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Phosphonate in Wasch- und Reinigungsmitteln und deren Verbleib in der Umwelt - Entwicklung von Analyseverfahren und deren praktische Anwendung bei Proben von Oberflächenwasser, Abwasser und Sediment

Im Verlauf eines Jahres wurden 10 Beprobungen zweier kommunaler Kläranlagen in Stuttgart-Möhringen an der Körsch und in Stuttgart-Mühlhausen am Neckar vorgenommen. Dabei wurden jeweils folgende Matrices zur Quantifizierung der Phosphonate ATMP, EDTMP, DTPMP, HEDP und PBTC entnommen: Kläranlagenzulauf, Ablauf der Vorklärung, Ablauf der Nachklärung und, im Falle der Kläranlage Stuttgart-Mühlhausen, auch Ablauf des Sandfilters und Ablauf des Aktivkohlefilters. Weiterhin wurden Flusswasser, Flusssediment und Flussschwebstoffe vor und hinter der Einleitstelle beprobt. Zusätzlich zur Phosphonatanalytik erfolgte die Erfassung der Kenngrößen Temperatur, Kläranlagendurchfluss, pH, Leitfähigkeit, Feststoffgehalt, chemischer Sauerstoffbedarf und Phosphorgehalt. Die Schwerpunkte der Methodenentwicklung lagen auf der Extraktion von Phosphonaten aus Feststoffproben, der Anpassung der Chromatographie zur Analyse matrixbelasteter Proben und der Etablierung einer automatischen Anreicherung zur Quantifizierung von Oberflächenwasserproben. Im Rahmen dieses Projekts wurde die etablierte ionenchromatographische Trennung erstmals erfolgreich mit einem empfindlichen Tandem-Massenspektrometer gekoppelt. Diese Technik erlaubte die Quantifizierung aus Oberflächenwasserproben bis zu einer Bestimmungsgrenze von 0,1 (my)g/L. Durch Eigensynthese isotopenmarkierter Interner Standards wurde die Empfindlichkeit und Spezifität der Analyse erheblich verbessert. Nach der Etablierung einer robusten Analysemethode erfolgte die Bilanzierung der Phosphonate innerhalb und im Umfeld der beiden Kläranlagen. Dabei zeigte sich, dass HEDP und PBTC in der Regel die höchsten Gehalte aufwiesen. Hohe Eliminierungsraten von 80-90 % nach dem Durchlaufen der Nachklärung wurden festgestellt. Die gegenwärtigen Daten zeigen, dass Phosphonate in der Kläranlage und im Fließgewässer zu hohem Anteil adsorbiert an Feststoffpartikel (unterer bis mittlerer mg/kg-Bereich) vorliegen. Sowohl im Neckar als auch in der Körsch wurden der Einleitstelle signifikant erhöhte Sedimentbeladungen und, abhängig von der Größe des Gewässers, auch erhöhte Schwebstoffbeladungen festgestellt. Die im Oberflächenwasser detektierten Konzentrationen befanden sich, abhängig von der Belastung, im unteren (my)g/L-Bereich und darunter. Quelle: Forschungsbericht

Abschätzung zusätzlich aus Abwasser und Klärschlämmen kommunaler und gewerblicher Herkunft extrahierbarer Wertstoffe

Dieses Vorhaben beschäftigt sich mit Umsetzungsfragen der 2017 novellierten Klärschlammver ordnung und stellt eine Folgenabschätzung der verschärften Regelungen zur bodenbezogenen Klärschlammverwertung (Dünge- und Abfallrecht) für Nährstoffpotenziale in Klärschlamm und Abwasser vor. Nach Berechnungen aus dem Vorhaben auf Basis detaillierter Einblicke in die Rohdaten der Klärschlammberichte (Qualität und Mengen bodenbezogen verwerteter Klär schlämme) für das Jahr 2016, sind in kommunalen Klärschlämmen rund 54 Mio. kg Phosphor enthalten; dies entspricht rund 57 % des mittleren jährlichen Mineraldüngerabsatzes. Die Frach ten weiterer Nährstoffe wie Stickstoff, Magnesium und Kalium liegen hingegen im Vergleich zum Mineraldüngerabsatz