WATERMINER RÄUMLICH-ZEITLICH ABGESTIMMTE KREISLAUFFÜHRUNG UND WIEDERNUTZUNG VON BERGBAUABWÄSSERN - WAVE

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WATERMINER RÄUMLICH-ZEITLICH ABGESTIMMTE KREISLAUFFÜHRUNG UND WIEDERNUTZUNG VON BERGBAUABWÄSSERN - WAVE
WaterMiner
Räumlich-zeitlich abgestimmte
Kreislaufführung und Wiedernutzung
von Bergbauabwässern
Prof. Dr. Harro Stolpe
Dr. Trịnh Quốc Việt
Dr. Katrin Brömme
Dipl.-Geogr. Sandra Greassidis

15.11.2017
WATERMINER RÄUMLICH-ZEITLICH ABGESTIMMTE KREISLAUFFÜHRUNG UND WIEDERNUTZUNG VON BERGBAUABWÄSSERN - WAVE
Inhalt

• Einleitung
• Exemplarische Drainage Units
  – Stoffstrommodellierung
  – NA/ Sedimenttransport
  – Ökonomie
  – Entwicklung, Optimierung zukünftiger
    Situatiomen
• Nächste Schritte

                                           WaterMiner
                                                  2
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Projektstruktur

                            Auswertung Monitoring
                            Ribeka GmbH– WP 3
    Echtzeitmonitoring                        Wirtschaftlichkeitsuntersuchung
    Ribeka GmbH– WP 3                          Environmental Economics – WP 6
                              t=1
                                    t=2
                                          t=n

  Grundlagenerhebung      Stoffstrommodell Situationen
                                           EE+E – WP 4             Pilotanlage
      EE+E – WP 1             EE+E – WP 4
                                                                   DGFZ e.V. – WP 7

                                                   Technisches Konzept
                                                     DGFZ e.V. – WP 5
     Mobiles GIS         GIS Wasserinfrastruktur
    Disy GmbH – WP 2        Disy GmbH – WP 2                        WaterMiner
                                                                              3
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Projektgebiet
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Tagebau Ha Tu

Tagebau 2              Tagebau 1
                                   WaterMiner
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Grundlagenerhebung

                     WaterMiner
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Grundlagenerhebung

 Bergbauaktivitäten
 Bergbauliche Abwässer
 Abwasserbehandlung
 Monitoring
 Bestehende/ potenzielle
  Wassernutzung

                            WaterMiner
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3 räumlich-zeitliche Situationen
Mine                      2016                   2021                     2026
Hà Tu (Bắc Bàng Danh)
                                 1         3.3          2                        3
                                                                           60 × 106 m3 lake

Núi Béo (O)                      1.0
                                                        2.0
Núi Béo (U)
                                 2.4                            1.9
Hà Lầm (U)

Hòn Gai (Suối Lại, O)                    1.5

Hòn Gai (Bắc Bàng Danh)                  0.5

Hòn Gai (Cái Đá)                                  0.3

Suối Lại (U) (phase 1)     0.7                                1.0

Hạ Long (Hà Ráng)                  0.9                              0.5

Hòn Gai (Bình Minh)              0.7                    1.0

Đông Bắc (Tân Lập)                0.5                                      20 × 106 m3 lake

                                                                                WaterMiner
                                                                                              8
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Bergbauwässer im Ist-Zustand
   6.000

                                                                          39      39
   5.000

                                                                  38                      40
                                                                                 1.707
   4.000                                                                 1.685
Mine water (103 m3)

                                                                 1.449                   1.497    26

   3.000
                                                          28                                     1.266
                                                                                                          37
   2.000                                                 1.003
                          29           31     33                                                         1.040
                                17                                       3.284   3.394
                                                   43
                                                                 2.775                   2.834
                          858          788   829
   1.000                        748                820                                           2.096
                                                         1.457                                           1.249
                          837   695    795   793   556
                      0
                          Jan   Feb    Mar   Apr   May    Jun     Jul    Aug     Sep     Oct     Nov     Dec

                                        Open pit         Underground mining               Mining workshop
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(Potential) Internal water user
                                                                           Urban area
                               Mine facilities

Drinking Water

                              Pond
                                     Well
                                        Regula-
                                          ting
                                         basin

   Dump

                                                                        Domestic    Parks,
                                                                                                     Agri-
                                                                         Water       sport Industry
                                                                                                    culture
       Open pit                                                          supply    facilities
                                                                                   Ecosystem
                                                                                                               Sea

                                                                         Potential external water user
                                      Underground mine

    Waste water (untreated)

     Waste water (treated)           Water for use (external source)
                                                                                               WaterMiner
                                                                                                              10
    Surface water runoff              Water for use (internal source)
Wasserherkunft, Level der Behandlung, Nutzung
       Mine Water Treatment                             Water Uses
            Drinking Water
                                              I     Drinking Water (QCVN 02)
            Treatment Level
               Improved                             Domestic use exept drinking
                                              A
               Treatment Level B                    water (QCVN 40)

                                                    Dust control, truck washing
  Existing Treatment level B                  B
                                                    etc. (QCVN 40)
                                           B-
  No Treatment                             B- -     Coal selecting
                                           B- - -

