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Use of nanoscale iron for the remediation of groundwater damages

Anwendung von Eisen-Aktivkohle-Systemen zur Grundwassersanierung

Im Mittelpunkt der vorliegenden Dissertation stehen die Untersuchung und Weiterentwicklungvon Eisen-Aktivkohle-Systemen für die In-situ-Grundwassersanierung, wobei ein besondererSchwerpunkt auf das Kompositmaterial Carbo-Iron® gelegt wird. Nachdem die prinzipielle Eignung des In-situ-Reagenzes bereits in früheren Studien gezeigt wurde, kann in dieser Arbeit eine deutliche Optimierung der Partikel hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit, der Dechlorierungseffizienz sowie ihrer Lebensdauer durch die Anwendung reduzierter Schwefelspezies erzielt werden. Der positive Einfluss von Carbo-Iron auf den mikrobiologischen Schadstoffabbau wird am Beispiel einer Feldstudie gezeigt. Auf Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse werden verschiedene Möglichkeiten des Zusammenspiels von Eisen-Aktivkohle-Kompositen und biotischen Vorgängen diskutiert. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit stellt die Untersuchung des Einflusses von Aktivkohle auf die Selektivität und Kinetik der mikroeisenbasierten Reduktion chlorierter Ethene dar. Eine deutliche Beschleunigung der eisenbasierten Dechlorierung kann vor allem in Gegenwart von Aktivkohlesorten mit redoxaktiven funktionellen Gruppen beobachtet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Aktivkohle bei der Dechlorierung nicht nur als Sorptionsmittel agiert, sondern aktiv an der chemischen Reaktion teilnehmen bzw. diese sogar beschleunigen kann. Die in der vorliegenden Dissertation gewonnenen Erkenntnisse liefern ingesamt einen substanziellen Beitrag zur effizienten Gestaltung von Eisen-Aktivkohle-Systemen, wodurch ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Grundwassersanierung ausgebaut werden. Quelle: Verlagsinformation

Luft-Erdwärmetauscher am Dienstgebäude des Umweltbundesamtes in Dessau

Bei der Errichtung des Dienstgebäudes vom Umweltbundesamt in Dessau wurde im Zuge einer großflächigen Boden- und Grundwassersanierung ein etwa 5 km langes und in vier Felder aufgeteiltes unteririsches Rohrsystem verlegt sowie ein Luftansaugturm gebaut. Dieses mit Luft durchströmte Rohrsystem dient als Luft-Erdwärmetauscher. Im Jahr 2009 erzielte die Anlage einen Wärmeertrag von etwa 74 MWh und einen Kälteertrag von etwa 39 MWh. 32 °C warme Luft wurde dabei im Sommer auf 20 °C abgekühlt. Im Winter erfolgte eine Vorerwärmung der -10 °C kalten Luft auf 4 °C.

Organisation und Durchführung des 8. internationalen FZK/TNO Kongresses über Altlasten vom 12. Mai 2003 - 16. Mai 2003 in Gent/Belgien

Das Projekt "Organisation und Durchführung des 8. internationalen FZK/TNO Kongresses über Altlasten vom 12. Mai 2003 - 16. Mai 2003 in Gent/Belgien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Programm Nachhaltigkeit, Energie und Umwelttechnik durchgeführt. The 8th International ConSoil Conference will continue the successful programme of the previous ConSoil series. The large number of abstracts submitted in the Call for Abstracts represents the ongoing interest in the ConSoil themes: Policies on soil and groundwater, risks, remediation concepts and technologies, risk based land management, special problem oriented approaches and special themes. The organizers FZK and TNO in close cooperation with the Public Waste Agency of Flanders (OVAM) and the international program committee have selected interesting speakers for presentations in more than 50 sessions.

