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.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASE Technologies 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.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Lehrstuhl für Hydrogeologie 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.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Themenbereich Wasserressourcen und Umwelt, Department Hydrogeologie durchgeführt. Die nachhaltige Nutzung von oberflächennahen Grundwasserleitern (GWLs) stellt eine wichtige Form der Versorgung mit Trinkwasser dar. Eine Belastung dieser Grundwässer mit Nitrat schränkt jedoch ihre Nutzung als Trinkwasserressource ein und führte oft zur Aufgabe von Förderbrunnen in diesen GWLs. Die nachträgliche Entfernung von Nitrat in der Wassergewinnungsanlage ist meist teuer und aufwändig. Grundwasser besitzt aber ein Selbstreinigungspotential durch den Prozess der Denitrifikation. Für die Denitrifikation fehlen in den GWLs jedoch oft die benötigten Voraussetzungen - die Verfügbarkeit von 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. Dabei 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 werden sowohl die 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 sauberem Trinkwasser optimiert. Das Ziel ist einen auf zukünftige Anwendungen übertragbaren Prototyp einer Anlage zu entwickeln, der es 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.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Ökologische Mikrobiologie durchgeführt. Die Nitratbelastung oberflächennaher Grundwasserleiter (GWL) erhöht den Druck auf die Wasserversorger, die dadurch zu Aufbereitungsmaßnahmen oder der Nutzung tieferer Grundwasserressourcen gezwungen sind. Die intrinsischen Selbstreinigungsprozesse im flachen Grundwasser reichen oft nicht aus, um eine Behebung des Zustands innerhalb akzeptabler Zeiträume zu erreichen. Deshalb wird in diesem Projekt in einem skalierten Ansatz (Laborsäulen, Technikumsversuch und großskalige Pilotanlage) ein neuartiges in-situ Verfahren zur Eliminierung von Nitrat aus Grundwasser mittels der Injektion gasförmiger Elektronendonoren entwickelt. Eingesetzt werden Wasserstoff und Methan, um die in GWLs vorhandenen wasserstoff- und methan-oxidierenden denitrifizierenden Mikroorganismen großflächig zu aktivieren und so die mikrobielle Denitrifikation von Nitrat zu N2 zu stimulieren. Der Prozess wird über innovative Methoden der Isotopenhydrogeologie, der Mikro- und Molekularbiologie sowie der numerischen Modellierung optimiert und der Anwendung durch Wasserversorger zugeführt. Dadurch wird im Projekt ein integraler Beitrag zum Förderziel Grundwasserqualität als auch Grundwasserquantität geleistet.
Das Projekt "LURCH - NitratLurch: Stimulation von H2/CH4-oxidierenden Bakterien in Porengrundwasserleitern zur Reinigung von nitratbelastetem Trink- und Brauchwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Lehrstuhl für Hydrogeologie 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.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ratz Aqua & Polymer Technik GmbH & Co. KG durchgeführt. Mit der zunehmenden Zahl von Aquakulturanlagen weltweit steigt die Bedeutung von Verfahren zur Nitratelimination. Der Einsatz unlöslicher, biologisch abbaubarer Festsubstrate (z.B. Biologisch Abbaubare Polymere, BAP), die als Aufwuchsfläche für das mikrobielle Wachstum und als C-Quelle für die Denitrifikation dienen, bietet hier erhebliche Vorteile, denn die Zudosierung löslicher Kohlenstoffquellen ist nicht erforderlich. Damit lässt sich dieses Verfahren deutlich einfacher und sicherer handhaben. Bisher werden BAP jedoch nicht in der Praxis eingesetzt, da geeignete Materialien noch immer zu teuer im Vergleich zu üblichen C-Quellen sind. Um die Kosten nachhaltig zugunsten der unlöslichen biologisch abbaubaren Festsubstrate für die Denitrifikation zu verändern, soll hier eine bislang nicht genutzte Kohlenstoffquelle 'Fett' eingesetzt werden. 1. Entwicklung von Füllkörpern 2. Modifikation der Füllkörper 3. Batchversuche mit Füllkörpern im Labor 4. Reaktorentwicklung 5. Test Reaktor in einer halbtechnischen Aquakultur-Kreislaufanlage
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft, Lehrstuhl für Hydrochemie und Hydrobiologie in der Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Mit der weltweit zunehmenden Zahl von Aquakulturanlagen steigt die Bedeutung von Verfahren zur Nitratelimination. Je höher die Anforderungen an die Wasserqualität und die einzuhaltenden Grenzwerte des Ablaufs in den Vorfluter sind, umso eher ist eine Nitratelimination mit einer Denitrifikationsanlage erforderlich.
Nur mit einem Denitrifikationsprozess ist eine Fischproduktion mit unter 40 L Frischwasser je kg Fisch-Zuwachs möglich im Gegensatz zu 500 L/kg Fisch-Zuwachs bei einer konventionellen Kreislaufanlage. Jede Wassereinsparung senkt auch den Energiebedarf für das Aufheizen des Frischwassers auf Betriebstemperatur. Zudem bleibt durch die Denitrifikation der pH-Wert weitgehend konstant und ein Chemikalieneinsatz lässt sich vermeiden.
