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.
Dieses Projekt untersucht die 16O-17O-18O and the H-D Isotopensysteme im Kristallwasser von Gips (CaS04-2H20) und Bassanit (CaS04-2H20). Ziel ist der prinzipielle Nachweis, ob es möglich ist aus der Isotopie des Kristallwassers atmosphärische Parameter, wie z.B. die Luftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt der Mineral(um)bildung, zu rekonstruieren.
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Quellen und Raten atmosphärischer Deposition, sowie die Art und Kinetik von Phasenübergängen. Nitrate und Sulfate sind Ziele für die Bestimmung ihrer Quellen und Ablagerungsraten. Die wasserhaltigen und wasserfreien Polymorphe von Calciumsulfat sind das Hauptziel, um Phasenbeziehungen (als Funktion der Temperatur und der Wassermobilität) und die Kinetik der Transformation (Lösung/Fällung, Phasentransformation) zu untersuchen. Oberflächenelemente und untiefe Bodenelemente (Polygone, Krusten, Knollen, Keile) deuten auf die weit verbreitete, klimabedingte Transformationen von Sulfaten hin, die es zu untersuchen gilt.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines geeigneten Baustoffs für die Erstellung von Dammbauwerken für Untertage-Deponien und Endlager im Salzgebirge unter besonderer Berücksichtigung der Langzeitsicherheit, Dehydratationsvorgänge und Migration von freigesetztem Kristallwasser sowie die Bereitstellung eines einsatzfähigen Verfahrens. Vor Durchführung eines Großversuchs wird die pneumatische Einbringbarkeit des Dammbaustoffes und die Eignung der Technologie im Technikumsmaßstab untersucht werden. Bei der Konzeption des Großversuches ist neben den logistischen und technologischen Fragestellungen auch die Instrumentierung und wissenschaftliche Aufnahme der Ergebnisse zu berücksichtigen. Weitere Arbeitspakete sind die Versuche unter Tage, die entsprechende Daten- und Ergebnisaufnahme sowie die Auswertung. Das Forschungsziel ist die Bereitstellung einer einsatzreifen Option zur Erstellung eines sicheren und langzeitstabilen Verschlusses von Einlagerungskammern und Strecken nach einer Verbringung von chemisch-toxischen oder radioaktiven Abfällen im Salinar.
Durch Kohlevergasung erzeugtes Kohlegas enthaelt den Schwefel hauptsaechlich als H2S (und etwas COS). Eine Heissentschwefelung des Gases ist bis auf kleinste Gehalte mit Kalk (CaO) moeglich, wobei sich (im Gegensatz zur Rauchgasentschwefelung, bei der sich Calciumsulfat CaSO4 bildet) Calciumsulfid CaS bildet. Dieses kann nach bisheriger Ansicht nicht deponiert werden. Man muss deshalb das CaS entweder zu CaO regenerieren oder zu umweltschaedlichem CaSO4 konvertieren. Gegenstand des Projektes ist es ua nach Wegen zu suchen, CaS in vertretbarer Zeit und ohne SO2-Abgabe zu CaSO4 zu oxidieren.
Eine Weiterentwicklung des DT-Moduls der Fa. Rochem fuer Druecke bis zu 200 bar ermoeglicht jetzt den Einsatz der Umkehrosmose bei Abwaessern, deren Aufbereitung bisher aufgrund zu hoher Salzgehalte anderen Verfahren, wie z.B. der Eindampfung, vorbehalten waren. Erste gemeinsam von der Fa. Rochem und dem Institut fuer Verfahrenstechnik, Aachen durchgefuehrte Versuche lassen erwarten, dass auch die Aufbereitung des stark salzhaltigen Abwassers der Deponie Halle-Lochau (Leitfaehigkeit 35-40 MS/cm) mittels Hochdruck-Umkehrosmose bei 200 bar moeglich ist. Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll die Einsatzfaehigkeit der Hochdruckumkehrosmose gezeigt werden, wodurch eine energetisch und kostenmaessig guenstige Aufbereitung des Sickerwassers der Deponie Halle-Lochau moeglich waere. Begleitend soll der Einfluss von Fremdsalzen auf die Loeslichkeit des Haertebildners Kalziumsulfat und die wirtschaftlich interessante Moeglichkeit der Konzentratreduktionsmittelfaellung untersucht werden.
Objective: The aims of the research are as follows: - to analyse the mineral components of cements before and after specific time-related hydration stages by x-ray diffractometry and infrared spectroscopy and develop a computer-aided routine anlaysis procedure taking account of the influence of the mineral content of mine dusts on the identification of cement components (interference); - to identify other possible hazardous substances in building materials used in mines, particularly heavy metals; - to undertake an analytical differentiation between genuine mine dusts and dusts which are not mine-specific, in order to facilitate the medical assessment of workplaces and make it possible to show mine dusts separately in epidemiological surveys. Significant here is the fact that the MAC commission is in the process of fixing an MAC value for cements, taking account of possible fibrogenity and damage to the entire respiratory system as a result of the high basicity of dusts. General Information: More and more frequent use is being made in deep mines of building materials which cause considerable changes in the composition of mine dusts. Whereas in the past building materials based on anhydrite and CaSO4 hemihydrates were predominant, cement is increasingly being added to materials, particularly as a result of rising rock temperatures, in order to improve construction and safety characteristics. More and more power station waste and other residues which may contain various harmful substances are also being used for building material production. As a result, all components used must henceforth be assessed separately. Up to now there has been no possibility of analysing, in particular, the cement dust components in airborne dust samples. Such dusts have hitherto been assessed exclusively by taking account of quartz, a method which does not fully reflect the potential hazard. A differentiated assessment of the various harmful components thus seems to be a matter of some urgency. Special difficulties arise because of the different hydration stages, which are time-related (minutes, hours, days), i.e. all calcium silicates take in humidity and are transformed into hydrates - a permanent change in composition. The fastest to react are tricalcium aluminates (C3A) and tricalcium silicates (C3S). In the final stage ettringite, a trisulphate, is even partly transformed into gypsum. Hydration also leads to structural changes, for example long-fibre calcium silicate hydrate (CSH) is transformed into the short-fibre type. These changes occur at a pH-value of more than 12, and it is necessary to establish whether there are any significant differences when the pH-value is down in the slightly acidic range, in order to know how material which has not yet gone through all hydration stages might react in the lung area. The plan of work is as follows: - Analysis of cement components at various hydration stages by x-ray diffractometry and infrared spectroscopy, ...
