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Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier

Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.

Gewinnung, Aufbereitung und Einsatz von Pflanzenoel zu Biodiesel, Gewinnung, Aufbereitung und Einsatz von Pflanzenoel

In Fortsetzung des diesbezueglichen Vorhabens wurden ein Motoren- und ein Heizungspruefstand installiert, eine umfangreiche Messtechnik zur Erfassung saemtlicher limitierter Schadstoffe im Abgas sowie einige Pruefmotoren fuer verschiedene Kraftstoffe beschafft. Die Automatisierung von Pruefprogrammen nach internationalen Standards ist in Arbeit. Inzwischen wurden auch Altoele/Altfette in die Untersuchungen einbezogen. Ziel ist eine kleintechnische Aufbereitungstechnik fuer dezentrale Anwendung. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde auch das Potential der technischen Nutzung pflanzlicher Oele in Indonesien eingehend untersucht. Seit Mai 97 wird eine Kleinflotte von Fahrzeugen der Telekom mit im Fachgebiet hergestellten Altfettmethylester betrieben.

Leistungssteigerung bei der Querstrommikrofiltration durch Dean-Wirbel

Druckgetriebene Filtrationsprozesse, wie z.B. die Querstrommikrofiltration, sind in ihrer Leistungsfaehigkeit durch Effekte wie Fouling und Konzentrationspolarisation bzw. Deckschichtwachstum beschraenkt. Ziel der hier genannten Arbeit ist es, durch eine gezielte Induzierung von Stroemungsinstabilitaeten in Form von Sekundaerstroemungen das Deckschichtwachstum an der Membran zu limitieren, somit hoehere Filtratfluesse zu erzielen und den Filtrationsprozess insgesamt effizienter zu betreiben. Die Stroemungsinstabilitaeten werden durch die Stroemungsfuehrung in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen aufgrund von Zentrifugalkraeften erzeugt. In Technikumsversuchen mit Latex- und Hefesuspensionen konnte nachgewiesen werden, dass sich der Filtratfluss durch den Einsatz von Dean Wirbeln gegenueber der Filtration mit geraden Kapillarmembranen um bis zu 140 Prozent steigern laesst, die Effizienz des Prozesses kann bei gleichem spezifischen Filtratfluss sogar um bis zu 400 Prozent hoeher sein. Neben den experimentellen Untersuchungen erfolgt eine intensive theoretische Betrachtung des Filtrationsprozesses. Mit Hilfe einer CFD-Software werden die hydrodynamischen Vorgaenge untersucht und in Hinblick auf den Deckschichtaufbau analysiert. Die Berechnung mehrphasiger Stroemungen und der Ablagerungsmechanismen von Partikeln soll in Zukunft durch die Simulation des dynamischen Deckschichtaufbaus in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen erfolgen und zur Optimierung von Filtrationsmodulen hinsichtlich der Hydrodynamik herangezogen werden.

Hexavalent chromium (Cr(VI)) removal by reduction-coagulation-filtration (RCF) combined with deacidification in drinking water treatment

Excess dissolved carbon dioxide (CO2) is frequently encountered in natural groundwaters, originating from both geochemical and biological processes. In the investigated case, contamination of groundwater with toxic hexavalent chromium (Cr(VI)) occurred due to anthropogenic activities. The co-occurrence of CO2 and Cr(VI) posed a distinct challenge for water treatment, as multiple process steps need to be tailored to remove both substances at the same time. This study investigates an integrated treatment approach specifically developed for groundwater containing elevated levels of both Cr(VI) and CO2. The process combines reduction coagulation filtration (RCF) with ferrous iron (Fe(II)) dosage with limestone filtration for concurrent Cr(VI) removal and water deacidification. A pilot plant with two parallel filters—one filled with dense limestone and the other with porous limestone—was operated under varying Fe(II) dosages (Fe(II), 0.3–1.0 mg/L) and filtration velocities (4.4–15.5 m/h). Results demonstrate that the RCF process achieved efficient Cr(VI) removal at moderate Fe(II) concentrations (<1.0 mg/L), with no breakthrough or reoxidation observed. Limestone filtration efficiently increased pH, calcium concentration, and buffer capacity, thereby decarbonating the water. Porous limestone showed higher reactivity than the dense limestone commonly used. Analysis of backwash sludge confirmed stable chromium retention and low residual metal concentrations in the supernatant. These findings confirm that the integrated RCF–limestone process provides an effective and cost-efficient solution for treating groundwater impacted by anthropogenic Cr(VI) and naturally elevated CO2 concentration. © 2026 The Authors.

