anlagen (Vorfilter, Messinstrumente für Druck, Temperatur, Durchfluss etc., Polymerbehälter, Wärmeaustauscher) sind in Containern unterge-bracht (Abb. 7.36 und 7.37).

Zusätzlich befindet sich je SAM ein Behälter zur Aufnahme von Phasenrückständen (abgerei-nigtes Material).

Der kontinuierliche Betrieb der MPPE-An-lagen erfolgt in einem 2-Kolonnensystem im Wechsel von Extraktion (Entfernen der Schad-stoffe aus dem Wasser) und Regeneration (Ent-

fernen der Schadstoffe aus dem Extraktionsmittel und damit Regenerierung des MPPE-Materials) des Polymers mittels Dampf. Die patentierte, of-fenporige Struktur des MPP ist vollständig per-meabel. In die Poren wird Extraktionsmittel im-mobil eingebracht (Abb. 7.38).

Die Beladung der Kolonne 1 und Regenerie-rung Kolonne 1 (Beladung Kolonne 2) zeigen die Abbildung 7.39 und 7.40.

Abb. 7.37 Detail der MPPE-Anlage

Abb. 7.38 Struktur des MPP

Abb. 7.39 Beladung Kolonne 1

Abb. 7.35 Mikrobiologische Grundwasserreinigung Schwarze Pumpe

Abb. 7.36 Container einer MPPE-Anlage


Das gehobene kontaminierte Grundwasser wird durch die MPPE-Anlage bis zu 99,9 % von den Kohlenwasserstoffen gereinigt und anschlie-ßend wieder zustromig zu den Haltungsbrunnen reinfiltriert (Tab. 7.2).

Sanierungsergebnisse Mit dem installierten System von Haltungsbrunnen, Sanierungsmo-dulen (SAM) mit MPPE und der Anaeroben Mikrobiellen Reinigung und anschließender Reinfiltrationen gereinigten Grundwassers wer-den stabile Sanierungsergebnisse erreicht. Damit konnte ein Abströmen von Schadstoffen über die Werksgrenzen verhindert werden. Die Abreinigung in den Quellbereichen und in den Schadstofffahnen führte trotz des grundwasser-wiederanstiegsbedingten Nachlieferns gelöster Schadstoffe zur Unterbrechung von Fahnen.

Die regelmäßige Auswertung von Schadstoff-konzentrationen im Grundwasser, der Abreini-gungsraten der SAM und der hydrodynamischen Verhältnisse im Umfeld der Haltungsbrunnen führt zu deren Optimierung hinsichtlich der Standorte und Förderraten.

Überwachung und Erfolgskontrolle (Moni-toring) Maßgebliche Bewertungskriterien sind die Sanierungszielwerte, die in den Haltungs-brunnen, um die Haltungsbrunnen und an den Werksgrenzen nach hydrogeologischen Grund-sätzen angeordneten Grundwassermessstellen zu erreichen sind.

Ein umfangreiches Monitoring des Betriebes der Haltungsbrunnen und des Grundwasserkör-pers sichert eine zeitnahe Bewertung der Grund-

wassersanierung über die gehobenen Grundwas-sermengen, die Abreinigungsgrade in den Sanie-rungsmodulen und die Beschaffenheitszusam-mensetzung des reinfiltrierten Grundwassers.

Pump-And-Treat-Maßnahmen mit Grundwasserreinigungsanlage Schwelerei DeubenDer östliche Teil des Burgenlandkreises im süd-lichen Sachsen-Anhalt ist stark geprägt durch eine über 100-jährige Bergbautätigkeit. Durch die Gewinnung von Braunkohle im Tief- und Tagebau wurde großflächig in die natürlichen Lagerungsverhältnisse und den Grundwasser-haushalt eingegriffen. Die auf dem Braunkoh-lenbergbau aufbauende Veredlungsindustrie hat in dieser Region in unterschiedlicher Intensität zur Belastung der Umwelt geführt. Einen regio-nalen Schwerpunkt der anthropogenen Eingriffe stellt die auf einer Fläche von ca. 9 ha über viele Jahrzehnte betriebene Schwelerei Deuben dar. Die Schwelerei verursachte durch Einträge von veredlungstypischen Schadstoffen, wie Mineral-ölkohlenwasserstoffe, Phenole, PAK und aro-matische Kohlenwasserstoffe in den Untergrund schwere ökologische Schäden. Von der Schädi-gung betroffen sind sowohl der Boden- als auch der Grundwasserbereich. Die für die Schwelerei erstellte Gefährdungsabschätzung lokalisierte im Wesentlichen drei voneinander unabhängige Schadensquellbereiche, die für die Kontami-nation des Grundwassers verantwortlich sind (Abb. 7.41).

Bereich 1- Ofenhaus Dieser Bereich umfasst den Standort eines ehemaligen Ofenhauses, eines Lagerplatzes für Reinigungsrückstände aus dem Schwelereiprozess und die Kondensation. Durch unsachgemäßen Umgang und Öl-Leckagen ge-langten die Schadstoffe in das Grundwasser. Auf dem obersten Grundwasserleiter 14 (Abb. 7.42) bildete sich auf einer Fläche von ca. 10.000 m2 eine mobile Ölphase aus. Wesentliche Kom-ponenten des gelösten Schadstoffinventars im Grundwasser sind hier Mineralölkohlenwasser-stoffe, PAK, Phenole und aromatische Kohlen-wasserstoffe.

Bereich 2- Entphenolung Quellen der Schad-stoffeinträge waren hier die Phenolverladung, die Entphenolung und ein havarierter Schwelwas-

Abb. 7.40 Beladung Kolonne 2


sertank. Die Schadenssituation im Grundwasser ist durch außerordentlich hohe Phenol- (maxima-ler Phenolindex: 9.800 mg/l) und sehr hohe CSB-Werte (bis 20.000 mg/l) gekennzeichnet.

Bereich 3- Tanklager Den dritten Kontamina-tionsschwerpunkt stellt das ehemalige Tanklager dar. Hier dominieren aromatische Kohlenwasser-stoffe, insbesondere Benzol, das Schadensbild.

Ausgehend von den Eintragsbereichen haben sich die Kontaminationsfahnen sowohl vertikal über natürliche aber auch durch Altbergbau verur-sachte hydraulische Verbindungen in tiefer liegen-de Grundwasserleiter als auch lateral in den betrof-fenen Grundwasserleitern über die Grenzen des Schwelereigeländes hinaus bewegt (Abb. 7.42).

Für das unter Bergaufsicht stehende Schwele-reigelände wurden in einem Grundwassersanie-rungskonzept aus dem Jahr 1996 folgende Sanie-rungsziele formuliert:• Schutz des wasserwirtschaftlich bedeutsamen

Grundwasserleiters (GWL 52) vor Schadstoff-eintrag und

• Unterbinden einer progressiven Schadstoff-fahnenentwicklung in den oberen Grundwas-serleitern GWL 14 bis GWL 33 über die Gren-zen des Schwelereigeländes hinaus.

