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Bergheim/Köln, 17.03.2014
Sauerstoff für das abgepumpte Grundwasser aus dem Tagebau
Dipl.-Ing. Martin Pöss entwickelt Belüftungsanlage für Sümpfungswasser - Ingenieurkammer-Bau NRW verleiht Fachpreis

Wie kann das in einem Braunkohle-Tagebau geförderte Grundwasser so behandelt werden, dass es in einen Fluss eingeleitet werden kann? Mit dieser Frage beschäftigte sich der Diplom-Ingenieur Martin Pöss. Der Leiter Wasserversorgung und Gewässer bei der RWE Power AG entwickelte für den Tagebau im rheinischen Hambach eine Ringkolbenventil-Tauchkanalbelüftung, die Gase der Umgebungsluft in dem sauerstoffarmen Grundwasser – dem sogenannten Sümpfungswasser – löst und dafür sorgt, dass das Wasser ohne Bedenken in die Erft geleitet werden kann. Vor etwa einem Jahr wurde die weltweit erste Anlage ihrer Art in Bergheim-Thorr in Betrieb genommen. Da das Projekt in besonderer Weise die Leistungen von Ingenieuren vorführt, erhielt es von der Ingenieurkammer-Bau NRW jetzt einen Fachpreis.

Die Ingenieurkammer zeichnete das Vorhaben im Bereich „Umweltgerechtes Bauen“ aus. Das Projekt zeigt nach Ansicht einer Fachjury vorbildlich, wie spezielle Herausforderungen mit ingenieurtechnischer Cleverness und Kreativität gelöst werden können. Das Vorhaben ist eines von rund 70, mit denen sich Ingenieure anlässlich eines Projekt-Wettbewerbs zum 20-jährigen Bestehen der IK-Bau NRW im Jahr 2014 präsentieren. Die Öffentlichkeit kann im Internet unter http://www.projektwettbewerb.ikbaunrw.de über alle Vorhaben abstimmen. Der Wettbewerb der IK-Bau NRW dauert noch bis November. Jeder Teilnehmer der Abstimmung hat die Chance auf einen von zehn Preisen.

Grund für den Bau der Anlage war die Tatsache, dass Sümpfungswasser vor der Einleitung in ein Gewässer mit Sauerstoff angereichert werden muss. „Sauerstoff kann jedoch nur bis zur sogenannten Sättigungskonzentration in Wasser gelöst werden, und je näher man sich diesem Punkt annähert, desto schwieriger ist es, den Sauerstoff anzureichern“, erklärt Pöss. Die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser ist dabei umso geringer, je niedriger der vorherrschende Druck und je höher die Temperatur ist.

Also wurde eine Sauerstoffanreicherungsanlage entwickelt, die über zwei Ringkolbenventile, die wie riesengroße Wasserhähne wirken, das sauerstoffarme Grundwasser mit Umgebungsluft mischt. Das Wasser wird zunächst über zwei Steigleitungen auf rund zwölf Metern angehoben, durchläuft dann die Ventile und wird als Wasser-Luft-Gemisch in einen Tauchkanal in eine Tiefe von etwa acht Metern geführt. Unter der Erde befindet sich eine Art riesengroßer Syphon - in der Anordnung ähnlich dem, was man unterhalb eines Waschbeckens hat. Aufgrund des höheren Druckes dort unten ist die Sauerstoffsättigungskonzentration viel höher - das heißt, der Sauerstoff der Luft geht spontan, sicher und in ausreichender Menge im Wasser auf. „Einfach gesagt funktioniert es so: Jeder kennt das Öffnen einer Mineralwasserflasche, bei dem die im Wasser gelösten Gase bei der Druckentspannung plötzlich entweichen. Hier ist es genau umgekehrt: Wasser wird mit Luft verwirbelt und in einen tiefen Schacht und damit unter Druck gebracht“, erläutert Pöss.

Für die Anreicherung des Sauerstoffs ist keine zusätzliche Energie nötig, da die Anlage lediglich den vorhandenen Druck in der Tiefe und den vorhandenen Vordruck in der Sümpfungswasserableitung nutzt. Über einen Kanal und ein Entgasungsbauwerk kommt das Wasser dann wieder an die Oberfläche und wird schließlich in die Erft gelenkt.

Die Kosten für die Anlage beliefen sich auf rund zwei Millionen Euro. „Die Ringkolbenventil-Tauchkanalbelüftung hat eine Leistung von 4.500 Litern pro Sekunde beziehungsweise 100 Millionen Kubikmetern pro Jahr; eine Menge, mit der man 50.000 große Schwimmbäder füllen könnte“, erzählt Pöss.

Das Projekt zeigt, wie Bauingenieure physikalische Gegebenheiten nutzen können, um die Güte von Gewässern zu erhalten und die Lebensbedingungen von Fischen und anderen Wasserorganismen zu verbessern. Für den Kohleabbau muss RWE im Rheinischen Braunkohlrevier pro Jahr rund 550 Millionen Kubikmeter Sümpfungswasser heben. Etwa die Hälfte wird zur Wasserversorgung zum Beispiel der Kraftwerke genutzt, die andere Hälfte wird in Gewässer eingeleitet.

Die Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen (IK-Bau NRW) ist die berufsständische Selbstverwaltung und Interessenvertretung der im Bauwesen tätigen Ingenieurinnen und Ingenieure in Nordrhein-Westfalen. Mit mehr als 10.000 Mitgliedern ist sie die mitgliederstärkste Ingenieurkammer in Deutschland.

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