Erosionsverhalten in Abhängigkeit von der Applikationsmethode

In einer Reihe von Versuchen mit Erosionsanlagen wurde die Beziehung zwischen Begrünungstechnik und Erosionsverhalten beobachtet. Es konnte deutlich beobachtet werden, dass nur bei Verwendung von Mulchdecken sowohl erhöhte Oberflächenabflüsse als auch nennenswerte Bodenabträge vermieden werden. Der deutlich bessere Erosionsschutz bei Abdeckung des Oberbodens durch so unterschiedliche Materialien wie Heu, Stroh, Netze oder Matten kann durch die schützende Wirkung des organischen Materiales erklärt werden. Dabei wird die (kinetische) Energie der Regentropfen abgebaut und das Wasser sickert langsam in den Boden. Dadurch werden die Bodenaggregate vor Zerstörung bewahrt. Die Kapillaröffnungen des Bodens verschlämmen nicht und deutlich höhere Wassermengen können in den Boden einsickern. Ohne Abdeckung des Oberbodens mit Mulchmaterial haben standortgerechte und schnellwüchsige Saatgutmischungen in den ersten 4 bis 8 Wochen nach der Ansaat ein vergleichbar schlechtes Erosionsverhalten. Wie schon erwähnt kann das Erosionsverhalten durch die Verwendung von Deckfrüchten anstatt Mulchdecken in Hochlagen nicht nennenswert verbessert werden.

Bodensanierung Reinigung oelkontaminierter Feinkornschlaemme mittels Ultraschall - Impulswaesche

Feinkoernige Sedimentschlaemme, die mit Schadstoffen belastet sind, stellen fuer herkoemmliche Bodenwaschanlagen ein grosses Problem dar. Boeden, bei denen die Schluffraktion ( kleiner 63 mym) mehr als 30 Prozent betraegt, koennen meist nicht mehr wirtschaftlich in Bodenwaschanlagen behandelt werden. Bislang mussten kontaminierte Feinkornschlaemme deponiert oder verbrannt werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Desweiteren sind weite Transportwege noetig um die Schlaemme zu den Entsorgungsanlagen zu bringen. Kontaminierte Gewaessersedimente oder auch Schlaemme aus Oelabscheidern von Tankstellen und Waschplaetzen weisen jedoch haeufig Schluffanteile von 50 - 70 Prozent auf. Um diese Feinkornschlaemme von den anhaftenden organischen Schadstoffen zu befreien, bedarf es einem effektiven Energieeintrag. Je kleiner die zu reinigenden Partikel werden, desto schwieriger wird es, mechanische Scher- und Reibungskraefte auf die Partikel zu uebertragen. An der Fachhochschule Ostfriesland beschaeftigte man sich daher mit dem Problem der Energieuebertragung auf die Bodenpartikel. Hierbei wurden zwei Wege verfolgt. Als eine Moeglichkeit der Energieuebertragung wurde versucht, die noetigen Energieeintraege mit Druckluft zu realisieren. Dazu wurde ein Reaktor gebaut, in dem der kontaminierte Boden eingebracht und mittels Druckluftkanonen hohe Scherkraefte eingebracht wurden. Bei diesen Verfahren stellte sich aber nicht der gewuenschte Erfolg ein. Desweiteren war mit dieser Methode kein kontinuierlicher Betrieb moeglich. Als zweiter Weg wurde der Energieeintragung durch eine Beschallung mit Ultraschall erprobt. Bei diesem Verfahren stellte sich der gewuenschte Erfolg im Labormassstab ein, so dass in Form einer Pilotanlage das Verfahren in die Praxis umgesetzt wurde. Das Projektteam hat die Impulswaesche in einen handelsueblichen 20-Fuss Rollcontainer eingebaut. Damit ist eine groesstmoegliche Flexibilitaet erreicht worden. Die Behandlung von verunreinigten Boeden kann vor Ort durchgefuehrt werden. Die gereinigten Boeden werden somit gleich wieder vor Ort eingebaut, so dass aufwendige Transporte entfallen.