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Es soll ein neues in-situ-Sanierungsverfahren für CKW-kontaminierte Aquifere auf der Basis von nanoskaligen, oberflächenmodifizierten Fe(0)-Kolloiden und einer darauf abgestimmten lnjektionstechnik entwickelt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Pump&Treat-Maßnahmen oder Reaktiven Wänden ist bei einer Partikelinjektion ein erheblich geringerer finanzieller Aufwand zu erwarten. FZK-Arbeitsgebiet: Optimierung der Synthese der Eisenkolloide hinsichtlich der Suspensionsstabilität und der Oberflächenmodifizierung mit biologisch abbaubaren Tensiden. Charakterisierung der Kinetik und des Wirkungsgrades der CKW-Reduktion. Durchführung von Säulenversuchen zur Charakterisierung des Partikeltransports im Sediment, insbesondere hinsichtlich Partikeltransport und Depositionsrate. VEGAS-Arbeitsgebiet: Entwicklung eines Verfahrens zum gleichmäßigen Verteilung der Kolloide im Grundwasserleiter. Die optimierten Eisenkolloide in Kombination mit einem geeigneten lnjektionsverfahren sowie die Kenntnisse über die Deposition und Mobilisierung der Partikel im Aquifer sollen die definierte Basis zur Durchführung von Sanierungen im Pilotmaßstab an geeigneten Feldstandorten liefern.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geiger Entsorgung GmbH & Co. KG, Niederlassung Waltenhofen durchgeführt. Die Stoffgruppe der per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) umfasst mehrere tau-send (OECD-Liste) bis mehrere Millionen Einzelsubstanzen (PubChem, NCBI). Aufgrund ihrer Persistenz, Bioakkumulation und Toxizität sowie ihrer weitverbreiteten Anwendung und ihres ubiquitären Vorkommens in der Umwelt stellen PFAS derzeit eine der größten Herausforderungen dar, unter anderem für die nachhaltige Kreislaufwirtschaft und Grundwasserbewirtschaftung. Ziel des Forschungsvorhabens PFClean ist die Weiterentwicklung und Erprobung verschiedener Ansätze zur Sanierung und Ausschleusung von PFAS aus Boden und Grundwasser wie 'Funnel und Gate', 'Immobilisierung', 'forcierte Mobilisierung' und 'thermische Sanierung' im Pilot- und Feldmaßstab. Im Teilprojekt der Wilhelm Geiger GmbH & Co. KG steht die Realisierung des Funnel & Gate in einem Feldstandort in 68799 Reilingen im Mittelpunkt. Das Grundwasser ist mit PFAS durch den Einsatz von Feuerlöschschäumen verunreinigt. Das Funnel und Gate wird über ein Spundwandsystem mit einer Einbindetiefe von 9 m ausgeführt. Über eine Eintrittsfläche von 4-5 m² in das Gate soll eine effiziente Abreinigung von PFAS-verunreinigtem Grundwasser gewährleistet werden. Durch elektrische Polarisierung erhöht sich die Effizienz sorptiver Entfernung von kurzkettigen Perfluorsäuren mit Aktivkohle in einem Funnel & Gate-System. Somit wird eine effiziente Grundwasserreinigung und Abstromsicherung erreicht.