nur im einstelligen Prozentbereich. Damit fallen potenzielle Verluste durch abnehmende bodenbezogene Verwertung im Vergleich zum Anstieg der nach AbfKlärV ab 2029 verpflichtenden Phosphorrückgewinnung (Steigerung um mehr als 240 %) kaum ins Ge wicht. Von der Rückgewinnungspflicht sind Abwasserbehandlungsanlagen ausgenommen, deren Klärschlamm weniger als 20 g P/kg Trockenmasse enthält. Um den Vollzug dieser Regelung zu klären, wurden im Vorhaben die monatlichen Schwankungen des Phosphorgehalts im Klär schlamm von 9 Abwasserbehandlungsanlagen untersucht. Auf Basis der vorliegenden Ergeb nisse wird über ein Jahr eine monatliche Beprobung und Bestimmung empfohlen mit Gültigkeit des 75. Perzentils: Wenn 75 % der Phosphorgehalte unterhalb von 20 g P/kg Trockenmasse lie gen, ist die Unterschreitung der Grenze rechtssicher. In einem Ringversuch an einem Klär schlamm und Eigenuntersuchungen an 15 Klärschlämmen wurden zudem die nach AbfKlärV gleichwertigen Aufschluss- und Messverfahren untersucht. Für die Bestimmung von Phosphor in Klärschlamm wird daraus folgend der Königswasseraufschluss in der Mikrowelle mit Bestim mung an der ICP-OES empfohlen Quelle: Forschungsbericht

Lippe See

Das Projekt "Lippe See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Grundbau-, Abfall- und Wasserwesen, Abteilung Bauingenieurwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwirtschaft und Wasserbau durchgeführt. Prognose der Gewässergüte für den Lippesee in Hamm: Die Stadt Hamm befindet sich in einem rasanten Strukturwandel von einem Industriestandort hin zu einem modernen Gewerbe- und Dienstleistungszentrum. Die Stadtteile Hamm und Heessen werden durch die Lippe, den Hamm-Datteln-Kanal und den Hafen bzw. durch ihre Wasserflächen getrennt, ohne dass eine gemeinsame Entwicklung in diesem Stadtraum möglich gewesen wäre. Im Rahmen eines Stadtentwicklungsprojektes (Regionale / Fluss - Stadt - Land) hat die Stadt Hamm Projekte und Flächen benannt, die unter dem Leitbild 'Hamm ans Wasser' entwickelt werden sollen. Die Aufwertung und Entwicklung der bisherigen ungenutzten Wasser- und Fluss begleitenden landwirtschaftlichen Flächen soll zu einer Auen- und Seelandschaft im Innenstadtbereich führen. Für die ca. 60 ha große Seenlandschaft galt es, eine Prognose hinsichtlich der späteren Gewässergüte und ein Bewirtschaftungskonzept zu erstellen. Zusätzlich waren Fragen nach Verlandungen und Uferbewuchs zu beantworten. Für einen solchen See waren die gestellten Fragen und Aufgaben teilweise wissenschaftliches Neuland, da für solche künstlichen Seen dieser Größe wenige Referenzprojekte vorliegen. Hinsichtlich der hydrologischen und hydrogeologischen Randbedingungen wurden umfangreiche Erkundungen durch den Projektträger durchgeführt, die als Grundlage für die Prognose der Gewässergütesituation am Lippesee in Hamm dienen. Die Prognose wird auf der Grundlage der hydrologischen-meteorologischen Situation sowie der Bilanzierung der stofflichen Ein- und Austräge auf der Basis eines numerischen Modells entwickelt. Das Modell basiert auf einem hydrodynamischen und einem ökologisch-biologischen Modellansatz. Die Bewuchsdynamik der Ufer- und Unterwassergesellschaften wurde mittels eines dynamisch-ökologischen Modells betrachtetet, welches bisher in holländischen Gewässern eingesetzt wurde. Die Prognose enthält unterschiedliche Szenarien der Bewirtschaftung, der Klimasituation und der Nutzungsansprüche.