Verfahren zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Aerosolen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomassen und Abfaellen

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung von Verfahrenskonzepten zur kostenguenstigen Vermeidung und Verminderung von Feinstpartikeln und Schadgasen in Prozessen zur energetischen Nutzung von Biomasse und Abfaellen. Das Vorhaben umfasst sowohl die Vermeidung der Aerosolbildung beim Verbrennungsprozess als auch die Verminderung von Schadstoffemissionen bei der Abgasreinigung. Im ersten Teil werden die Bildungs- und Umwandlungsmechanismen von Feinstpartikeln in Laborversuchen zur Verbrennung und Gasreinigung untersucht. Auf der Basis der experimentellen Daten werden bereits vorhandene Rechenmodelle weiterentwickelt. Diese Ergebnisse dienen zur Definition des optimalen Verfahrenskonzeptes, dessen wesentliche Schritte (Verbrennungsprozess und Aerosolabscheidung) im zweiten Teil des Vorhabens im Pilotmassstab an einer Holzfeuerungsanlage und einer Abfallverbrennungsanlage getestet werden. Unter Beruecksichtigung der Ergebnisse der anwendungsnahen Verfahrenstests werden die Rechenmodelle optimiert und die experimentellen Ergebnisse nachgerechnet. Die validierten Rechenmodelle dienen nach Abschluss des Vorhabens Anlagenbaufirmen zur Auslegung und zur Konstruktion der optimalen Verfahren zur Vermeidung und Verminderung von Aerosolen bei der energetischen Nutzung von Biomasse und Abfall.

Wasserstoff in der Zink-/Schwefel-Industrie - Entwicklung und Testbetrieb einer Pilotanlage zur SO2-depolarisierten Elektrolyse in den Grillo-Werken Duisburg, Teilvorhaben: Engineering, Beschaffung und Inbetriebnahme einer Pilotanlage zur Schwefeldioxid depolarisierten Elektrolyse

Die SO2-depolarisierte Elektrolyse (SDE) ist ein vielversprechendes Wasserelektrolyse-Verfahren um aus einer SO2/H2O-Mischung Wasserstoff und Schwefelsäure zu erzeugen. Dieser Prozess ist thermodynamisch besonders effizient und ermöglicht die Erzeugung von Schwefelsäure, welche im Rahmen der Kreislaufwirtschaft auch direkt in einem Prozess zur Aufarbeitung zinkhaltiger Abfälle eingesetzt werden. Der Wasserstoff kann dann verwendet werden, um fossile Energieträger beim Schwefelsäurerecycling zu ersetzen. Im Rahmen des Projekts Sul4Fuel soll die innovative Technologie im industriellen Maßstab erprobt werden. Dazu ist eine Weiterentwicklung der an der finnischen Aalto-Universität im Technologiereifegrad (TRL) von 4-5 erprobten Technologie der SDE erforderlich. Die Umsetzung im Pilotmaßstab unter Erreichung von TRL 6-7 soll am Standort Duisburg der Grillo-Werke geschehen. Ziel des Teilvorhabens von Grillo ist es, eine SDE-Pilotanlage zu entwerfen, zu beschaffen und in Betrieb zu nehmen. Das Teilvorhaben von Grillo basiert auf den Ergebnissen der Teilvorhaben des DLR und HPs.

Lysimeterversuch

Versuchsfrage: Welche mittel- und langfristigen Auswirkungen ergeben sich bei der unterschiedlichen Fruchtfolge- und Bewirtschaftungssystemen in Bezug auf: a) Ertrag und Qualitaet des pflanzlichen Erntegutes? b) Verlagerung von Mineral- und Schadstoffen mit dem Sickerwasser? c) Wasser-, Naehrstoff- und Schadstoffhaushalt des Bodens? - Versuch in besonderer Anlage- 32 Lysimeter (monolithische Bodensaeulen 1,45 m3 Inhalt) und 2 Kieskontrollparzellen- 8 Bewirtschaftungssysteme mit jeweils unterschiedlicher Fruchtfolge, 4-fache Wiederholung.

Umwelt - und Fauna-Flora-Habitat-Verträglichkeit im Rahmen des Genehmigungsverfahrens nach Paragraph 7 Abs. 3 des Atomgesetzes zum Abbau des Versuchskernkraftwerks AVR in Jülich

Das Öko-Institut wurde vom Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen mit der Begutachtung der Umweltverträglichkeit und der Fauna-Flora-Habitat-Verträglichkeit für den Rückbau des Versuchskernkraftwerks AVR in Jülich beauftragt. Das Gutachten des Öko-Instituts soll der Genehmigungsbehörde gemäß Paragraph 1a AtVfV die Beurteilung ermöglichen, ob durch den Abbau des AVR bedeutsame Auswirkungen auf die Schutzgüter Menschen, Tiere, Pflanzen, Boden, Wasser, Luft, Klima, Landschaft, Kulturgüter und sonstige Sachgüter sowie Wechselwirkungen zwischen den vorgenannten Schutzgütern zu besorgen sind.

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