Feste Wärmequellen im Grundwasser - F & E SERDP - USA

Das Projekt "Feste Wärmequellen im Grundwasser - F & E SERDP - USA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Aufbauend auf den Erkenntnissen im F&E Projekt THERIS und dem erfolgreichen Einsatz dieses thermischen In-situ-Sanierungsverfahrens in der Praxis bei der Sanierung der ungesättigten Bodenzone, wurden durch das SERDP-Projekt die Grundlagen geschaffen für den Einsatz Fester Wärmequellen (elektrisch betrieben Heizelemente) zur thermischen Sanierung der gesättigten Bodenzone (Grundwasserleiter). Hierzu wurden Experimente auf kleiner und technischer Skala (u.a. Küvetten- und Großbehälterexperimente) aber auch begleitende numerischer Simulationen (durch den Projektpartner aus USA) durchgeführt, die u.a. zu einem guten Verständnis der Prozesse führten. Für die Untersuchungen im Technikumsmaßstab wurden zwei VEGAS-Großbehälter in Anlehnung an frühere Untersuchungen (THERIS) mit einer ungesättigten und gesättigten Bodenzone aufgebaut. Der Aufbau realisierte einen zweischichtigen, gespannten, mitteldurch-lässigen Aquifer (kf 10-6 bis 10-5 m/s), der von einer gut durchlässigen ungesättigten Zone überlagert wurde. Für die Sanierungsuntersuchungen wurden definierte Schadstoffquellen von Tetrachlorethen (PCE) eingebracht. Durch die Untersuchungen wurden die Sanierungsrandbedingungen und -möglichkeiten quantifiziert. Es wurde gezeigt, dass mit festen Wärmequellen eine gesättigte, gering durchlässige Schicht (Aquitard) effizient gereinigt werden kann, wenn der infolge der Erwärmung in situ erzeugte Dampfraum so gestaltet wird, dass der Schadstoffherd von außen nach innen aufgeheizt wird und dieser Bereich von der Bodenluftabsaugung erfasst wird. Zudem sollte ein besonderes Augenmerk auf eine angemessen hohe Energiedichte, z.B. mind. 8 kW je m3 behandelten Bodens gelegt werden. Je zügiger die Erwärmung erfolgt, umso gesicherter erfolgt der gasförmige Schadstofftransport. Befindet sich der Schadensherd allerdings vor der Dampffront, kann es zu einer unerwünschten Verfrachtung der auskondensierenden, flüssigen Schadstoffe durch die Kumulation des kondensierten Schadstoffs an der Dampffront kommen. Die organische Phase wird dann von der Dampffront verdrängt, anstatt den Schadstoff zu verdampfen. Über die Bodenluftabsaugung kann dann nicht mehr zwangsläufig eine effiziente Reinigung gewährleistet werden. Allerdings wurde dieser Effekt unter den Randbedingungen im technischen Maßstab nur in geringem Maße beobachtet. Bei Feldanwendungen ist zudem zu beachten, dass der thermisch zu sanierende Bereich deutlich größer ist und Effekte am Rand des Sanierungsbereichs daher einen geringeren Einfluss auf den gesamten Sanierungserfolg haben. Wichtig sind daher die Planung der Randlage der Heizelemente und die zügige Erwärmung des Bereichs außerhalb der eigentlichen Schadensquelle. Insgesamt zeigten die Untersuchungen, dass ein Einsatz fester Wärmequellen zur Quellensanierung in der gesättigten Zone vielversprechend sein kann.

Pilotsanierung am Standort Zeitz: Einsatz MOSAM-Anlage im Rahmen von TansIT und SAFIRA II

Das Projekt "Pilotsanierung am Standort Zeitz: Einsatz MOSAM-Anlage im Rahmen von TansIT und SAFIRA II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Auf dem Gelände des ehemaligen Hydrierwerks Zeitz wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens SAFIRA II eine thermische Pilotsanierung durchgeführt mit dem Ziel, die Auswirkung einer teilweisen Sanierung des Schadensherds ( Partial Source Removal ) auf die Schadstoffemission zu untersuchen. Die Leitung des Pilotversuchs oblag dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH, UFZ, Department Grundwassersanierung. Ziel der von VEGAS, Universität Stuttgart durchgeführten thermische Pilotsanierung war eine Reduzierung der Schadstoffmasse und Bodenluftkonzentration um mehr als 95% durch Überschreiten einer mittleren Temperatur von 75°C im Sanierungsfeld (ca. 1500 m3 Boden). Hierfür war das Erzielen einer thermischen Reichweite von mehr als 2,5 m Radius (um die einzelnen Injektionsbrunnen) in der gesättigten Zone Voraussetzung. Insgesamt konnten aus dem Pilotfeld über 7800 kg Benzol innerhalb von 6 Monaten entfernt werden. Die Pilotsanierung wurde in verschiedenen Betriebsphasen durchgeführt. Während der kalten Bodenluftabsaugungs- und Air-Sparging-Phase nach Installation des Sanierungsfeldes wurden ca. 59% der insgesamt entfernten Schadstoffmasse ausgetragen. Der Anteil der anschließenden thermischen Sanierung der gesättigten und ungesättigten Zone lag bei 2.823 kg (41%). Die angestrebten mittleren Temperaturen in der ungesättigten und gesättigten Zone konnten mit annähernd 90°C deutlich überschritten werden. Die Dampfausbreitung in der gesättigten Zone übertraf mit über 5 m radiale Reichweite die auf Grund konservativer Berechnungen erwartete Ausbreitung von ca. 2 - 2,5 m. Die Konzentrationen in der extrahierten Bodenluft zu Beginn der Maßnahme lagen bei ca. 60 g/m3, während der Abkühlphase waren sie kleiner 200 mg/m3. Über eine Bodenluftbeprobung während der Abkühlphase konnte eine Sanierungseffizienz von über 99% nachgewiesen werden. Die über Gleichgewichtsberechnungen ermittelte Restbelastung lag bei 0,16 mg Benzol je kg Boden. Diese konnte im Rahmen einer Bodenbeprobung nach dessen Abkühlung mit einem Benzolgehalt von 0,1 mg/kg Boden in der ungesättigten Bodenzone verifiziert werden. Im Bereich der gesättigten Zone lag die Restbelastung bei 2,2 mg/kg Boden. Die Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser konnten während der Anwendung um 75% reduziert werden. Basierend auf der Pilotanwendung wurden spezifische Sanierungskosten im Bereich von 80 EUR/to Boden für ein Bodenvolumen von 14.000 m3, bzw. 95 EUR/to Boden für ein Volumen von 8.000 m3 ermittelt.

