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Durchfuehrung von Versuchen im halbtechnischen Massstab zur Weiterentwicklung eines neuen Hochleistungsverfahrens zur Entsaeuerung, Enteisenung und Entmanganung von Grundwasser zur Trinkwassergewinnung

WavE - WaKap: Modulares Konzept zur nachhaltigen Wasserentsalzung mittels Kapazitiver Entionisierung am Beispiel Vietnam, Teilprojekt 4

Die unterirdische Enteisenung und Entmanganung (UEE oder In-situ Aufbereitung) wird von uns bereits seit Jahrzehnten in Deutschland für die Aufbereitung von Grundwasser eingesetzt. Es ist klar, dass damit sehr effizient Eisen und Mangan aus Grundwasser entfernt und somit auch Ablagerungen in nachfolgenden Wasseraufbereitungsschritten vermieden werden können. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen aber die folgenden bisher offenen Fragen geklärt werden: 1. Können die positiven Resultate der Technologie aus Deutschland trotz unterschiedlicher Geologie und Grundwasserzusammensetzung auf Südostasien übertragen werden? Treten Nebenwirkungen durch den erhöhten Salzgehalt auf? 2. Wie weit kann Arsen bereits unterirdisch entfernt werden? 3. Wie lassen sich die bisher nur in Industrieländern eingesetzten, individuell ausgelegten und vollautomatisierten UEE-Anlagen für einen möglichst robusten und modularen Einsatz modifizieren (Stichwort Photovoltaik und Windenergie)? 4. Welche positiven Effekte bringt die unterirdische Entfernung von Eisen, Mangan und Arsen für eine nachfolgende Entsalzung (mit CDI / UO)? Diese Fragen sollen beantwortet werden mit Hilfe von a) der Neuentwicklung von UEE-Anlagen für einen dezentralen Einsatz in Südostasien inkl. Bau von Prototypen b) Installation, Betrieb und Bewertung von Pilotanlagen gemäß Punkt a) in Vietnam c) Bewertung der Ergebnisse aus Punkt b) im Rahmen des Gesamtprojekts WaKap Innerhalb vom Arbeitspaket AP3 werden wir in der ersten Hälfte der Projektlaufzeit eine Anlage zur unterirdischen Wasseraufbereitung für die dezentrale energieautonome Aufstellung in Südostasien entwickeln. Im Rahmen von Arbeitspaket AP4 werden wir in Vietnam mindestens eine, möglichst aber mehrere Pilotanlagen zur unterirdischen Aufbereitung planen und ausführen (zweites Jahr bis Ende Projektlaufzeit). Im Rahmen von AP5 werden wir alle Daten vom Teilbereich In-Situ-Wasseraufbereitung erfassen und ökologisch wie ökonomisch bewerten.

FHprofUnt2012: Exportorientierte Optimierung von Uferfiltration und unterirdischer Enteisenung/ Entmanganung

Demonstrationsvorhaben Stadtquartier Jenfelder Au - Die Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung (KREIS), Teilvorhaben CONSULAQUA

Betriebstechnische und energetische Optimierung einer Pilotanlage zur unterirdischen Enteisenung und Entmanganung, die aufgrund zu hoher Eisen- und Mangangehalte für die Wärmeenergiegewinnung aus Grundwasser über eine Brunnenanlage betrieben werden soll. 1. Planungsleistungen zur Konzeptionierung und Energieoptimierung der Anlage für die unterirdische Enteisenung und Entmanganung (UEE). 2. Ausschreibung und Bauaufsicht für die UEE-Anlage. 3. Durchführen eines Testbetriebes über etwa sechs Monate inkl. Datenerhebung, Vorortmessung, Laständerungen etc. 4. Auswertung, Dokumentation und Bewertung der erhobenen Messdaten.

Verbreiterung der Anwendungsbasis für bestehende numerische Werkzeuge zur Bemessung von in-situ-Reaktoren zur Trinkwasseraufbereitung in der russischen Föderation

Ein numerisches Bemessungswerkzeug zur sichereren technologischen Auslegung einer neuen in-situ-Enteisenungs- und Entmanganungstechnik zur Trinkwasseraufbereitung speziell für den russischen Markt soll weiterentwickelt und an gleichzeitig durchgeführten Feldtests kalibriert und validiert werden. Teilaufgaben sind: 1) Die Weiterentwicklung für hydraulisch komplexere Mehrbrunnen-Anlagen. Dies erfordert die Kombination bisheriger Programmbausteine mit weiteren Programmen, die die 2- / 3-dimensionale hydraulische Strömung im Einzugsbereich mehrerer aktiver Brunnen abbildet. 2) Die Erstellung einer graphischen Oberfläche, die den Nutzern die Dateneingabe, die Auswahl der Parameter auf Basis einer Datenbank und den Einsatz des Berechnungsprogramms erleichtert. 3) Feldtests mit einer existierenden Pilotanlage. Durch Monitoring, Analytik und Auswertung sollen Daten zur Kalibrierung und Validierung des in Entwicklung befindlichen Modells bereitgestellt werden. 4) Weitere Feldeinsätze sollen geplant und durchgeführt werden. Diese umfassen die Anlagenplanung und die Planung des Versuchsregimes, seine Auswertung und die Ableitung von Eingangsparametern für das Bemessungsprogramm.

