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Feldstandort: THERIS-I

Das Projekt "Feldstandort: THERIS-I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Der erste THERIS-Feldeinsatz erfolgte im Jahr 2003/2004 bei einem CKW-Schadensfall in der ungesättigten Bodenzone (UZ) in einem urbanen, dicht bebauten Gebiet am Standort einer ehemaligen chemischen Reinigung. Dort wurde in den 50er und 60er Jahren des letzten Jahrhunderts vornehmlich Tetrachlorethen (PER) in den Untergrund eingetragen. Die Sanierung mit einer konventionellen 'kalten' Bodenluftabsaugung (BLA) scheiterte an der geringen Gaspermeabilität des Untergrunds und an der geringen Schadstoffverfügbarkeit in der Gasphase. Die Schadstoffkonzentrationen im Boden überschritten lokal den Sanierungszielwert von 5 mg/kg TS Boden um mehr als den Faktor 30. Der geologische Aufbau am Standort besteht aus einer sandigen Auffüllung mit Bauschuttbeimengungen, darunter steht bis etwa 2 - 2,5 m u. GOK teils Feinsand, teils schluffiger Sand an. Dieser wird unterlagert von einer etwa 4 bis 4,5 m mächtigen bindigen Sedimentschicht. Darunter steht Mergel an, ab ca. 6,5 m u. GOK dann Mittelsand. Der Flurabstand beträgt ca. 11 m u. GOK. Die höchsten Schadstoffkonzentrationen lagen im unteren Bereich des Mergels und im Schluff vor. Der mit dem THERIS-Verfahren zu sanierende Bereich lag etwa zwischen 4 und 6,5 m u. GOK im Mergel und dem darunter liegenden Schluff. Das Sanierungsfeld hatte eine Grundfläche von ca. 80 m2. Die In-situ-Sanierung mit dem THERIS-Verfahren sollte binnen weniger Wochen abgeschlossen sein. Defacto erfolgte sie binnen zwei Monaten und wurde durch die überwachende Behörde nach drei Monaten THERIS-Betrieb bestätigt. Zu diesem Zeitpunkt unterschritt die mittlere Bodenkonzentration den Sanierungszielwert um mehr als eine Größenordnung. Die Pilotanwendung des THERIS-Verfahrens war technisch sehr erfolgreich und bewährte sich im Feldeinsatz. Eine Bewertung des ökonomischen und ökologischen Erfolgs findet sich u.a. in (Hiester 2009). Die Sanierungszeit mit dem THERIS-Verfahren wurde gegenüber der prognostizierten Sanierungszeit der 'kalten' BLA um mehr als eine Größenordnung reduziert.

Stadt Nürnberg

Das Projekt "Stadt Nürnberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abfallwirtschaft und Stadtreinigungsbetrieb durchgeführt. Ziel des im folgenden beschriebenen innovativen Projektes ist es, mittels detaillierter und vergleichender Untersuchungen in verschiedenen Gebietskörperschaften Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung zu erarbeiten, die allgemeine Handlungsempfehlungen, eine generelle Vergleichbarkeit durch standardisierte Leitfäden (z.B. verschiedene Bundesländer, Groß-, Mittel-, Kleinstädte, Landkreise) und eine Übertragbarkeit ermöglichen. Zum Erreichen der o.g. Zielsetzung werden neben umfassenden Bestandsaufnahmen (z.B. Organisations- und Kostenanalysen), praxisnahe Vorort-Erhebungen (z.B. Leistungsdaten) durchgeführt. Im weiteren werden durch Erprobung und Einführung innovativer Organisationsformen, Methoden, Techniken und Versuche durchgeführt, die nach jeweiliger Beurteilung und Bewertung u.a. zu einer Sollkonzeption, einem Soll-Ist-Vergleich, einer Vorgabe von Leistungskennziffern und einer Erarbeitung einer Wirtschaftlichkeitsanalyse dienen.

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.

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.