Teilprojekt A 1.1. /A 1.2.: Projektleitung und Betrieb der Pilotanlage

Das Projekt "Teilprojekt A 1.1. /A 1.2.: Projektleitung und Betrieb der Pilotanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Projektbereich Industrie- und Bergbaufolgelandschaften durchgeführt. Ziel des beantragten Projekts 'Projektleitung und Betrieb der Pilotanlage' ist die Gewaehrleistung einer dem Umfang und der Komplexitaet des Projektverbundes angemessene wissenschaftliche und technische Koordinierung des SAFIRA-Projektverbundes. Dies umfasst sowohl den Versuchsbetrieb in der Pilotanlage am Standort Bitterfeld als auch die Organisation, Steuerung und Kontrolle der FE-Aktivitaeten in den einzelnen Forschungsprojekten der beteiligten Universitaetsinstitute sowie des Umweltforschungszentrums Leipzig-Halle (UFZ). Die geplante zentrale Analytik und Probenahme am Modellstandort soll personell durch diesen Projektantrag abgesichert werden. Darueber hinaus sollen im Rahmen des Koordinierungsprojekts die Kontakte zu thematisch verwandten Forschungsprojekten und zur Industrie im In- und Ausland ausgebaut und eine aktive Oeffentlichkeitsarbeit organisiert werden. Schliesslich erfordert der Umfang und die Komplexitaet der anfallenden Daten den Aufbau eines Informationssystems und das entsprechende Datenmanagement.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Chrom (Cr) liegt in der wässrigen Phase als Cr(III) in kolloidaler oder suspendierter Form und gelöst als Cr(VI) vor. Cr(VI) wirkt auf den menschlichen Organismus kanzerogen. Studien zeigen, dass die Belastung von Grundwässern mit Cr(VI) ein flächendeckendes Problem in Deutschland und Weltweit darstellt. Die sich aus der beschriebenen Problematik ergebende Zielsetzung dieses Projektes ist die Produktentwicklung eines effizienten und kostengünstigen Filtermateriales zur selektiven Entfernung von Cr(ges) und Cr(VI), das Vorteile gegenüber den bestehenden Verfahren bietet. Dieses Material soll selektiv wirken, keine vorherigen Aufbereitungsschritte benötigen, das absorbierte Chromat nachhaltig immobilisieren und somit aus dem Wasserkreislauf entziehen und kompatibel mit der Entfernung von anderen Schadstoffen sein. Das entwickelte Filtermaterial soll im Laufe des Projektes an real mit Cr(VI) belasteten Grundwasserstandorten und industriellen Abwässern getestet werden. Die TU Berlin ist in vielen Arbeitspaketen von AquaChromSorb involviert. Im Labor werden neue Produkte in kleinen Mengen entwickelt und umfangreichen Tests unterzogen. Die Optimierung der Materialien erfolgt iterativ in Abhängigkeit der Versuchsergebnisse. Zusätzlich werden Kleinfiltertests mit künstlichen und realen Wässern durchgeführt. Vor der Produktion größerer Chargen für den Einsatz in Pilotfiltern wird das neu entwickelte Filtermaterial umfangreich mineralogisch und petrologisch charakterisiert. Die Pilotversuche werden zudem durch parallele Laborversuche begleitet. Die Ergebnisse werden mit Modellansätzen ergänzt bzw. verglichen. Schließlich wird die Machbarkeit und Effizienz bewertet. Begleitet werden die Untersuchungen durch Diskussionen, Vorträge und Veröffentlichungen.

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