Auswertung der hydrogeochemischen Prozesse im hydraulischen Test 2 unter Einbezug ergänzender Technikumsversuche

Ingenieurleistung; Auswertung der hydrogeochemischen Prozesse im hydraulischen Test 2 unter Einbezug ergänzender Technikumsversuche; Zielstellung: Schwerpunkt der Leistung des Auftragnehmers (AN) ist die Betrachtung und Bewertung der hydrogeochemischen Prozesse in der teilgefluteten Grube Königstein im Verlauf des „hydraulischen Tests 2 mit unterstützender Maßnahme“ sowie die Abbildung und Simulation der relevanten hydrogeochemischen Prozesse im Technikumsmaßstab über 4 Jahre. Teilzielstellungen sind: - die Beprobung und spezialanalytische Untersuchung der beim AG vorliegenden, im Stand-by-Status befindlichen Säulen (6 Stück) zur Feststellung des darin ausgebildeten hydrogeochemischen Systemzustandes, - die technische Unterstützung bei der Ertüchtigung und Inbetriebnahme der Technikumsanlage, - die Konzeption und Optimierung eines Durchströmungsversuchs zur Abbildung der hydrogeochemischen Prozesse, die während des hydraulischen Tests 2 in der Grube ablaufen, - die fachliche Unterstützung bei der Beprobung des Durchströmungsversuches, von ergänzenden Versuchen des AG sowie die Durchführung von Spezialanalytik, - die wissenschaftliche Begleitung, Auswertung und Interpretation der hydrogeochemischen Ergebnisse, die im Rahmen des hydraulischen Tests 2 sowie des Durchströmungsversuchs gewonnen werden. 8 Leistungsinhalt: Die Durchführung der Leistung erfolgt nach: - Stand der Wissenschaft - bundes- und landesgesetzlichen Bestimmungen - Richtlinien des Landes Sachsen, insbesondere Bergrecht. 1. Beprobung der im Stand-by-Status befindlichen Säulen: Beim AG liegen eine große Glassäule (ca. 25 Liter) und 5 kleine Glassäulen (je ca. 2,5 Liter) vor. Nach Anlaufberatung ist: - eine Beprobungskonzeption (Sediment- und Flüssigphase) zu erarbeiten und mit dem AG abzustimmen; - die systemschonende Probenahme beim AG durchzuführen; Dafür sind geeignete analytische Parameter, die zur Beschreibung der ablaufenden Prozesse (Fällung, induzierte mikrobielle Sulfatreduktion) dienen, im Angebot vorzuschlagen. 2. Spezialanalytik: Die Wismut GmbH verfügt über hauseigene akkreditierte Labore, die einen Teil der Analysen durchführen. Dazu gehören: - Messung pH-Wert, Redoxpotential, elektrische Leitfähigkeit und Sauerstoff, - Analytik in der flüssigen Phase: Anionen, Kationen, (Schwer-) Metalle, Uran, Radium, - Chemische Analytik in der festen Phase: Anionen, Kationen, (Schwer-) Metalle, Uran; Vom AN sind die Proben spezialanalytisch zu untersuchen: Feststoffanalytik; - Primär- und Sekundärminerale inkl. Analyse der Bindungsformen relevanter Schadstoffe; - Mikrobiologie mit Fokus auf reduzierende, schwermetallbindende Prozesse Flüssigphase; - Mikrobiologie mit Fokus auf reduktive Stoffumwandlungsprozesse; - Organik (Biomarker, insbes. mikrobielle Stoffwechselprodukte, die auf den Umfang mikrobieller Aktivität, insbesondere auf den Abbau von n-Butanol, rückschließen lassen); Die Ergebnisse der Beprobung zur Untersuchung des Stand-by-Status sind bzgl. der spezialanalytischen Fragestellung zu bewerten und vollumfänglich zu übergeben. 