Phoenix See

Das Projekt "Phoenix See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Grundbau-, Abfall- und Wasserwesen, Abteilung Bauingenieurwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwirtschaft und Wasserbau durchgeführt. Prognose der Gewässergüte für den Phoenix See in Dortmund: Der ehemalige Industriestandort Phoenix in Dortmund Hörde soll in ein hochwertiges Wohn- und Gewerbeareal entwickelt werden. Kernpunkt der ca. 90 ha großen Entwicklungsfläche soll die Schaffung eines ca. 20 ha großen künstlichen Sees sowie die Renaturierung der Emscher werden und als Hauptattraktor die Standort- und Aufenthaltsqualität prägen. Hinsichtlich der hydrologischen und hydrogeologischen Randbedingungen wurden umfangreiche Erkundungen durch den Projektträger durchgeführt, die als Grundlage für die Prognose der Gewässergütesituation am Phoenix See dienen. Die Prognose wird auf der Grundlage der hydrologischen-meteorologischen Situation sowie der Bilanzierung der stofflichen Ein- und Austräge auf der Basis eines numerischen Modells entwickelt. Das Modell basiert auf einem hydrodynamischen und einem ökologisch-biologischen Modellansatz. Die Prognose enthält unterschiedliche Szenarien der Bewirtschaftung, der Klimasituation und der Nutzungsansprüche.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FEhS, Institut für Baustoff-Forschung e.V. durchgeführt. In Bayern werden Klärschlämme aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. In den großen Klärschlammverbrennungsanlagen München, Neu-Ulm und Altenstadt fallen zusammen pro Jahr etwa 30.000 t Klärschlammaschen an, die zum Teil deponiert und zum Teil als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Die Schwermetallgehalte der hier betrachteten Klärschlammaschen liegen unterhalb der Grenzwerte für Düngemittel nach DüMV. Die P-Gehalte in den Aschen sind mit 8-13% hoch, das enthaltene Phosphat weist allerdings nur eine geringe Verfügbarkeit auf. Ziel des R-Rhenania Vorhabens ist es eine AshDec-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 t pro Jahr zu errichten und zu betreiben, mit der die bayerischen Klärschlammaschen zu hoch wirksamen Düngern verarbeitet und in den regionalen Markt gebracht werden. AshDec ist ein thermochemisches Verfahren bei dem die Aschen mit Natriumverbindungen bei 850-900 Grad Celsius im Drehrohrofen aufgeschlossen werden. Flüchtige Schwermetalle wie Cd, Pb und Hg, können über die Gasphase separiert werden. Im Rahmen des Projekts wird die Anlage geplant, errichtet und betrieben. Nach Inbetriebnahme der Anlage wird eine Optimierung der Parameter vorgenommen. Eine Massenbilanz über die Anlage soll Aufschluss über Stoff- und Energieströme geben. Die Produkte der Anlage werden eingehend auf ihre Qualität hin untersucht. Die P-Düngewirkung (sowie Verfügbarkeit und Nutzen von Si und Spurenstoffen) der erzeugten Recyclingdünger wird durch etablierte agrarwissenschaftliche Methoden inkl. umfangreichen Feldversuchen dokumentiert. Zur Beurteilung der Umweltwirkungen wird eine ökobilanzielle Betrachtung vorgenommen. Durch Untersuchungen aller deutschen Klärschlammaschen im kleintechnischen Maßstab wird ein Plan für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen Deutschlands erstellt. Die Einführung der Recyclingdünger in Bayern wird in enger Kooperation mit den wichtigsten Stakeholdern (Landwirte, Ministerien, Zulassung, Forschung) vorgenommen.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Outotec GmbH & Co. KG durchgeführt. In Bayern werden Klärschlämme aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. In den großen Klärschlammverbrennungsanlagen München, Neu-Ulm und Altenstadt fallen zusammen pro Jahr etwa 30.000 t Klärschlammaschen an, die zum Teil deponiert und zum Teil als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Die Schwermetallgehalte der hier betrachteten Klärschlammaschen liegen unterhalb der Grenzwerte für Düngemittel nach DüMV. Die P-Gehalte in den Aschen sind mit 8-13% hoch, das enthaltene Phosphat weist allerdings nur eine geringe Verfügbarkeit auf. Ziel des R-Rhenania Vorhabens ist es eine AshDec-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 t pro Jahr zu errichten und zu betreiben, mit der die bayerischen Klärschlammaschen zu hoch wirksamen Düngern verarbeitet und in den regionalen Markt gebracht werden. AshDec ist ein thermochemisches Verfahren bei dem die Aschen mit Natriumverbindungen bei 850-900 Grad Celsius im Drehrohrofen aufgeschlossen werden. Flüchtige Schwermetalle wie Cd, Pb und Hg, können über die Gasphase separiert werden. Im Rahmen des Projekts wird die Anlage geplant, errichtet und betrieben. Nach Inbetriebnahme