Im Ergebnis eines Variantenvergleiches zur Sa-nierungstechnologie fiel die Wahl in diesem Sa-nierungskonzept auf eine Kombination aus In-Situ- und On-Site-Verfahren. Entsprechend der Sanierungsstrategie werden die aus den verschie-denen Schadenszentren gehobenen hochkonta-minierten Wässer über eine mehrstufige Grund-wasserreinigungsanlage behandelt (Abb. 7.43).

Teile des aufbereiteten Wassers werden den Aquiferen über Infiltrationsbrunnen wieder zu-geführt. Die restlichen Mengen des aufbereiteten Wassers werden kontrolliert in die Vorflut abge-geben. Zur Entfernung der mobilen Ölphase im Sanierungsbereich 1 kommen als effektives Ver-fahren phasengrenzflächengesteuerte Pumpen zum Einsatz.

Tab. 7.2 Reinigungsraten einer MPPE-Anlage auf dem Werksgelände Schwarze PumpeSchadstoff Input Output Einleit-bedingung (WRE) Durch- schnittliche Abreiche-rung

mg/l mg/l % %BTEX 49,53 0,33 95 99,36Benzol 38,76 0,14 – 99,65Naphthalin 0,335 0,00029 95 99,92PAK 0,349 0,00215 80 99,37Phenolindex 230,0 201,86 – 17,45NH4-N 433,75 413,75 – 4,62

Abb. 7.41 Schadens-quellbereiche Schwelerei Deuben


Ein umfangreiches Monitoring überwacht den Sanierungsfortgang. Die Vielzahl der über drei Grundwasserleiter verteilten Förder- und Infil-trationsbrunnen, die sich teilweise gegenseitig hydraulisch beeinflussen, und die komplizierten hydrogeologischen Standortverhältnisse erfor-

derten eine modelltechnische Unterstützung des hydraulischen Sanierungsregimes.

Mit Aufnahme der Grundwassersanierung 1999 stand ein strömungsmechanisches Grund-wassermodell zur Steuerung der hydraulischen Sanierungseingriffe in den lokalen Grundwasser-haushalt zur Verfügung.

Abb. 7.42 Synoptischer Schnitt mit Schadstoffverbreitung Schwelerei Deuben

Abb. 7.43 Schema der Grundwasserreinigungsanlage


Die Grundwassersanierung auf dem Gelände der Schwelerei Deuben erfolgte bisher in meh-reren Phasen:1. Aufnahme der Ölphasenabschöpfung im

GWL 14, hydraulisch unterstützt durch lokale Grundwasserabsenkung

2. komplexe Teilsanierung Einsatz des In-Situ-Verfahrens in einem abgegrenzten Bereich eines Grundwasserleiters (Nitrat-Infiltration)

3. Vollsanierung Ausweitung der Grundwasser-sanierung auf die GWL 14 bis 33 (Kombina-tion In-Situ- und On-Site-Verfahren)

4. schrittweiser Übergang von der aktiven Grundwassersanierung zum kontrollierten na-türlichen Schadstoffrückhalt und -abbau

Nach über siebenjähriger Sanierungsdauer haben sich die Kontaminationsverhältnisse am Standort deutlich verbessert. Die Verbreitung der mobilen Ölphase konnte durch die hydraulisch unterstütz-te Ölabschöpfung auf ca. 30 % der ursprüng-lichen Fläche reduziert werden. Im genannten Sanierungszeitraum wurden bis 2008 ca. 100 m3 Ölphase abgeschöpft.

Neben der weiter betriebenen Ölphasenab-schöpfung im Sanierungsbereich 1 erstreckt sich die eigentliche Grundwassersanierung seit 2001 über alle drei Sanierungsschwerpunkte. Mit Ausnahme des Ofenhausbereiches konnten die Konzentrationen der gelösten Schadstoffe in den Quellbereichen der Kontaminationsfahnen im stationären Sanierungsbetrieb auf 10 bis 30 % ihrer ursprünglichen Höhe reduziert werden. In Abhängigkeit vom erzielten Sanierungsfort-schritt wird der schrittweise Übergang von der aktiven Grundwassersanierung zum kontrollier-ten natürlichen Schadstoffrückhalt und -abbau (Sanierungsphase 4) angestrebt. Hierbei erfordert jeder einzelne Schadensbereich aufgrund seiner eigenen hydrogeologischen Situation und Schad-stoffspezifik eine speziell auf diesen Standort zu-geschnittene Herangehensweise.

In-Situ-MaßnahmenStandort Schwarze Pumpe Am Standort Schwarze Pumpe wurde 2006/2007 der Einsatz eines aktiven Drain-And-Gate-Systems erprobt. Das sind Spezialformen durchströmter reaktiver Reinigungswände (s. Kap. 7.3.2). Mit diesem In-

Situ-Reinigungssystem wurde in einem Pilottest die Abreinigung der Grundwasserschadstofffah-ne, die sich weiter ausdehnt, untersucht. Diese Systeme weisen in der Regel drei unterschied-liche In-Situ-Grundwasserbehandlungszonen auf. In der anstromigen Behandlungszone A er-folgt gewöhnlich die Vorbehandlung. Diese soll durch Injektion reaktiver Gase (z. B. Sauerstoff, Ammonium) erreicht werden. Dadurch wird das strömende Grundwasser enteisent. Die zweite Behandlungszone ist der Gate-Bereich. In dieser Zone B erfolgt die In-Situ-Hauptgrundwasser-behandlung. Sie wird von einem Grundwasser-sammler und einem -verteiler, die in der Regel mit einer Pumpe zur Erzeugung der hydrauli-schen Trennstromfläche zwischen dem konta-minierten und dekontaminierten Grundwasser-bereich verbunden sind, gebildet. Der durch den Sammler gebündelte Grundwasserstrom wird im Gate-Bereich sequentiell in technischen In-Situ-Fluidbettwirbelreaktoren behandelt. Dem zu behandelnden Wasserstrom werden in die-sen Reaktoren fehlende flüssige, feste oder gas-förmige Reaktionsmittel, z. B. Ozon, zugeführt und Reaktionsprodukte entzogen. Leicht flüch-tige Wasserschadstoffe können gestrippt, andere sorptiv gebunden und so ausgetragen werden. Die dritte Zone C vermag der Nachbehandlung zu dienen. Nach der Rückverteilung des gebün-delten Grundwasserstroms in den abstromigen Grundwasserleiterbereich mittels Verteiler kann diese Nachbehandlung im natürlichen Festbett wiederum durch den Eintrag reaktiver Gase, ins-besondere zur Formierung einer Biooxidations-zone, erfolgen (Abb. 7.44). Mit dem dabei umge-setzten Verfahrenskonzept zur In-Situ-Oxidation des kontaminierten Grundwasserstroms mittels eines aktivem Drain-And-Gate-Systems galt es, einen Grundwasserstrom von 1,5 m3/h, den ein Sammler aus einem 60 m breiten Anstrom bün-delt, mit 0,7 mg/l Benzol, 1 mg/l BTEX, 20 mg/l Alkylphenolen, 80 mg/l Eisen (II) und 200 mg/l Ammonium in situ zu reinigen. Die gestellten Reinigungsziele wurden hierbei erreicht und übertroffen.