3. Unterstützung bei der Ertüchtigung und Inbetriebnahme der Technikumsanlage sowie Optimierung der Versuche: Die Technikumsanlage besteht aus o.g. Glassäulen in einem beheizbaren, elektrisch versorgten Versuchscontainer. Der AN erstellt ein grundlegendes technisches Projekt (Funktionsschema, R&I-Schema, Kurzbeschreibung), inklusive notwendiger Technik für Durchströmungs- oder auch Batchversuche in Abstimmung mit dem AG und leistet fachliche Beratung und technische Unterstützung beim Aufbau und Inbetriebnahme durch den AG. 4. Konzeption und Durchführung des Durchströmungsversuchs: Der AN erstellt ein Konzept für einen Durchströmungsversuch (große Glassäule, ca. 25 Liter) zur Abbildung der hydrogeochemischen Prozesse, die während des hydraulischen Tests 2 in der Grube ablaufen (inkl. Probenahme- und Analysenplan). Die Parameter für die Durchströmung und Injektion der reaktiven Lösung sind durch den AN entsprechend des technologischen Konzeptes zur Injektion reaktiver Lösungen in den Flutungswasserkörper auf den Maßstab des Säulenversuches zu skalieren, so dass eine praktikable Versuchsdurchführung gewährleistet ist und belastbare sowie auf den Realmaßstab übertragbare Ergebnisse gewonnen werden können. Die operative Betreuung des Versuchs wird durch den AG in Absprache mit dem AN realisiert, darunter: - tägliche Sichtkontrollen, - Auffüllen von Chemikalien und Wasser zur Durchströmung, - wöchentliche Messung von in-situ Parametern in Zu- und Ablauf (el. Leitfähigkeit, pH-Wert, Redoxpotential), - monatliche Probenahmen der flüssigen Phase und Standardanalytik (Labor AG); Vom AN sind vierteljährliche Probenahmen für Spezialanalytik hinsichtlich der in Leistungspunkt 1 aufgeführten Umfänge der flüssigen Phase sowie der Gasphase (Parameter O2, CH4, H2, H2S und CO2) zu übernehmen; jeweils für maximal 7 Säulen. Die stofflichen Analyseergebnisse, die im Rahmen des hydraulischen Tests 2 sowie dem Technikumsversuch gewonnen werden, werden zeitnah zwischen AN und AG vollumfänglich ausgetauscht, sind bzgl. der spezialanalytischen Fragestellung zu bewerten, sollen vierteljährlich im Rahmen einer wissenschaftlichen Begleitung diskutiert werden und sollen zur Optimierungen des Technikums- und des großtechnischen Versuchs sowie eventuellen Änderungen des Betriebsregimes hinzugezogen werden. 5. Endbeprobung: Nach Abschluss des Durchströmungsversuches (ca. 4 Jahre) sowie von ergänzenden Versuchen des AG erfolgt eine erneute systemschonende Beprobung der Sedimente sowie der gasförmigen und flüssigen Phase aus bis zu sieben Glassäulen entsprechend Leistungspunkt 1. Anschließend analysiert der AN die Proben entsprechend Leistungspunkt 2 (Spezialanalytik). Zusätzlich sind durch den AN Proben der Gasphase zu nehmen und diese hinsichtlich O2, CH4, H2, H2S und CO2 zu analysieren. 6. Auswertung, Interpretation und Dokumentation der Ergebnisse: Der AN wird die Ergebnisse zum Stand und Versuchsverlauf der vom AN betriebenen Säule in drei Jahresberichten sowie zuzüglich einem Abschlussbericht auswerten. Der Abschlussbericht enthält: - eine umfassende und zusammenfassende Auswertung der hydrochemischen Daten, die im Rahmen des hydraulischen Tests 2 (ab 2024) erhoben werden, hinsichtlich Verteilung und Wirkung der reaktiven Lösungen im heterogenen Grubengebäude, - eine Beschreibung und Bewertung der chemischen Reaktionen im Flutungswasserkörper bezüglich des mit der unterstützenden Maßnahme angestrebten Sanierungsziels (geochemischen und mikrobiell unterstützten Prozesse zur in situ Demobilisierung von Schadstoffen), - eine Abschätzung der Umfänge sowie der Wirkung hinsichtlich der Verbesserung der Beschaffenheit des Flutungswasserkörpers, - die Erkenntnisse aus dem Technikumsversuch zur Unterstützung des Prozessverständnisses, - die Bewertung der nachlaufenden Prozesse in der Messstelle k-77018 (hydrochemischer Test 2020/21).

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