Verbreiterung der Anwendungsbasis für bestehende numerische Werkzeuge zur Bemessung von in-situ-Reaktoren zur Trinkwasseraufbereitung in der russischen Föderation

Projektziel ist der Ausbau und fortgesetzten Einsatztest eines numerischen Bemessungs werkzeuges zur sichereren Auslegung einer neuen in-situ-Enteisenungs- und Entmanganungstechnik zur Trinkwasseraufbereitung speziell für den russischen Markt. Ingenieurtechnisch gut begründete Bemessungsvorschriften für diese Technologie existieren noch kaum, so dass deren Planung und Implementierung stärker als sonst üblich auf Erfahrungswerten beruht. Die in-situ-Enteisenungstechnologie wird aktuell unter extremen geologischen und hydrochemischen Bedingungen eingesetzt, weshalb entsprechende Planungswerkzeuge für die ingenieurtechnische Auslegung dringend erforderlich sind. Die bisher von den Antragstellern begonnene Entwicklung eines geochemisch hydraulisch-gekoppelten numerischen Modells als sicherere Planungs-Grundlage wird für die in-situ-Enteisenungstechnologie durch Nutzung leistungsfähigerer Software für eine breitere Anwendung ertüchtigt. Dies setzt einen intensiv gemonitorten Versuchsbetrieb vor Ort in Russland an bereits bestehenden Pilot-Anlagen im Feldmaßstab voraus. Folgende umzusetzende Modell-Entwicklungs- und Feldarbeiten werden umgesetzt: Teilaufgabe 1: Das bestehende Modell soll mit dem Ziel einer breiteren Einsetzbarkeit für die Anwendung in hydraulisch weit komplexeren Mehrbrunnen-Anlagen weiterentwickelt und ertüchtigt werden. Dies erfordert die Kombination bisheriger Programmbausteine mit weiteren Programmen, die die 2- / 3-dimensionale hydraulische Strömung im Einzugsbereich mehrerer aktiver Brunnen abzubilden vermag. Diese Programme werden hinsichtlich ihrer Eignung für die konkrete Problemstellung geprüft. Teilaufgabe 2: Das bestehende Berechnungsprogramm wird auf Basis kommerzieller weit verbreiteter und getesteter Programme eine graphische Oberfläche erhalten, die den Nutzern die Dateneingabe, die Auswahl sinnvoller Parameter auf Basis einer zu erstellenden Datenbank und den Einsatz des Berechnungsprogramms deutlich erleichtert. Teilaufgabe 3: Weitere und fortgeführte Feldtests werden mit einer existierenden Pilotanlage durchgeführt. Durch Monitoring und der zugehörigen Analytik und Auswertung werden Daten zur Kalibrierung und Validierung des in Entwicklung befindlichen Modells bereitgestellt.

Haldenstabilisierung und -sanierung - Teilprojekt: Untersuchungen zur Sickerwasserbilanz, Schadstoffaustrag und Haldenbränden (Standort Nui Beo)^Unterverbund Staubverminderung und -monitoring (RAME) - Teilprojekt: Untersuchungen und Entwicklung von Konzepten zur Verminderung und zum Monitoring von Staubemissionen entlang der Prozesskette Gewinnung (Standort Nui Beo)^Unterverbund Staubverminderung und -monitoring - Teilprojekt: Standortmodell zur Staubausbreitung, Bewertung der Wirksamkeit von Maßnahmen zur Staubreduzierung und Erarbeitung eines Monitoringkonzeptes (Standort Nui Beo)^Teilprojekt: Umweltmanagementsystem, Weiterbildung und Koordination des GesamTeilprojekt rojektes^Unterverbund Pflanzenbasierte Methoden zur nachhaltigen Haldenrekultivierung und Behandlung von Bergbauwässern Konzeption zur praktischen Umsetzung der Haltenkultivierung und Wasserbehandlung (Bergbaustandort Nai Beo, Dong Thien)^Unterverbund Staubverminderung und -monitoring - Teilprojekt: Untersuchungen und Entwicklung von Konzepten zur Verminderung und zum Monitoring von Staubemissionen entlang der Prozesskette Entsorgung (Standort Nui Beo)^Unterverbund Entwicklung und Umsetzung umwelTeilprojekt lanerischer und umwelttechnischer Konzepte - Teilprojekt: Methoden und Werkzeuge für die marine Umwelt^Bergbau und Umwelt Vietnam^RAME - Pflanzenbasierte Methoden zur nachhaltigen Haldenrekultivierung und Behandlung von Bergbauwässern; Vegetations- und Bodenentwicklung mit Optimierung der Wasserbehandlungssysteme (Bergbaustandort Nui Beo/Dong Trien)^Haldenstabilisierung und -sanierung - Teilprojekt: Geotechnische Untersuchungen zur Entwicklung von Konzepten zur nachhaltigen Sanierung von Abraumhalden (Standort Nui Beo)^Unterverbund Entwicklung und Umsetzung umwelTeilprojekt lanerischer und umwelttechnischer Konzepte - Teilprojekt: Methoden für die Planung einer umweltfreundlichen Bergbaufolgenutzung, Wassermanagement und Wasserbehandlung (RAME) - Teilprojekt: Exemplarische Behandlung von Bergbauwässern in Labor- und Technikumsmaßstab am Beispiel eines Bergbaustandortes in Vietnam (Vang Danh)