Coal gasification - waste heat utilization - phase 2 stage 2 -

Das Projekt "Coal gasification - waste heat utilization - phase 2 stage 2 -" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Krupp Koppers durchgeführt. Objective: The aim of the project is the energetic optimisation of the PRENLO-process for the gasification of solid fuels under pressure by development and testing of a new waste heat boiler system. The engineering and construction of a PRENFLO-plant (Pressurized Entrained flow Coal Gasification) with a capacity of 48 t/d Coal throughput at design pressure (Contract LG/018/83/DE) and the execution of the subsequent test programme (Phase 2 of the project; LG/270/85/DE and the present contract, LG/354/87/DE) served to justify the technical and economic risks of commercializing the process on a large industrial scale and demonstrate the long-term availability of the system and of newly developed components. General Information: The PRENFLO process is based on the atmospheric Koppers-Totzek process. This new technology is characterized by high gasifier unit capacity, high thermal efficiency, independence of coal quality, high gas quality and low environmental impact. To demonstrate the PRENFLO process and to test as well as optimize the components of the system a 48 t/d PRENFLO plant was erected on the site of the technology centre of the Saarbergwerke AG in Forstenhausen (Saarland, Germany), project LG/018/83/DE. PRENFLO gasification operates according to the entrained flow principle. Coal dust with a grain size of smaller than100 m is conveyed under pressure, using nitrogen, to a reactor with a water-cooled refractory lining. The gasification agents oxygen and steam are added at the gasifier burners. The gasification of the coal dust, i.e. reactor with a water-cooled refractory lining. The gasification agents oxygen and steam are added at the gasifier burners. The gasification of the coal dust, i.e. the partial oxidation of the carbon to carbon monoxide, takes place in a flame reaction at temperatures of more than 2000 deg. C and a pressure of 24 to 30 bar, the coal substance being converted into CO, H2 and small amounts of CO2. The sulphur content in the coal is converted into H2S and to a limited extent COS, the chlorine into HCl. Coal ash flows as liquid slag out of the gasifier into a water bath and is discharged from there as granulated inert high-temperature slag. Some of the coal ash is removed from the reactor as fly ash together with the raw gas. The raw gas leaves the reactor from the top and is normally quenched with cole and cleaned recycle gas in order to solidify discharged liquid ash particles. The raw gas is further cooled in the waste heat boiler. High pressure steam generation is coupled with the cooling system of the reactor. The steam produced in both systems is passed to super heaters. The downstream raw gas cleaning system comprises a dry dedusting unit, Venturi scrubber, a high-pressure separator and a scrubbing water circulation system with a pressure filter for separation of filter cake and a stripper for waste water purification. In the present programme (LG/255/89/DE) the raw gas leaving the PRENFLO reactor is not

Sub project: Shatsky Rise: Ar/Ar Geochronology and geochemistry of igneous rock samples from the Shatsky Rise Plateau (northwest Pacific Ocean)

Das Projekt "Sub project: Shatsky Rise: Ar/Ar Geochronology and geochemistry of igneous rock samples from the Shatsky Rise Plateau (northwest Pacific Ocean)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 4 Dynamik des Ozeanbodens, Forschungseinheit Magmatische und Hydrothermale Systeme durchgeführt. The primary goal of IODP Exp 324 Shatsky Rise is to study the origin and temporal and geochemical evolution of the submarine Shatsky Rise Plateau, a large igneous province (LIP) in the northwest Pacific Ocean located ca. 1500 km east of Japan. Two 40Ar/39Ar plateau ages (on sills in the overlying sediments) and paleomagnetic data indicate that the plateau largely formed during the Late Jurassic to Early Cretaceous. The paleomagnetic data also allow the original tectonic setting to be reconstructed, indicating that the Shatsky Rise formed at a ridge-ridge-ridge triple junction. The purpose of this study is two-fold. First we will determine the strontium (Sr), neodymium (Nd), lead (Pb) and hafnium (Hf) isotopic compositions of the freshest igneous basement rock samples from each major lithological unit from two different drill sites on the plateau, in order to define the magmatic source composition(s). Constraining the geochemical composition of the magma source(s) will help achieve the primary objective of the expedition: testing contrasting endmember models of oceanic plateau formation at Shatsky Rise (plume head or ridge-controlled model). Second, we will determine the absolute age of samples from two sites using the 40Ar/39Ar step heating technique on plagioclase phenocrysts whenever available, in order to constrain further the temporal and geochemical evolution of the plateau. Ultimately we will combine our results with data on the same samples (e.g. major and trace element and He, Os, B, O and V isotope data) and from other drill sites generated by other Expedition 324 participants to produce the most comprehensive data set possible, enabling us to evaluate if mantle plumes are involved in the generation of LIP's such as Shatsky Rise or if they are formed by other processes.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Z-Design Dipl. Ing. Werner Zyla GmbH durchgeführt. Die nachhaltige Nutzung von oberflächennahen Grundwasserleitern stellt eine essentielle Art der Versorgung mit Trinkwasser dar. Eine Belastung der Grundwässer mit Nitrat schränkt jedoch ihre Nutzung als Trinkwasserressource ein und führte oft zu ihrer Abschaltung. Die nachträgliche Entfernung von Nitrat in der Wassergewinnungsanlage ist meist teuer und aufwändig. Grundwasser besitzt aber ein Selbstreinigungspotential in Form der Denitrifikation. Hierfür fehlen in den Grundwasserleitern jedoch oft die benötigten Parameter - Elektronendonoren und die Abwesenheit von Sauerstoff. Durch ein neuartiges in-situ Verfahren stimulieren wir durch Zugabe von natürlichen Gasen in gelöster Form über einen kostengünstigen Horizontalbrunnen das Selbstreinigungspotential. Hierdurch werden Mikroorganismen stimuliert, Nitrat zu molekularem Stickstoff zu reduzieren. Durch innovative Methoden bestimmen wir in dem Projekt in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung und einer teilweisen automatisierten Messtechnik die Ausbreitung der zugegebenen Stoffe, die Lage der aktiven Umsetzungszonen und die Entstehung von Zwischenprodukten. Hierfür wird Analytik von gelösten Gasen und die Wasser- und Isotopenchemie eingesetzt, als auch Mikro- und molekularbiologische Methoden angewandt. Die Technik wird hinsichtlich Sicherheit im Betrieb der Anlagen und der Gewinnung von sauberen Trinkwasser optimiert. Das Ziel ist ein auf zukünftige Anwendungen übertragbarer Prototyp einer Anlage zu entwickeln, die erlaubt, im Zustrombereich von Förderanlagen die lokale Nitratkonzentration zu minimieren. Mit der Entwicklung dieses innovativen Verfahrens zur Eliminierung von Nitrat aus belasteten Grundwasserleitern wird das oberflächennahe Grundwasser als wichtige Trinkwasserressource gesichert und damit ein integraler aktiver Beitrag zum Förderziel Grundwasserqualität als auch Grundwasserquantität geleistet.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Winkelnkemper GmbH durchgeführt. 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.