    B- - -       B--            B–
  Very low       Low         Closely B
   quality      Quality      QCVN 40

  Coal         Active pit   Inactive pit
  selecting,   lakes,       lakes,
  truck        domestic     under-
  washing      waste        ground
  etc.         water        mine water
       Mine Water Sources                                                 WaterMiner
Mine water sources
Mine water uses
Exemplarische Drainage Units

   Lộ Phong Drainage Unit:
    zwei Tagebaubetriebe Hà Tu und Tân Lập

   Suối Lại Drainage Unit:
    Tagebau Suối Lại und Tiefbau Suoi Lai

                                            WaterMiner
                                                  14
Drainage  Units
Drainage Units

                  15
Drinking water

                    Mine facilities

     Dump

                 Pond Well                                    Agriculture
                                             Parks, sport
                                              facilities

                                                                             Sea
                                                                 Industry
                     Regula-
                       ting           MWTP
                      basin

                                                Domestic
                                               water supply
  Open pit

                   Underground mine

                                                                   WaterMiner
                                                                            16
3 Modelle

Modelle zur Entwicklung, Beschreibung und
Bewertung vorgeschlagener Massnahmen

Stoffstrom:
U+Ö Umwelttechnik+Ökologie im Bauwesen Ruhr-
Universität Bochum

NA- und Sedimenttransport:
Dresdner Grundwasserforschungszentrum

Ökonomie:
Environmental Economics
Universität Koblenz Landau
                                            WaterMiner
                                                  17
Stoffstrommodell

                   WaterMiner
                         18
Stoffstrommodell

                   Bergbauliche Abwässer

                   Abwasserbehandlung
                   Energie
                   Hilfsstoffe
                   Schlämme

                   Wassernutzung
                   Bergbauintern
                   Extern

                                           WaterMiner
                                                 19
NA- und Sedimenttransportmodell

        Zielstellung          Input
 •   Modellierung Wasser-     •   Geländeoberfläche
     und Sedimenttransport    •   Niederschlag
 •   Planung Maßnahmen        •   Flussgeometrie,
     zum Sedimentrückhalt         Wasser- Bauwerke
 •   Planung Wasserspeicher
                              •   Wasserzu- und
     zum Ausgleich des
                                  abflüsse
     Wasserdefizits in der
     Trockenzeit              •   Bodenparameter

       Kalibrierdaten               Modell                   Output
 • Wasserstand                                        • Wasserstand
                                   HEC-RAS            • Durchfluss
 • Durchfluss
 • Sedimentzusammen-                                  • Sedimentverlagerung
   setzung                                              und -anreicherung
                                                      • Sediment-
                                                        zusammensetzung
      Monitoringdaten
                                                                 WaterMiner
Beispiel Monitoring-
Equipment
(DGFZ / ribeka)

                  WaterMiner
Ökonomische Bewertung

Bergbauinterne Wiederverwendung:
• Investitionsanalyse
• Berechnung der Amortisationszeit
• Szenario Analyse

Externe Wiedercerwendung:
• Produktivitätsanalyse (Landwirtschaft)
• Marktpreisanalyse (Wasserversorgung)
• Ökosystemdienstbewertung (Haushalte)

                                           WaterMiner
                                                 22
Wasserwirtschaftliche Situationen,
            Optimierung
Situation 2016-2017 (Ist-Zustand)

Situation ca. 2025

Situation nach 2030

                                    WaterMiner
                                          23
Situationen
             Lo Phong Drainage Unit (m³ / Monat)
 Situation    Quellen   Behand-   Speiche-    Interne Externe     Anmerkungen
                         lung      rung      Bedarfs Bedarfs-
                                             deckung deckung
Ist-         Wasseraufkommen, Aufbereitung, Nutzung bergbauintern und
Zustand      bergbauextern

Situation    Bergbau beendet. Geringes Wasseraufkommen aus alten
2025         Tagebaubereichen von Lo Phong. Nutzung für bergbauinterne
             Bewässerung zur Renaturierung
Situation    Tagebaurestloch als Wasserspeicher. Nutzung für bergbauinterne
2025         Bewässerung zur Renaturierung und für die Versorgung bergbauexterner
optimiert    Nutzer
Situation
             ---
nach 2030
Situation    Tagebaurestloch als Wasserspeicher. Nutzung für bergbauinterne
nach 2030    Bewässerung zur Renaturierung und für die Versorgung bergbauexterner
optimiert    Nutzer
                                                                     WaterMiner
Nächste Schritte

• Entwicklung und Beschreibung der zukünftigen
  Situationen: Wasserdargebot, Aufbereitung,
  Wassernutzung
•

• Optimierung der zukünftigen Situationen:
  Stoffstrom, NA/Sedimenttransport, Ökonomie
• Pilotanlage verbesserte Abwasserreinigung
  und Kohlenstoffrückgewinnung
• Verallgemeinerung der entwickelten
  Vorgehensweise

                                          WaterMiner
                                                 25
WaterMiner

Danke für die Aufmerksamkeit !

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