Schwelerei Deuben Neben den oben beschrie-benen Pump-And-Treat-Maßnahmen zur Sanie-rung des Grundwasserschadens auf dem Gelände der ehemaligen Schwelerei Deuben wurde von Beginn an auch auf eine Sanierung in Kombina-tion mit einer In-Situ-Behandlung orientiert.

Voraussetzungen für eine erfolgreiche An-wendung von In-Situ-Maßnahmen sind:• ausreichende Kenntnisse über die hydrodyna-

mischen und hydrochemischen Verhältnisse am Standort

• vor Aufnahme der In-Situ-Sanierung ist die Eignung des ausgewählten Verfahrens prak-tisch im Feldversuch nachzuweisen

• der In-Situ-Prozess ist durch ein umfassendes Monitoring zu begleiten und zu kontrollieren

Die hydrochemischen Verhältnisse am Standort der ehemaligen Schwelerei Deuben werden in großen Teilen durch ein anaerobes Milieu be-stimmt. Ein starker Abfall der ansonsten natür-lich hohen Sulfatkonzentrationen im unmittelba-

ren Umfeld der Schadstoffherde ist ein Beleg für Schadstoffabbau mittels Sulfatreduktion. Mit den durchgeführten mikrobiologischen Untersuchun-gen konnte nachgewiesen werden, dass die sa-nierungsrelevanten Grundwasserleiter eine hohe Besiedlung mit Mikroorganismen aufweisen und sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Milieubedingungen mikrobiologische Abbaupro-zesse ablaufen, die einen natürlichen Abbau der standortrelevanten Schadstoffe bewirken.

Um die Abbauprozesse im geschädigten Grundwasserkörper zu unterstützen, wurden technische Möglichkeiten zur dosierten Zugabe von Elektronenakzeptoren bzw. Sauerstoff ge-schaffen.

Teile des aufbereiteten Wassers werden den Grundwasserleitern über Infiltrationsbrunnen wieder zugeführt. Die Infiltrationsbrunnen sind in der Regel in einem Doppelring um einen Sa-nierungsbrunnen angeordnet. Hierbei kann zur Unterstützung der in situ ablaufenden Schad-

Abb. 7.44 Pilotversuch Drain-And-Gate-Wasserbehandlung Schwarze Pumpe


stoffabbauprozesse das Wasser des inneren Infil-trationsringes mit zusätzlichen Elektronenakzep-toren versetzt werden. Die Brunnen des äußeren Ringes infiltrieren das gereinigte Wasser ohne Zusatzstoffe. Sie sichern hydraulisch den Sanie-rungsraum und so auch den kontrollierten Ein-satz der Elektronenakzeptoren (Abb. 7.45).

In zwei Teilbereichen des Sanierungsstand-ortes wurde die Zugabe von Nitrat als Elekt-ronenakzeptor bzw. von reinem Sauerstoff zur Optimierung des Schadstoffabbauverhaltens getestet. Während die Zugabe von Nitrat trotz vielversprechender Vorversuche im Labor im Versuchsfeld nicht den gewünschten Erfolg zeigte, wurde mit der Zugabe von im Infiltra-tionswasser gelöstem Sauerstoff eine deutlich positivere Beeinflussung der in situ ablaufenden Abbauprozesse festgestellt.

Es ist deshalb vorgesehen, die Infiltration von sauerstoffangereichertem Wasser in größe-rem Maßstab vorerst an der Peripherie der Scha-denszentren, später dann auch in den Zentren selbst einzusetzen, um den mikrobiologischen Abbau zu beschleunigen und die kosteninten-sive Pump-And-Treat-Technologie auf längere Sicht abzulösen.

Funnel-And-Gate im Abstrom der Kokerei LauchhammerAufgabe des Funnel-And-Gate-Systems im Rahmen des Sanierungskozeptes Im Rahmen der Umsetzung des bestätigten, hydraulischen Sanierungskonzeptes für das Gelände der ehe-maligen Kokerei Lauchhammer wird die Siche-

rung des südlichen und südöstlichen Abstroms aus dem ca. 9 ha großen ehemaligen Kernbereich zwischen den Ofentrassen durch eine passive hydraulische Sanierungsmaßnahme, das Funnel-And-Gate-System, realisiert. Das Prinzip ist in Abbildung 7.46 dargestellt. Ziel der Maßnahme ist es, trotz erheblicher Heterogenität und Stö-rungen des Grundwasserleiters, das in die süd-lich gelegene Wohnsiedlung abströmende, mit BTEX, Phenolen und PAK kontaminierte Grund-wasser zu reinigen.

Das Funnel-And-Gate-System besteht hy-draulisch bedingt aus einem Leitwandsystem (funnel) an dem an mehreren Stellen Reinigungs-elemente als Durchbrüche (gate) für das Grund-wasser angeordnet sind. Die Leitwände dienen der Führung des Grundwassers in Richtung der gates, in denen dann die eigentliche Dekonta-mination erfolgt. Die Leitwände werden in den Grundwasserstauer abgeteuft. Sie schließen mit der Geländeoberkante ab.

Abb. 7.46 Prinzip des Funnel-And-Gate-Systems

Abb. 7.45 Grundwas-serreinigung über Infiltration


Das kontaminierte Grundwasser wird somit an wenigen Stellen zusammengeführt und durch Adsorption der Schadstoffe an oberflächenak-tiver Kohle bei der Passage der gates von den Schadstoffen gereinigt. Auf der Grundlage vor-angegangener Variantenuntersuchungen wurde das Funnel-And-Gate-System als optimales Be-handlungsverfahren ermittelt.

Lage, Dimension und Besonderheit der Funnel-And-Gate-Lösung Durch Technikumsversuche, Batch- und Säulenversuche, wurden verschie-dene Aktivkohlen getestet und die Langzeitsta-bilität der Reinigungswirkung der geeigneten Aktivkohlen für den Standort nachgewiesen. Dadurch konnten die Eingangsparameter für die Dimensionierung der gates ermittelt werden. Durch Modellierung der Grundwasserströmung wurden die Lage und die Anzahl der gates ent-sprechend der standortspezifischen Anforderun-gen festgelegt. Die technische Lösung für die Sicherung des Abstroms der ehemaligen Koke-rei Lauchhammer besteht aus fünf gates und einem funnel, welches aus einer ca. 1.100 m langen Stahlspundwand gebildet wird, die in 6 bis 7 m Tiefe in den Grundwasserleiter unter-lagernden Braunkohlenschluff einbindet. Der korrosiven Wirkung des kontaminierten Grund-wassers wird durch eine entsprechend stärker ausgelegte Stahlspundwand Rechnung getragen. Die Stahlspundwände werden mittels Hochfre-quenzvibrationsverfahren und Einpressverfahren eingebracht. Dabei mussten sensible Berei-che, wie Hochspannungsmastfundamente und angrenzende Bebauung berücksichtigt werden. Die Baumaßnahme erfuhr deshalb eine externe Beweissicherung und statische Prüfung. Aus den geologischen und hydraulischen Bedingungen sowie basierend auf den Erfahrungen an ande-ren Standorten wurden funktionale Eigenschaf-ten wie Mess- und Steuerbarkeit des Zuflusses, Abscheiden von auftretender Leichtphase vor der Aktivkohle, Rückspülbarkeit der Aktivkohle, Gewährleistung der Reinigungswirkung bei den bestehenden Grundwasserstandsänderungen für die gates abgeleitet. Die gates besitzen daher einen speziellen Aufbau. Der Zustrom in die gates erfolgt über zwei in verschiedenen Teu-