der Anlage wird eine Optimierung der Parameter vorgenommen. Eine Massenbilanz über die Anlage soll Aufschluss über Stoff- und Energieströme geben. Die Produkte der Anlage werden eingehend auf ihre Qualität hin untersucht. Die P-Düngewirkung (sowie Verfügbarkeit und Nutzen von Si und Spurenstoffen) der erzeugten Recyclingdünger wird durch etablierte agrarwissenschaftliche Methoden inkl. umfangreichen Feldversuchen dokumentiert. Zur Beurteilung der Umweltwirkungen wird eine ökobilanzielle Betrachtung vorgenommen. Durch Untersuchungen aller deutschen Klärschlammaschen im kleintechnischen Maßstab wird ein Plan für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen Deutschlands erstellt. Die Einführung der Recyclingdünger in Bayern wird in enger Kooperation mit den wichtigsten Stakeholdern (Landwirte, Ministerien, Zulassung, Forschung) vorgenommen.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von sePura GmbH durchgeführt. In Bayern werden Klärschlämme aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. In den großen Klärschlammverbrennungsanlagen München, Neu-Ulm und Altenstadt fallen zusammen pro Jahr etwa 30.000 t Klärschlammaschen an, die zum Teil deponiert und zum Teil als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Die Schwermetallgehalte der hier betrachteten Klärschlammaschen liegen unterhalb der Grenzwerte für Düngemittel nach DüMV. Die P-Gehalte in den Aschen sind mit 8-13% hoch, das enthaltene Phosphat weist allerdings nur eine geringe Verfügbarkeit auf. Ziel des R-Rhenania Vorhabens ist es eine AshDec-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 t pro Jahr zu errichten und zu betreiben, mit der die bayerischen Klärschlammaschen zu hoch wirksamen Düngern verarbeitet und in den regionalen Markt gebracht werden. AshDec ist ein thermochemisches Verfahren bei dem die Aschen mit Natriumverbindungen bei 850-900 Grad Celsius im Drehrohrofen aufgeschlossen werden. Flüchtige Schwermetalle wie Cd, Pb und Hg, können über die Gasphase separiert werden. Im Rahmen des Projekts wird die Anlage geplant, errichtet und betrieben. Nach Inbetriebnahme der Anlage wird eine Optimierung der Parameter vorgenommen. Eine Massenbilanz über die Anlage soll Aufschluss über Stoff- und Energieströme geben. Die Produkte der Anlage werden eingehend auf ihre Qualität hin untersucht. Die P-Düngewirkung (sowie Verfügbarkeit und Nutzen von Si und Spurenstoffen) der erzeugten Recyclingdünger wird durch etablierte agrarwissenschaftliche Methoden inkl. umfangreichen Feldversuchen dokumentiert. Zur Beurteilung der Umweltwirkungen wird eine ökobilanzielle Betrachtung vorgenommen. Durch Untersuchungen aller deutschen Klärschlammaschen im kleintechnischen Maßstab wird ein Plan für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen Deutschlands erstellt. Die Einführung der Recyclingdünger in Bayern wird in enger Kooperation mit den wichtigsten Stakeholdern (Landwirte, Ministerien, Zulassung, Forschung) vorgenommen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Emter GmbH, Entsorgung und Verwertung durchgeführt. In Bayern werden Klärschlämme aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. In den großen Klärschlammverbrennungsanlagen München, Neu-Ulm und Altenstadt fallen zusammen pro Jahr etwa 30.000 t Klärschlammaschen an, die zum Teil deponiert und zum Teil als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Die Schwermetallgehalte der hier betrachteten Klärschlammaschen liegen unterhalb der Grenzwerte für Düngemittel nach DüMV. Die P-Gehalte in den Aschen sind mit 8-13% hoch, das enthaltene Phosphat weist allerdings nur eine geringe Verfügbarkeit auf. Ziel des R-Rhenania Vorhabens ist es eine AshDec-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 t pro Jahr zu errichten und zu betreiben, mit der die bayerischen Klärschlammaschen zu hoch wirksamen Düngern verarbeitet und in den regionalen Markt gebracht werden. AshDec ist ein thermochemisches Verfahren bei dem die Aschen mit Natriumverbindungen bei 850-900 Grad Celsius im Drehrohrofen aufgeschlossen werden. Flüchtige Schwermetalle wie Cd, Pb und Hg, können über die Gasphase separiert werden. Im Rahmen des Projekts wird die Anlage geplant, errichtet und betrieben. Nach Inbetriebnahme der Anlage wird eine Optimierung der Parameter vorgenommen. Eine Massenbilanz über die Anlage soll Aufschluss über Stoff- und Energieströme geben. Die Produkte der Anlage werden eingehend auf ihre Qualität hin untersucht. Die P-Düngewirkung (sowie Verfügbarkeit und Nutzen von Si und Spurenstoffen) der erzeugten Recyclingdünger wird durch etablierte agrarwissenschaftliche Methoden inkl. umfangreichen Feldversuchen dokumentiert. Zur Beurteilung der Umweltwirkungen wird eine ökobilanzielle Betrachtung vorgenommen. Durch Untersuchungen aller deutschen Klärschlammaschen im kleintechnischen Maßstab wird ein Plan für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen Deutschlands erstellt. Die Einführung der Recyclingdünger in Bayern wird in enger Kooperation mit den wichtigsten Stakeholdern (Landwirte, Ministerien, Zulassung, Forschung) vorgenommen.