Teilprojekt 1 (Modul B)

Das Projekt "Teilprojekt 1 (Modul B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung von Verfahren (Parmetrisierungen), mit denen sich die turbulenten Transporte von Energie und Impuls über dem polaren Meereis in Klima- und Wettervorhersagemodellen (MiKlip Modelle) präziser als bisher berechnen lassen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Berücksichtigung der komplexen Vorgänge in der oberflächennahen Atmosphäre im Bereich inhomogener Meereisbedeckung. Die potentiellen Auswirkungen auf die Energietransporte einer sich im nächsten Jahrzehnt ändernden Meereisbedeckung sollen schließlich quantifiziert werden. Zunächst sollen die Auswirkungen von inhomogener Meereisbedeckung anhand vorhandener in-situ und Satellitendaten untersucht werden, wobei neuartige Verfahren der Rinnenfernerkundung eingesetzt werden. Die Entwicklung der Parametrisierungen basiert dann auf dieser Datenanalyse sowie auf den Ergebnissen eines Atmosphärenmodells, das mit sehr unterschiedlichen räumlichen Auflösungen angewendet werden kann. Zunächst soll eine mikroskalige Version (Gitterweite 200 m) eingesetzt werden, um die atmosphärischen Prozesse im Bereich von Eisrinnen detailliert zu untersuchen. Schließlich werden die entwickelten Verfahren in einer Klimaversion (Gitterweite bis 100 km) getestet. Der Hauptteil der Arbeiten (Parametrisierung und Modellierung) erfolgt am Alfred Wegener Institut, während die unterstützende Analyse von Fernerkundungsdaten an der Universität Hamburg vorgenommen wird.

Chemometers for in situ risk assessment of mixtures of pollutants (CHEMO-RISK)

Das Projekt "Chemometers for in situ risk assessment of mixtures of pollutants (CHEMO-RISK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH durchgeführt. Im Rahmen von CHEMO-RISK soll ein neues Verfahren zur Risikobewertung von Mischungen von Umweltchemikalien erarbeitet werden. Hierzu wird zunächst die Gesamtheit der Chemikalien aus einer Vielzahl von Proben aus der aquatischen Umwelt, marinen Säugetieren und dem Menschen mit Hilfe von passiven Probenehmern weitgehend frei von störenden Probenbegleitstoffen in einen Lösungsmittelextrakt überführt. Dieser Extrakt wird dann (a) mittels chemischer Analytik auf das Vorhandensein und ggf. die Menge an Einzelsubstanzen untersucht und es werden (b) mit Hilfe von zellbasierten Biotestverfahren Mischungseffekte der Gesamtheit an organischen Schadstoffen charakterisiert.

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