fen des Grundwasserleiters angeordneten Hori-zontalfilterbrunnen, die den Grundwasserleiter in den Teufen auf einer Länge von bis zu 20 m erschließen. Damit wird der Inhomogenität des Untergrundes Rechnung getragen. Die identisch aufgebauten gates bestehen aus je einem Spund-wandkasten, der durch Düsenwände in Fließrich-tung in drei bis vier Kammern unterteilt wird und mit einer Unterwasserbetonsohle abschließt. Der Zustrom in die erste Kammer ist über Schieber steuerbar. Neben dem Absetzen von Schlamm und Feinkorn soll hier aufschwimmende Phase abgetrennt sowie der Zustrom des Grundwas-sers zu den folgenden mit Aktivkohle gefüllten Kammern homogenisiert werden. Gleichzeitig dient die erste Kammer als Mess- und Probe-nahmeraum. Die weiteren Kammern werden mit Aktivkohle bis über das Niveau der Maximal-wasserstände gefüllt. Die Einteilung in Kam-mern ermöglicht die selektive Überwachung des Zustandes sowie einen segmentweisen Aus-tausch der Aktivkohle. Nach dem Durchströmen der Aktivkohlenkammern fließt das gereinigte Grundwasser über ebenfalls Horizontalbohrun-gen in den nach Süden abströmenden Grund-wasserleiter zurück. Die Konzentration der Schadstoffe im Zentrum des Schadensgebietes wird durch diese passive Sanierung nicht redu-ziert. Aus diesem Grund wurden Reinigungsziel-werte für die Summe BTEX von 0,01 mg/l, für Naphthalin von 0,005 mg/l und für Phenole als Phenolindex von 0,100 mg/l für das gereinigte Grundwasser am Auslauf der gates vorgegeben. Jedes gate lässt sich komplett aus dem Grund-wasserstrom entkoppeln und bei Notwendigkeit auch leer pumpen. Der Schadstoffgehalt des gereinigten abströmenden Grundwassers wird nach einem speziellen Programm regelmäßig überwacht. Dazu wurden 14 Überwachungsmess-stellen errichtet, die im Rahmen des Grundwas-sermonitorings beprobt und analysiert werden.

Bauablauf Der Bau des Funnel-And-Gate-Sys-tems wurde 2006 durch Infrastrukturmaßnahmen vorbereitet und erfolgte 2007. Die gates wer-den als passive Sanierungselemente über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren betrieben. Sie gewährleisten diese Funktion ohne laufende


mechanische Aggregate bei minimalem Perso-nalaufwand (Abb. 7.47, 7.48, 7.49 und 7.50).

Nutzung natürlicher Selbstreinigungseffekte (NA-Prozesse) am Beispiel der ehemaligen Schwelerei ProfenStandortverhältnisse und Kontaminationssi-tuation Der Standort der ehemaligen Schwele-rei Profen befindet sich in Sachsen-Anhalt west-lich der Ortschaft Profen. Im Nordwesten liegt der aktive Braunkohlentagebau Profen-Süd der MIBRAG. Südlich grenzt die Halde Predel an das Schwelereigelände. Südöstlich befindet sich ca. 1 km entfernt der Vorfluter Weiße Elster im Landschaftsschutzgebiet „Elsteraue“. Gegenwär-tig ist ein Grundwasserabstrom in nordwestli-che Richtung zur Kippe Profen zu verzeichnen (Abb. 7.51).

Im Zeitraum 1998 bis 2002 erfolgte am Stand-ort Profen die Quellensanierung des lokalen Hauptschadensherdes Phenol, an dem es während des Schwelereibetriebes höchstwahrscheinlich zur Direkteinleitung von Phenollaugen mit durch-schnittlichen Ausgangsgehalten (Phenolindex)

von > 1.000 mg/l in den Grundwasserleiter kam. Daneben wurden weitere Dekontaminationsarbei-ten, wie das Abschöpfen von Ölphase, die Ausräu-mung von Teerteichen und die oberflächenhafte Abdeckung und Begrünung durchgeführt. In den Bodenschadensbereichen Tanklager und Leicht-ölabfüllung verblieben Kontaminationen. Daraus resultieren Schäden im Grundwasserabstrom der beiden Bodenschadensbereiche mit BTEX und PAK und der aus der Phenolverpressung resultie-rende Restgrundwasserschaden. Abbildung 7.52 zeigt die Entwicklung der Phenolkonzentration über den Sanierungszeitraum. Die Verlaufskurve zeigt die sinkende Effizienz der aktiven Dekon-tamination. Die Abwägung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses führte zu der Entscheidung, die ak-tive Grundwasserreinigung einzustellen.

Ende der 1990er Jahre, als die LMBV mit den Untersuchungen zum natürlichen Schadstoff-

Abb. 7.49 Künftiges gate

Abb. 7.47 Errichten des funnels

Abb. 7.48 Funnel Süd-Abschnitt


rückhalt und -abbau begann und 2001 den Antrag bei der Bergbehörde des Landes Sachsen-Anhalt stellte, gab es in Deutschland kaum Erfahrungen mit der Genehmigungspraxis. Für alle Beteilig-ten war es ein Lernprozess. Bereits im Jahr 1999 begannen Untersuchungen zur Einbindung von natürlichem Schadstoffrückhalt und -abbau bei der Grundwassersanierung – sowohl im Rahmen einer standortübergreifenden Untersuchung als auch speziell für den Standort der ehemaligen Schwelerei Profen. Diese beinhalteten die Ab-grenzung der Schadstofffahne, den Nachweis na-türlicher Schadstoffabbauprozesse durch stand-ortstämmige Mikroorganismen, die Entwicklung von zonierten Kontrollwerten sowie die Aufstel-lung eines Monitoringkonzeptes (MNA). Auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse be-antragte die LMBV die Einstellung der aktiven Grundwasserreinigung. Unter Berücksichtigung der bisher am Standort durchgeführten Sanie-rungsmaßnahmen sowie unter Beachtung des Verhältnismäßigkeitsgrundsatzes, hatte die Ge-nehmigungsbehörde, das Landesamt für Geolo-gie und Bergwesen Sachsen-Anhalt (LAGB), die

Einstellung der Grundwasserreinigung geneh-migt. Mit dieser zunächst befristeten Genehmi-gung waren folgende Nebenbestimmungen ver-bunden:• Prognose der quantitativen Rückgänge der

bereits eingetretenen Gemeinschäden und Ausweisung der durch NA-Prozesse bewirk-ten Rückgänge sowie der von den verbliebe-nen Schadstoffherden möglicherweise noch ausgehenden Gefahren für ungeschädigte Schutzgüter

• Nachweis der Rückläufigkeit der Schadens-entwicklung anhand definierter Überwa-chungsgrößen (Schadstoffkonzentration im Grundwasser, Ausdehnung der Schadstoff-fahne im Grundwasserleiter sowie Schadstoff-frachtemission aus den Boden- und Grund-wasserschadensbereichen)

• Erstellung einer Sickerwasserprognose zur Bewertung der von verbliebenen Bodenkonta-minationen ausgehenden möglichen Gefahren für das Grundwasser

• Fortsetzung des Grundwassermonitorings zur Kontrolle der NA-Prozesse mit zeit-, orts- und stoffkonkreten Sanierungszielwerten und tole-rierbaren Abweichungen

• Planung/Vorhalten von aktiven Sanierungs-maßnahmen im Versagensfall des MNA-Kon-zeptes

Durchführung der Risikoprognose und Er-gebnisse Die Konzeption und Ausführung der Risikoanalyse erfolgte nach folgendem Algorith-mus:

I. Bewertung des IST-Zustandes der verblie-benen Boden- und Grundwasserschäden und der aktuellen Gefahren für rechtlich definierte Schutzgüter.