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH durchgeführt. In Bayern werden Klärschlämme aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. In den großen Klärschlammverbrennungsanlagen München, Neu-Ulm und Altenstadt fallen zusammen pro Jahr etwa 30.000 t Klärschlammaschen an, die zum Teil deponiert und zum Teil als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Die Schwermetallgehalte der hier betrachteten Klärschlammaschen liegen unterhalb der Grenzwerte für Düngemittel nach DüMV. Die P-Gehalte in den Aschen sind mit 8-13% hoch, das enthaltene Phosphat weist allerdings nur eine geringe Verfügbarkeit auf. Ziel des R-Rhenania Vorhabens ist es eine AshDec-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 t pro Jahr zu errichten und zu betreiben, mit der die bayerischen Klärschlammaschen zu hoch wirksamen Düngern verarbeitet und in den regionalen Markt gebracht werden. AshDec ist ein thermochemisches Verfahren bei dem die Aschen mit Natriumverbindungen bei 850-900 Grad Celsius im Drehrohrofen aufgeschlossen werden. Flüchtige Schwermetalle wie Cd, Pb und Hg, können über die Gasphase separiert werden. Im Rahmen des Projekts wird die Anlage geplant, errichtet und betrieben. Nach Inbetriebnahme der Anlage wird eine Optimierung der Parameter vorgenommen. Eine Massenbilanz über die Anlage soll Aufschluss über Stoff- und Energieströme geben. Die Produkte der Anlage werden eingehend auf ihre Qualität hin untersucht. Die P-Düngewirkung (sowie Verfügbarkeit und Nutzen von Si und Spurenstoffen) der erzeugten Recyclingdünger wird durch etablierte agrarwissenschaftliche Methoden inkl. umfangreichen Feldversuchen dokumentiert. Zur Beurteilung der Umweltwirkungen wird eine ökobilanzielle Betrachtung vorgenommen. Durch Untersuchungen aller deutschen Klärschlammaschen im kleintechnischen Maßstab wird ein Plan für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen Deutschlands erstellt. Die Einführung der Recyclingdünger in Bayern wird in enger Kooperation mit den wichtigsten Stakeholdern (Landwirte, Ministerien, Zulassung, Forschung) vorgenommen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. In Bayern werden Klärschlämme aus der kommunalen Abwasserreinigung weitgehend verbrannt. In den großen Klärschlammverbrennungsanlagen München, Neu-Ulm und Altenstadt fallen zusammen pro Jahr etwa 30.000 t Klärschlammaschen an, die zum Teil deponiert und zum Teil als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. Die Schwermetallgehalte der hier betrachteten Klärschlammaschen liegen unterhalb der Grenzwerte für Düngemittel nach DüMV. Die P-Gehalte in den Aschen sind mit 8-13% hoch, das enthaltene Phosphat weist allerdings nur eine geringe Verfügbarkeit auf. Ziel des R-Rhenania Vorhabens ist es eine AshDec-Anlage mit einer Kapazität von 30.000 t pro Jahr zu errichten und zu betreiben, mit der die bayerischen Klärschlammaschen zu hoch wirksamen Düngern verarbeitet und in den regionalen Markt gebracht werden. AshDec ist ein thermochemisches Verfahren bei dem die Aschen mit Natriumverbindungen bei 850-900 Grad Celsius im Drehrohrofen aufgeschlossen werden. Flüchtige Schwermetalle wie Cd, Pb und Hg, können über die Gasphase separiert werden. Im Rahmen des Projekts wird die Anlage geplant, errichtet und betrieben. Nach Inbetriebnahme der Anlage wird eine Optimierung der Parameter vorgenommen. Eine Massenbilanz über die Anlage soll Aufschluss über Stoff- und Energieströme geben. Die Produkte der Anlage werden eingehend auf ihre Qualität hin untersucht. Die P-Düngewirkung (sowie Verfügbarkeit und Nutzen von Si und Spurenstoffen) der erzeugten Recyclingdünger wird durch etablierte agrarwissenschaftliche Methoden inkl. umfangreichen Feldversuchen dokumentiert. Zur Beurteilung der Umweltwirkungen wird eine ökobilanzielle Betrachtung vorgenommen. Durch Untersuchungen aller deutschen Klärschlammaschen im kleintechnischen Maßstab wird ein Plan für die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen Deutschlands erstellt. Die Einführung der Recyclingdünger in Bayern wird in enger Kooperation mit den wichtigsten Stakeholdern (Landwirte, Ministerien, Zulassung, Forschung) vorgenommen.

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