@phdthesis{Reuss2024,
  author    = {Reuß, Maximilian},
  title     = {Laborexperimente, {\"U}berwachung und Simulation einer reaktiven Wand zur Abreinigung von eisen- und sulfathaltigen Bergbauw{\"a}ssern bei sauren und neutralen pH-Bedingungen},
  doi       = {10.25932/publishup-64856},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-648564},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XIV, 126, LXI},
  year      = {2024},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurde eine reaktive Wand in einem kleinskaligen Laborma\ss stab (L{\"a}nge~=~40\,cm) entwickelt, die Eisen- und Sulfatbelastungen aus sauren Minenabw{\"a}ssern (engl. \textit{acid mine drainage} (AMD)) mit einer Effizienz von bis zu 30.2 bzw. 24.2\,\\% {\"u}ber einen Zeitraum von 146~Tagen (50\,pv) abreinigen k{\"o}nnen sollte. Als reaktives Material wurde eine Mischung aus Gartenkompost, Buchenholz, Kokosnussschale und Calciumcarbonat verwendet. Die Zugabebedingungen waren eine Eisenkonzentration von 1000\,mg/L, eine Sulfatkonzentration von 3000\,mg/L und ein pH-Wert von 6.2. Unterschiede in der Materialzusammensetzung ergaben keine gr{\"o}\ss eren {\"A}nderungen in der Sanierungseffizienz von Eisen- und Sulfatbelastungen (12.0 -- 15.4\,\\% bzw. 7.0 -- 10.1\,\\%) {\"u}ber einen Untersuchungszeitraum von 108~Tagen (41 -- 57\,pv). Der wichtigste Einflussfaktor auf die Abreinigungsleistung von Sulfat- und Eisenbelastungen war die Verweilzeit der AMD-L{\"o}sung im reaktiven Material. Diese kann durch eine Verringerung des Durchflusses oder eine Erh{\"o}hung der L{\"a}nge der reaktiven Wand (engl. \textit{Permeable Reactive Barrier} (PRB)) erh{\"o}ht werden. Ein halbierter Durchfluss erh{\"o}hte die Sanierungseffizienzen von Eisen und Sulfat auf 23.4 bzw. 32.7\,\\%. Weiterhin stieg die Sanierungseffizienz der Eisenbelastungen auf 24.2\,\\% bei einer Erh{\"o}hung der Sulfatzugabekonzentration auf 6000\,mg/L. Saure Startbedingungen (pH~=~2.2) konnten, durch das Calciumcarbonat im reaktiven Material, {\"u}ber einen Zeitraum von 47~Tagen (24\,pv) neutralisiert werden. Durch die Neutralisierung der sauren Startbedingungen wurde Calciumcarbonat in der \gls{prb} verbraucht und Calcium-Ionen freigesetzt, die die Sulfatsanierungseffizienz erh{\"o}ht haben (24.9\,\\%). Aufgrund einer Vergr{\"o}\ss erung der \gls{prb} in Breite und Tiefe und einer 2D-Parameterbestimmung konnten Randl{\"a}ufigkeiten beobachtet werden, ohne deren Einfluss sich die Sanierungseffizienz f{\"u}r Eisen- und Sulfatbelastungen erh{\"o}ht (30.2 bzw. 24.2\,\\%). \par Zur \textit{in-situ} {\"U}berwachung der \gls{prb} wurden optische Sensoren verwendet, um den pH-Wert, die Sauerstoffkonzentration und die Temperatur zu ermitteln. Es wurden, nach dem Ort und der Zeit aufgel{\"o}st, stabile Sauerstoffkonzentrationen und pH-Verl{\"a}ufe detektiert. Auch die Temperatur konnte nach dem Ort aufgel{\"o}st ermittelt werden. Damit zeigte diese Arbeit, dass optische Sensoren zur {\"U}berwachung der Stabilit{\"a}t einer \gls{prb} f{\"u}r die Reinigung von \gls{amd} verwendet werden k{\"o}nnen. \par Mit dem Simulationsprogramm MIN3P wurde eine Simulation erstellt, die die entwickelte PRB darstellt. Die Simulation kann die erhaltenen Laborergebnisse gut wiedergeben. Anschlie\ss end wurde eine simulierte \gls{prb} bei unterschiedlichen Filtergeschwindigkeiten ((4.0 -- 23.5)~\$\cdot~\mathrm{10^{-7}}\$\,m/s) und L{\"a}ngen der PRB (25 -- 400\,cm) untersucht. Es wurden Zusammenh{\"a}nge der untersuchten Parameter mit der Sanierungseffizienz von Eisen- und Sulfatbelastungen ermittelt. Diese Zusammenh{\"a}nge k{\"o}nnen verwendet werden, um die ben{\"o}tigte Verweilzeit der AMD-L{\"o}sung in einem zuk{\"u}nftigen PRB-System, die f{\"u}r die maximal m{\"o}gliche Sanierungsleistung notwendig ist, zu berechnen.},
  language  = {de}
}