II. Prognose der langfristigen Entwicklung der verbliebenen Boden- und Grundwas-serschäden und der Entwicklung potenziel-ler Gefahren. Dabei waren geprüfte Rand-bedingungen zugrunde zu legen und die Unschärfen der Prognosen auszuweisen.

III. Kontroll- und Maßnahmeprogramme durch Anpassung des Monitoringpro-gramms sowie Aufstellen eines Kontroll-algorithmus mit Gefahrenabwehrmaßnah-men im Versagensfall.

Abb. 7.50 Funnel – fertig gestellt


Eine Besonderheit stellt der Standort Profen insofern dar, als dass sich wegen der geplanten Braunkohlenabbautätigkeit durch die MIBRAG zukünftig die hydraulischen Bedingungen ändern werden. Es sind folgende Zeiträume zu unter-scheiden:

Bis 2015 erfolgt der Abstrom in nordwestliche Richtung zur Kippe Profen.

Wegen der Bergbautätigkeit der MIBRAG er-gibt sich von ca. 2015–2030 eine Absenkung des Grundwassers und damit ein Abstrom nach Wes-ten in Richtung des geplanten Tagebaugebietes im Bereich der Halde Predel.

Ab ca. 2030 wird sich mit der Flutung des ge-planten Tagebaus ein Grundwasseranstieg um ca. 3 m einstellen und damit im stationären Zustand einen Grundwasserabstrom nach Nordosten in Richtung Elsteraue bewirken.

Als Ergebnisse zum Prognosezeitraum bis 2015 liegen nun die Sickerwasserprognose und die Prognose der Entwicklung der Boden- und Grundwasserschäden inklusive Schadstofffrach-ten sowie die Prognose der Entwicklung der Ge-fahrensituation für definierte Schutzgüter vor. Es wurden das Monitoringprogramm angepasst und Vorschläge für Sanierungszielwerte unterbrei-

Abb. 7.51 Lage des Standortes Schwelerei Profen

Abb. 7.52 Entwicklung der Phenolkonzentration Standort Schwelerei Profen


tet. Diese orientieren sich nun nicht mehr nur an Schadstoffkonzentrationen in einzelnen Grund-wassermessstellen (singuläre Schadenskriterien), sondern auch an schadstoffspezifischen Frach-ten, Inventarmassen und Fahnenlängen (integ-rale Schadenskriterien), für die der rückläufige Trend in Bezug auf das Schutzgut Grundwasser langfristig zu einem guten chemischen Zustand führen soll. Abschließend erfolgten Vorschläge für Rückfallmaßnahmen und Kriterien für das Auslösen von Aktivitäten. Für das angrenzende Grundwasser besteht aktuell und für den Prog-nosezeitraum bis 2015 infolge des stationären Strömungsregimes und der Schadensprognosen keine Gefahr einer lateralen oder vertikalen Aus-dehnung der Grundwasserschäden. Aktive Sanie-rungsmaßnahmen sind für diesen Zeitraum des-halb nicht vorgesehen. Gefahren für die öffent-liche Vorflut, Trinkwasserversorgung und andere Schutzgüter des öffentlichen Rechts sind auch mittelfristig gesichert ausgeschlossen. Langfris-tig sind bei Präzisierung der Randbedingungen die Risiken neu zu bewerten und entsprechende Maßnahmen bei Nichterreichen der Prognosezie-le und dem Versagen des natürlichen Schadstoff-abbaus zu planen und finanziell abzusichern.

Die Prognose des selbstständigen Schadstoff-rückganges sowie die Maßnahmen zur Prognose-kontrolle und im Versagensfall wurden in 2005 als Ergänzung zum Abschlussbetriebsplan bei der Bergbehörde Sachsen-Anhalt eingereicht, im Juni 2007 erfolgte die Zulassung. Damit er-hält die LMBV erstmalig die behördliche Zu-stimmung zu Sanierungszielwerten, die sich an Prognosewerten ausgehend vom Wirken der

Abbauprozesse in den geschädigten Boden- und Grundwasserbereichen orientieren.

Erfahrungen mit dem Monitoring Kurz nach Beendigung der aktiven Grundwasserdekon-tamination erfolgte im Zeitraum 2002/2003 niederschlagsbedingt ein extremer Anstieg der Grundwasserstände. Das Monitoring dokumen-tiert diese Auswirkungen der Extremsituation. Die Schwankungen der Fahnenausdehnung und der Schadstoffeintrag sonst ungesättigter Bereiche wurden belegt. Auch kleinräumige Gegebenheiten, die während der früheren Unter-suchungs- und Sanierungsphasen nicht erkannt worden waren, wurden nun erfasst.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde das Messstellennetz zur besseren Abgrenzung der Schadstofffahne im GWL ergänzt. Es wurden 14 neue Messstellen für die detailliertere Erfassung der Abstromprofile Phenolschaden, Werksge-lände, Kippe Profen sowie Fahnenspitze mit der Fassung des Schadstoffeintritts in die Kippe er-richtet (Abb. 7.53).

Die ausgewiesene schmale, scharf abgegrenz-te BTEX-PAK-Fahne wurde durch die Erwei-terung des Messstellennetzes bestätigt. An der Spitze ist die Fahne hydraulisch bedingt geteilt. Die Fahne entlässt eine Schadstofffracht in die Kippe, die als NA-Reaktor benutzt wird.

Übertragbarkeit auf andere Altlastensanie-rungsstandorte, allgemeingültige Schluss-folgerungen Bei den ehemaligen Standorten der thermischen Kohlenveredlung der LMBV lassen sich bezüglich des Schadstoffinventars und auch der Abbauprodukte Regelmäßigkeiten

Abb. 7.53 Monitoring der Schadstofffahne am Stand-ort Schwelerei Profen


feststellen. Auch die mögliche Definition eines Leitparameters (hier Benzen) hat sich mehrfach bestätigt. Nicht ohne weiteres übertragbar sind die jeweiligen hydrogeologischen und geochemi-schen Randbedingungen, die einen erheblichen Einfluss auf die jeweilige Schadstofffahne haben.

Aufgrund der im Allgemeinen höheren Er-kundungsintensität (behördliche Anforderungen) bei der Umsetzung des kontrollierten natürlichen Schadstoffrückhalts und -abbaus gegenüber der herkömmlichen aktiven Dekontamination steigt die Kenntnis des Schadstoffverhaltens am Unter-suchungsstandort. Das zielgerichtete Monitoring ist gut geeignet, das Schadstoffverhalten auf einem Standort zu kontrollieren.