Entwicklung von mobilen Modulen zur automatisierten unterirdischen Enteisenung und Brunnenkonservierung in Grundwasser- und Uferfiltratfassungen

Aufbereitung von mit Chrom belastetem Rohwasser für die öffentliche Trinkwasserversorgung

Aufgrund neuer Erkenntnisse zum Vorkommen von Chrom und der aktuellen toxikologischen Bewertung wird die Einführung eines Grenzwertes für Chrom VI (Cr (VI)) im Trinkwasser in Deutschland diskutiert. Im Projekt "Aufbereitung von mit Chrom belastetem Rohwasser für die öffentliche Trinkwasserversorgung" wurde die technische Machbarkeit zur Entfernung von Cr(VI) mittels des Aufbereitungsprozesses der biologischen Enteisenung und Entmanganung im halbtechnischen Maßstab untersucht. Reduziertes Eisen-(II)-haltiges Grundwasser enthält aufgrund der thermodynamischen Stabilität kein Cr(VI). Daher wurde das Aufbereitungsverfahren - Reduktion, Coagulation, Filtration (RCF) - im Projekt um die biologische Enteisenung erweitert - im Folgenden als "bio-Fe-RCF" abgekürzt. Bei diesem Verfahren wird Cr(VI)-haltigem Rohwasser Fe(II) zudosiert. Infolgedessen wird Cr(VI) chemisch zu kaum löslichem Chrom III (Cr(III)) reduziert, welches anschließend koaguliert und im nachfolgenden Filtrationsprozess abgetrennt wird. Überschüssiges Fe(II) wird im anschließenden Filtrationsprozess mithilfe der biologischen Enteisenung entfernt. Gegenüber dem RCF-Verfahren bietet "bio-Fe-RCF" folgende Vorteile: Die Oxidation des Fe(II) findet mikrobiologisch katalysiert und (unter-)stöchiometrisch erst nach Eintritt in das Filterbett statt. Auf diese Weise wird die Kontaktzeit zwischen Fe(II) und Cr(VI) vor dem Eintritt ins Filterbett optimiert. Aufgrund der geringen Sauerstoffkonzentration oxidiert soeben entstandenes Cr(III) nicht zurück zu Cr(VI). Ebenfalls wird Cr(VI) als Oxidationsmittel gegenüber gelöstem Sauerstoff begünstigt, um Fe(II) zu oxidieren. Das Aufbereitungsverfahren erreicht zuverlässig Konzentrationen unter 0,5 (mikro)g/L Cr (VI). Konzentrationen unter 0,3 (mikro)g/L Cr (VI) werden mit großem Aufwand und Prozessoptimierung erreicht. Verglichen mit Schwankungen der Randbedingungen wie pH-Wert, Filtrationsgeschwindigkeit, Anwesenheit von Nitrat oder der Cr(VI) -Konzentration ist das Verfahren sehr robust. Die anfängliche Konzentration an Fe(II) erwies sich als wichtigster Parameter für den Aufbereitungserfolg. Ein Durchbruch von Cr(III) durch die Enteisenungsstufe führt unweigerlich zu einer Rückoxidation zu Cr(VI) an der Mangandioxidoberfläche der anschließenden Entmanganungsstufe. Die Entsorgung des Rückspülschlamms über Indirekteinleitung ins Abwasser scheint problematisch, weil die Schwellenwerte der föderalen Gesetzgebung für Chrom übertroffen werden können; hierfür bedarf es noch der Entwicklung eines Lösungsweges. Chrom wird in dreiwertiger Form im Schlamm fest in die Mineralstuktur der Eisenablagerung eingebaut. Die Mischung von Cr(VI)-haltigem, Fe(II)-freiem mit Cr(VI)-freiem und Fe(II)-haltigem Rohwasser mit anschließender Aufbereitung mit der biologischen Enteisenung führt ebenfalls zu einer weitgehenden Entfernung. Quelle: Forshcungsbericht

Entwicklung und Bereitstellung eines numerischen Prognoseinstrumentariums zur Simulation subterristischer Aufbereitungsprozesse im Grundwasser

Bau und Betrieb/Versuchsdurchführung einer kleintechnischen Versuchsanlage zur subterrestischen Enteisenung /Entmanganung zur Identifizierung aller wichtigen Einflussparameter der ablaufenden Prozesse. - Können mit Hilfe der Ergebnisse allgemeingültige Bemessungskriterien für Anlagen zur subterrestischen Enteiserung/Entmanganung abgeleitet werden? - Wenn ja Ziel: Entwicklung eines mathematisch-numerischen Planungsinstruments, welches bestehende oder neue Anlagen umfassend betrieblich und ökonomisch bewertet.

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