Ein Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zu leisten zur Verbesserung der Gesundheit und des Wohlbefindens der Fische. Die Nitratelimination ist dabei von entscheidender Bedeutung, denn eine unzureichende Wasserqualität beeinträchtigt das Wachstum der Fische und begünstigt Stressreaktionen und Erkrankungen.
Der Einsatz wasserunlöslicher, biologisch abbaubarer Festsubstrate, die als Aufwuchsflächen für das mikrobielle Wachstum und als C-Quelle für die Denitrifikation dienen, bieten hier erhebliche Vorteile, denn eine Zudosierung löslicher Kohlenstoffquellen ist hier nicht erforderlich. Damit lässt sich dieses Verfahren deutlich einfacher und sicherer handhaben, als mit konventionellen Verfahren.
Das Projekt "Seplon: Separation multivalenter und monovalenter Ionen und Implementierung in FCDI/RED (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V. durchgeführt. Das deutsch-israelische Kooperationsprojekt SepIon hat die Entwicklung neuer, monovalent-selektiver Kompositmembranen und deren Implementierung in verschiedenen elektrochemischen Prozessen zum Ziel. In vielen industriellen Bereichen fallen Wasserströme an, deren Aufbereitung und Nutzung durch die Schwierigkeit der Trennung verschiedenartiger Ionen erschwert wird. Neue Membranen können signifikante Verbesserungen erreichen für Anwendungen wie (a) die Rückgewinnung von Phosphat und anderen ionischen Wertstoffen aus Abwässern zur Schließung von Stoffkreisläufen, (b) Aufreinigung und Nutzung konzentrierter Salzlösungen, oder (c) der selektiven Entfernung von Nitraten aus Grundwasser. Der selektive Rückhalt von lebenswichtigen Spurenelementen (z.B. Mg+, Ca2+) oder die selektive Entfernung ionischer Schadstoffe konnte eine effizientere Wasser- und Trinkwasseraufbereitung ermöglichen. Zudem sollen die neuen Membranen die Effizienz von Prozessen zur Energiegewinnung aus der Mischung von Wasserströmen unterschiedlichen Salzgehalts verbessern. Eine Membran, welche die Trennung verschiedener Ionen effektiv bewältigt, kann die Anwendungsmöglichkeiten und die Effektivität von vielen elektrochemischen Prozessen deutlich verbessern. Ziel dieses Teilvorhabens ist die Entwicklung der neuen Ionentauscher-Komposit-Membranen am DWI in Deutschland. Dies geschieht durch Synthese einer dünnen Polymerschicht auf der Oberfläche von Ionentauschermembranen z.B. mit Hilfe von Grenzflächenpolymerisation. Diese dünne Schicht verbessert die Selektivität der Membranen bezüglich monovalenter Ionen. Zum Test der Leistungsfähigkeit und zur zielgerichteten Weiterentwicklung der neuen Membranen für verschiedene Anwendungen werden drei Teststände für elektrochemische Prozesse aufgebaut. In Israel soll sowohl eine Elektrodialyse als auch ein Flow-electrode Capacitive Deionization (FCDI) System aufgebaut werden. Beim deutschen Projektpartner wird ein Teststand für Reverse Elektrodialyse aufgebaut.
Das Projekt "Optimierung des innovativen Denitrifikationsverfahrens DENIOPT für eine effiziente und sichere Anwendung in der marinen sowie limnischen Kreislauf-Aquakultur (zweite Phase)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kunststoff-Spranger GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes AZ 28133 konnte ein wartungsarmes, stabil arbeitendes Denitrifikations-Verfahren auf Basis der Bewegtbett-Technologie entwickelt und für den effizienten Einsatz in Süßwasser-Aquakultursystemen erprobt werden. Da sich marine und limnische Aquakultur-Kreislaufsysteme in vielerlei biotischer und abiotischer Parameter grundlegend voneinander unterscheiden, bedarf es einer verfahrenstechnischen Anpassung der entwickelten Denitrifikationsstufe an Salzwasserbedingungen. Ziel des Vorhabens ist daher die Optimierung des Verfahrens für den effizienten Einsatz in der marinen Kreislauf-Aquakultur und somit die Erschließung eines zunehmend bedeutenden Anwendungsbereiches.
Die Ergebnisse aus den Untersuchungen zeigen deutlich ein hohes Potential des SID-Reaktors für die sichere und effiziente Nitrat Elimination aus kreislaufgeführten marinen Aquakulturanlagen. Jedoch besteht noch Bedarf an Optimierungen, die in der zweiten Projektphase umgesetzt werden sollen. So konnten in der ersten Projektphase die oberen Grenzen der Denitrifikationsleistung noch nicht ermittelt werden. Auch sollten einige betriebsrelevante Parameter, wie z.B. optimales Umwälzintervall und -dauer der Aufwuchskörper, näher untersucht werden. Ebenfalls wird eine Beurteilung alternativer Kohlenstoffquellen angestrebt, um einen noch sichereren Betrieb zu gewährleisten. Eine Beurteilung des SID-Reaktor Einsatzes inklusive einer ökologischen und ökonomischen Bilanzierung würde die zweite Projektphase abschließen.