Am Standort Profen waren als Entscheidungs-grundlage für die Genehmigungsbehörde noch umfangreiche gutachterliche Ausführungen not-wendig. Zumindest von der Tendenz ist das auch auf andere Standorte übertragbar, auf denen be-reits vor Jahren die aktive Sanierung eingeleitet wurde und bei denen nun die Nutzung des na-türlichen Schadstoffabbaus angestrebt wird. Ein entsprechender Zeitraum für die Sichtung der vorhandenen Daten, die Erhebung ergänzen-der Daten und weiterführender Untersuchungen muss eingeplant werden.

Es ist sinnvoll, die Genehmigungsbehörden bereits zu einem relativ frühen Zeitpunkt – so-bald Ansätze eines natürlichen Schadstoffabbaus nachweisbar sind – einzubinden. Hierdurch las-sen sich die Faktoren Zeit und ggf. auch Kosten im Genehmigungsmanagement reduzieren.

Auch wenn inzwischen verschiedene Arbeits-hilfen und Empfehlungen vorliegen, in denen die Anforderungen an die Genehmigungsfähigkeit der Einstellung der aktiven Dekontamination zugunsten der Nutzung des natürlichen Schad-stoffabbaus dargelegt werden, wird es vermutlich auch zukünftig in erster Linie eine Ermessensent-scheidung bleiben, insbesondere bei der Abwä-gung der Verhältnismäßigkeit. (Abb. 7.54)

Die Erfahrungen auf dem Standort Profen haben gezeigt, dass es sich bei der Nutzung von natürlichem Schadstoffabbau eben nicht um „kontrolliertes Nichtstun“ handelt. Die Kenntnis über die hydrogeologischen Randbedingungen, die Schadstoffverteilung und das Ausbreitungs-verhalten der Schadstoffe wurden in einer Detail-liertheit erkundet, die bei weiterer Anwendung herkömmlicher Dekontaminationsmaßnahmen in der Praxis nicht erreicht worden wäre.

7.4.4 Sanierung von Altablagerungen aus dem Braunkohlenveredlungsprozess

Sanierung des Restloches Vollert-SüdHistorie Das Restloch Vollert-Süd befindet

sich nahe der Ortslage Trebnitz (Land Sachsen-Anhalt). Es handelt sich um die bergbauliche Hohlform des ehemaligen Tagebaues Vollert-Süd. Der Braunkohlenabbau wurde 1944 einge-stellt. Die Nutzung des ausgekohlten Tagebaues erfolgte ab dem Jahr 1950 als Deponie für die Abwässer der Braunkohlenschwelerei Deuben.

Abb. 7.54 Kostenent-wicklung


Die Schwelung ist ein thermisches Verfahren zur Verflüssigung und Vergasung von Braunkohle bei Temperaturen bis zu 700 °C. Die Hauptprodukte sind Schwelgas, Schwelteer und Schwelkoks, die in weiteren Prozessen zu Synthesegas, Kohle, Teere, Öle, Treibstoffen und Grundchemikalien, wie Benzol und Phenol verarbeitet wurden. Ein wesentliches Abprodukt der Schwelung ist das Schwelwasser bestehend aus Phenolen, Polyphe-nolen, Ammonium und wasserdampfflüchtigen Fettsäuren sowie organischen Schwefel- und Stickstoffverbindungen. Diese Schwelwässer wurden in das Tagebaurestloch Vollert-Süd ein-geleitet (Abb. 7.55).

Das Gewässer war gekennzeichnet durch eine dunkelbraune Farbe mit äußerst geringen Sichttiefen. Die Umwelt wurde durch den star-ken Geruch von Schwefelwasserstoff belastet. Außerdem war das Grundwasser durch Schad-stoffkontaminationen gefährdet, so dass eine Sanierung erforderlich war. Unter Beachtung der vorhandenen Konzentrationen an wasserdampf-flüchtigen Phenolen, Ammonium und der hohen organischen Belastung schien eine Sanierung des Gewässers unmöglich, denn Sanierungskonzepte waren nicht bekannt. Das Wasser enthielt auch an der Oberfläche keinen Sauerstoff, da abiotische Oxidationsprozesse abliefen.

Sanierungsprozess Zur Sanierung des Ge-wässers waren folgende Randbedingungen zu beachten:• hoher Gehalt an toxischen Substanzen, über-

wiegend Phenol• hoher Gehalt an Ammonium• kein Sauerstoff

• Färbung des Wassers durch langlebige schwerabbaubare Polymerverbindungen mit huminstoffähnlichen Eigenschaften

Die Analyse des Deponiewassers hat jedoch ge-zeigt, dass trotz toxischer Schadstoffe Mikro-organismen nachgewiesen wurden, die aber in ihrer Aktivität gehemmt waren. Um einen Über-blick über die Fähigkeit der vorhandenen Mikro-organismen zum Abbau der Schadstoffe zu erhal-ten, wurden im Labor die analytisch bestimmten dominanten Phenole zu einem Abbautest durch Verdünnung des Deponiewassers herangezogen. Durch diesen Test wurde die Fähigkeit der kul-tivierbaren Bakterienmischkultur nachgewiesen. Die Verdünnung der Probe im Labor und eine Nährstoffergänzung bewirkten eine Reduzie-rung der mikrobiologischen Abbauhemmung, die maßgeblich durch Polymerverbindungen (Dunkelfärbung des Wassers) charakterisiert war. Diese nicht abbaubaren Substanzen verhielten sich analog natürlicher Huminstoffe und kön-nen ebenso durch mehrwertige Kationen ausge-flockt werden. Dieses Laborergebnis wurde unter In-Situ-Bedingungen in dafür entwickelte Enclo-suren (Versuchseinrichtung, in denen ohne Aus-tausch mit dem umgebenen Seewasser Versuche unter In-Situ-Bedingungen durchgeführt werden können) wiederholt und mit den entsprechenden Flockungs- und Dosiertechniken angewandt.

Die Sanierung der Schwelwasserdeponie er-folgte in drei Verfahrensschritten:1. Flockungsmittelzugabe durch 40 %ige Eisen-

(III)-chlorid-Lösung bei einem pH-Wert von 4,0–5,0 (IV. Quartal 1996)

2. Neutralisation mit 20 %iger Kalkmilch auf den pH-Wert 7,0 (II. und III. Quartal 1997)

3. Phosphat-Zudosierung mit 0,73 % Phosphor-säure (dreimal 1998/99)

Die Ergebnisse der einzelnen Verfahrensschritte stellten sich wie folgt dar:• Nach der Flockung mit Eisen-(III)-chlorid ist

im sauren Milieu bei pH-Wert 4,0 die Keim-zahl drastisch reduziert.

• Nach der Neutralisation mit Kalkmilch (auf pH-Wert 7,0) steigen die Keimzahl und die mikrobielle Aktivität an.

• Die neu etablierten Bakterien zeigen eine höhere Abbauaktivität für die ausgewählten typischen Schadstoffe.

Abb. 7.55 Deponie Tagebaurestloch Vollert-Süd 1992


• Die verbliebenen gelösten niedermolekularen Schadstoffe des Deponiewassers wurden nach Zugabe von Phosphat zur Nährstoffergänzung in Abhängigkeit von jahreszeitlichen Tempe-raturschwankungen abgebaut.

In einem Zeitraum von fünf Jahren nach der Flockung ist ein Ökosystem entstanden, das bis zu einer Tiefe von 6 m gelösten Sauerstoff zeigt und dessen Wasser gegenüber Algen und Mikro-organismen nicht mehr toxisch ist. Der See wird inzwischen von unterschiedlichen Wasservögeln genutzt. Es ist gelungen, aus den makromole-kularen huminstoffähnlichen Verbindungen ca. 300 t organischen Kohlenstoff aus dem Wasser-körper in die Tiefenzonen zu verlagern und den biologischen Selbstreinigungsprozess einzu-leiten. Der Anstieg der Sichttiefe auf 2 bis 3 m ermöglicht ein besseres Eindringen des Lichtes und eine tiefere photosynthetische Produktion von Sauerstoff und die Stimulierung des aeroben Schadstoffabbaues. Ein weiterer Sanierungs-schritt war die Stickstoffelimination. Ammonium wird durch Schilf und andere Sumpfpflanzen oxidiert. Eine entsprechende Pflanzenkläranla-ge wurde errichtet. Die Stickstoffelimination im See konnte über einen längeren Versuchszeit-raum nachgewiesen werden. Die Nachhaltigkeit des Sanierungserfolges wird durch Langzeitbe-obachtungen dokumentiert: eine vergleichende Darstellung des Seewassers 1999 und Deponie-wassers 1995 zeigt Abbildung 7.56. Die Nach-haltigkeit des Sanierungserfolges kann mit der Abbildung 7.57 dokumentiert werden.

Sanierung von Teerölfeststoffablagerungen am Beispiel Terpe und Zerre Die thermische Veredlung von Braunkohle hatte im Bereich Schwarze Pumpe seit den 1960er Jahren eine große wirtschaftliche Bedeutung für die Erzeu-gung fester, flüssiger und gasförmiger Koh-lenwasserstoffe wie Koks, Öl und Gas. Als Nebenprodukte der Vergasung und Verkokung fielen vor allem Teerschlämme, Teer-Kohle- und Teer-Asche-Mischungen von hoher kalorischer Wertigkeit an, welche mangels energetischer Verwertungsmöglichkeit bis 1990 als Restmen-gen an den Standorten Terpe (Brandenburg) und Zerre (Sachsen) abgelagert wurden. In Terpe waren auf einer Fläche von ca. 16 ha insgesamt

ca. 330.000 t dieser Abprodukte in einer Mäch-tigkeit von ca. 3,7 m bis 7,5 m in einer ehema-ligen Kiesgrube abgelagert. In Abbildung 7.58 ist die Abproduktenhalde Terpe zu Beginn der Sanierungstätigkeiten dargestellt.

In Zerre waren auf einer Fläche von ca. 6 ha in den Becken 11 und 12 ca. 420.000 t dieser teer-haltigen Abfälle mit einer Mächtigkeit von 3,2 bis 3,5 m eingelagert worden (Abb. 7.59).

Nach der Beendigung der Gas- und Koks-produktion Anfang der 1990er Jahre wurden die Altablagerungsstandorte gesichert. Es wurde mit der Erkundung und Entwicklung von Sanierungs-strategien mit dem Ziel begonnen, die Entsorgung und vorrangig die Verwertung der Teerölfeststoffe (TÖF) sowie der kontaminierten Kohletrübe zu erreichen. Damit sollte die Beseitigung der von den teilweise ungesicherten Ablagerungen aus-

Abb. 7.56 Vergleichende Darstellung der Seewasserqua-lität 1995 und 1999 Restloch Vollert-Süd

Abb. 7.57 Sanierungsergebnis Restloch Vollert-Süd 2005


Abb. 7.58 Abproduktenhalde Terpe

Abb. 7.59 Deponie Zerre


gehenden Umweltgefährdungen erfolgen. Hier-zu wurde eine eigenständige Firma gegründet, an der sich zu gleichen Teilen die ESPAG, später auf die LBV und LMBV übergegangen, und die Ruhrkohle Umwelt GmbH, Essen beteiligten. Die Sanierungsstrategie sah anfangs die energetische Verwertung der Teer-Öl-Kohle-Abprodukte in den alten Kohlekraftwerken in Schwarze Pumpe vor, wofür die bis 2006 betriebene Brennstoffaufberei-tungsanlage in Zerre zwischen 1991 und 1994 mit Fördermitteln des Bundes gebaut wurde. Mit die-ser Anlage war die Konditionierung der TÖF-Ge-mische mit Braunkohle zunächst zu einem in den Kraftwerken einsetzbaren Brennstoff verbunden. Zwischen 1994 und 1999 konnten so 200.000 t TÖF geborgen und verwertet werden. Das war die 1. Sanierungsetappe. Die parallel durchgeführ-te stufenweise Ermittlung der Gefahren für die Umwelt und den Menschen über den Boden, das Grundwasser und die Luft zeigten Handlungsbe-darf insbesondere zum Schutz des Grundwassers auf. Die Teerölfeststoffablagerungen wiesen ein hohes Schadstoffpotenzial aufgrund der enthalte-nen Phenole, Monoaromaten (Benzene), polyzyk-lische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) auf. Die komplizierten hydrogeologischen Verhält-nisse und vor allem fehlende (Terpe) bzw. nicht ausreichende Basisabdichtung (Zerre) der Abla-gerungsstätten führten ab der zweiten Hälfte der 1990er Jahre zur Einrichtung und Betrieb eines Haltungsbrunnenbetriebes zur Förderung und Ab-reinigung von kontaminiertem Grundwasser. Mit der Stillsetzung alter Kraftwerke entfiel die Ein-satzmöglichkeit des aus den geborgenen teerhalti-gen Abprodukten erzeugten Mischbrennstoffes, so dass Ende der 1990er Jahre eine Neuausrichtung der Sanierungsstrategie begann. Neue, genehmi-gungsrechtlich abgesicherte und wirtschaftliche Verwertungswege waren gefragt, um eine zügige Beseitigung des hohen Schadstoffpotentials und Sicherung von am Standort verbleibenden, gering-kontaminierten Einlagerungsstoffen zu erreichen.

Für Terpe bestand die Sanierungslösung neben der Verwertung von hochkalorischen Abproduk-ten anderenorts in dem gesicherten Einbau von Stoffen mit geringer Kontamination vor Ort unter einer Abdeckung nach TA Siedlungsabfall. Es erfolgte eine standortbedarfsgerechte Konditio-nierung der Teerölfeststoffe mit Asche sowohl

bei der Abproduktenhalde Terpe (Abb. 7.60), als auch bei der Teerdeponie Zerre.

In Zerre, wo ein hoher Anteil flüssiger und benzenreicher Reststoffe – problematisch hin-sichtlich Einhaltung von Arbeitsplatzkonzentra-tionen bei der Verwertung – lagerte, bestand das Sanierungsziel im Bereich der Becken 11 und 12 in der vollständigen Beräumung und Verwertung. Die 2. Sanierungsphase war durch die Vergabe der gesamten Rückbau- und Verwertungsarbeiten ab 1999 an eine ARGE gekennzeichnet. Ursprüng-lich sollten die Arbeiten bis 2005 abgeschlossen sein. Bereits in den ersten Jahren musste jedoch die ursprüngliche Zeitplanung überarbeitet wer-den, da sich Anfangsprobleme bei der Geneh-migung und dem Dauerbetrieb der entwickelten Pelletieranlage zur Vermischung von benzenrei-chen Teerölfeststoffen mit Klärschlamm ergaben. Die Pellets dienen der Vergasung im benachbar-ten Sekundärrohstoffverwertungszentrum (SVZ) in speziellen Generatoren verbunden mit einer Methanolherstellung. Der ursprüngliche Entsor-gungsweg für flüssige Abprodukte musste wegen Insolvenz ersetzt werden. Obwohl der Hauptab-satzweg zur Verwertung mit einer weiteren Insol-venz (SVZ) im Jahr 2004 fast vollständig weg-brach und beim Rückbau zudem Mengenmeh-rungen auftraten, konnte durch den Einsatz teil-weise innovativer technologischer Verfahren und alternativer Entsorgungswege das Sanierungsziel (Ausräumung) letztlich im September 2006 mit insgesamt 750.000 t seit 1994 erreicht werden. Als Verfahren sind dabei u. a. zu nennen der Rückbau des flüssigen TÖF mittels Schwimm-

Abb. 7.60 Konditionierung der Teerölfeststoffe mit Asche


bagger, die Herstellung von Mischbrennstoff in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen ent-sprechend der Kontamination der Altablagerun-gen, der Einsatz eines Trockners und von Stapel-behältern zur Gewährleistung einer einheitlichen Konsistenz für die Verwertungsanlagen, der Umbau des Logistikbereiches des Kraftwerkes Schwarze Pumpe zur Einhaltung immissions-schutzrechtlicher Anforderungen für die Annah-me zur Verwertung und die Konditionierung des pastösen Teeres mittels einer Vertikalfräse.

Zur Qualitätssicherung der Sanierung wurde ein Plan für die Eigen- und Fremdüberwachung (Monitoring) unter Berücksichtigung der berg-, immissionsschutz-, wasser- und abfallrechtlichen Forderungen sowie der Arbeits- und Gesundheits-schutzbestimmungen erstellt. Es bleibt festzustel-len, dass es während der gesamten Rückbauzeit zu keinem Unfall oder zu einer Verletzung von Nebenbestimmungen aus behördlichen Genehmi-gungen kam und die umweltrelevanten Parameter eingehalten wurden. Die Nachbarschaft zu Wohn-siedlungen machte insbesondere bei Zerre eine intensive Zusammenarbeit mit den Kommunen erforderlich. Zur Minimierung der Geruchs- und Staubemissionen wurden umfangreiche und kos-tenintensive Maßnahmen getroffen. Dazu zählten u. a. das häufige Besprühen mit einer latexähn-lichen Emulsion (15 %ige Dustcoat-Lösung) zur Unterbindung von Geruchsemissionen während des Rückbaues, das Aufstellen der Brecheranlage in Terpe hinter Schutzdämmen in einer abgesenk-ten Mulde mit Folien-Einhausung, die kontinu-ierliche Befeuchtung aller Flächen zur Minimie-rung von Staubaufwirbelung, die Einhausung der Brennstoffmischanlage sowie die Abdeckung der Beckenoberfläche in Zerre mit Kohlentrübe aus dem Becken 6 mittels Pistenbully und nachfolgen-der Begrünung durch Nassansaat. Zur Erlangung der notwendigen behördlichen Sanierungsgeneh-migungen waren für Terpe bislang drei Abschluss-betriebspläne gemäß Bundesberggesetz zur Ab-produktenhalde selbst, für die Grundwassersanie-rung und die Oberflächengestaltung mit insgesamt 14 Ergänzungen notwendig. Für Zerre gibt es dagegen zwei Betriebspläne, einen Abschlussbe-triebsplan zur Wiedernutzbarmachung und einen Sonderbetriebsplan für die Brennstoffaufberei-tungsanlage mit insgesamt 18 Ergänzungen. Die

konstruktive Zusammenarbeit mit den Berg- und den in die Genehmigungsverfahren eingebunde-nen anderen Behörden der Länder Brandenburg und Sachsen war eine wesentliche Voraussetzung für den jetzigen Sanierungsstand. Die Abdeckung in Terpe endete 2007. Die Sanierung der Nebenbe-cken 4–6 der Deponie Zerre, wo ca. 20.000 t Teer-Kohle-Abfälle lagern, wurde 2010 abgeschlossen.

Die jeweils laufende begleitende Grundwas-sersicherung- bzw. -sanierung wird noch mehrere Jahre in Anspruch nehmen.

Der Sanierungserfolg wird eindeutig nach dem Rückbau der Teerölfeststoffe aus den Teer-becken 11/12 der Deponie Zerre und der Oberflä-chengestaltung mit der Aufnahme aus dem Jahr 2009 sichtbar (Abb. 7.61).

Literatur

Burmeier H, Birke V, Ebert M, Finkel M, Rosenau D, Schad H (2007) RUBIN-Handbuch Anwendung von durchströmten Reinigungswänden zur Sanierung von Altlasten, Hrsg. Universität Lüneburg

LMBV (2003) BMBF-Fördervorhaben der LMBV „Untersuchungen zur LNAPL-Mobilisierung/Solu-bilisierung im Untergrund zur Effektivitätserhöhung hydraulischer Sanierungsmaßnahmen“

Sächsische Altlasten MethodikTechnische Regeln der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall

Gesetzliche Grundlagen

VA Verwaltungsabkommen zwischen der Bundesrepub-lik Deutschland sowie den neuen Bundesländern über die Regelung der Finanzierung ökologischer Altlasten 1993–1997 und folgende

Abb. 7.61 Teerdeponie Zerre nach der Sanierung 2009


BbergG Bundesberggesetz vom 13. August 1980 (BGBl. Teil I S. 1310)

ABBergV Allgemeine Bundesbergverordnung vom 23. Oktober 1995 (BGBl. I, S 1466)

BBodSchG Bundes-Bodenschutzgesetz, 17. März 1998 (BGBl. I 1998, S 502)

BBodSchV Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverord-nung, 12. Juli 1999 (BGBl. I, S 1554)

KrW-/AbfG Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz, 27. September 1994 (BGBl. I, S 2705)

WHG Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasser-haushaltsgesetz – WHG) vom 31.07.2009 (BGBl. I Nr. 51 2009)

SächsWG Sächsisches Wassergesetz, Sächs. Gesetz- und Verordnungsblatt, Nr. 11, vom 31.08.2004, S 374–397

TA Siedlungsabfall Verwaltungsvorschrift zum Abfall-gesetz, „Technische Anleitung zur Verwertung, Behandlung und sonstigen Entsorgung von Siedlungs-abfällen“, BAnz. Nr. 99a

braunkohlesanierung || wiedernutzbarmachung der flächen von tages- und veredlungsanlagen

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