Ausgangssituation: Die Anaerobtechnik insbesondere bei der Behandlung von hoeher belasteten Teilstroemen - hat sich noch nicht in dem Umfang durchgesetzt, wie es aufgrund der Vorteile des Verfahrens zu erwarten gewesen waere. Dies ist auf die unzureichenden Kenntnisse ueber den Einfluss der Abwasserzusammensetzung auf die anaeroben Stoffwechselprozesse (hemmende oder toxische Wirkung) zurueckzufuehren. Die Abwaesser fallen je nach Produktionsart und Systemort mit unterschiedlichen Frachten und Abwasserinhaltsstoffen (z.B. Sulfat, Calcium, Fettsaeuren usw.) an. Eine systematische Erfassung der in Frage kommenden Teilstroeme bei der Papierproduktion und der Randbedingungen fuer die jeweiligen anaeroben Verfahrenstechniken ist bislang nicht vorhanden. Forschungsziel: Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Erkenntnisse ueber die Abwassereigenschaften der fuer die anaerobe Behandlung in Frage kommenden Teilstroeme der Papierindustrie zu erlangen und Richtlinien fuer den Einsatz der verschiedenen anaeroben Verfahrenstechniken festzulegen. Notwendige Vorbehandlungsmassnahmen (Elimination hemmender Substanzen) oder auch erforderliche Nachbehandlungsmassnahmen (z.B. Filtration) sollen dargestellt werden. Anhand dieser abgesicherten Informationen soll eine Anwendungsmatrix erstellt werden. Zur Pruefung der anaeroben Abbaubarkeit soll eine Standardmethode entwickelt werden. Die Moeglichkeiten und die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Anaerobverfahren - insbesondere fuer eine Wiederverwendung des gereinigten Wassers - sollen aufgezeigt werden. Loesungsweg: Die Untersuchungen werden in Produktionen, die Altpapier bzw. Altpapier und Holzstoff als Faserstoff verwenden, durchgefuehrt. Die bisherigen Erfahrungen mit der Anaerobtechnologie in der Papierindustrie werden erfasst und ausgewertet. An bestehenden Betriebsanlagen werden die Einfluesse des Produktionsprozesses (Altpapiereinsatz, Aufbereitungsverfahren, Faserstoffgewinnung, Hilfsmitteleinsatz), der spezifischen Abwassereigenschaften und von Stoerfaktoren (Hemmung, Toxizitaet, Stossbelastung, Sortenwechsel) auf die Anlagen untersucht. Es wird eine in der Praxis anwendbare Standardmethode (Batchtest) entwickelt, die eine Ueberpruefung der aneroben Abbaubarkeit unter vergleichbaren Bedingungen ermoeglicht. Im Labormassstab werden kontinuierliche Anaerobversuche mit unterschiedlichen Kreislaufwaessern und Abwasserteilstroemen durchgefuehrt. Dabei werden die anaerob biologische Abbaubarkeit untersucht und die hemmenden Einfluesse durch Abwasserinhaltsstoffe geprueft. Informationen, die ueber die jeweils eingesetzten Rohstoffe und Hilfsmittel zur Verfuegung stehen, werden genutzt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden die Anaerobverfahren auf ihre Eignung, unter Abschaetzung der Wirtschaftlichkeit, beurteilt und Randbedingungen fuer den Einsatz der einzelnen anaeroben Verfahrentechniken in Abhaengigkeit von den spezifischen Produktionswaessern festgelegt.
Es wurde die Eignung von Spuelversatzmaterial aus bergbaueigenen Rueckstaenden der Kalirohsalzverarbeitung hinsichtlich der Verwendung als Verschlussmaterial in Untertagedeponien im Salinar untersucht, um Deponieeinlagerungsbereiche durch Streckenverschluesse langzeitstabil zu verschliessen und den Barrierebereich um diese Bereiche gebirgsmechanisch zu stabilisieren. Bei den Untersuchungen erwies sich matrixgestuetztes Spuelversatzmaterial aufgrund seiner Druckfestigkeit von groesser 40 MPa, seiner Permeabilitaet von kleiner 10 hoch minus 18 m2, seines Mineralbestandes von groesser 90 Prozent an NaCI und CaSO4 und seines dem Steinsalz identischen Verformungsverhaltens unter Gebirgsdruck als geeignet. Wesentliches Merkmal fuer die Eignung ist eine Rohdichte des Materials von groesser 2,1 g/cm3 und ein ausreichender Matrixanteil zur Verhinderung eines korngestuetzten Gefueges. Das Material liegt als anthropogenes Analogon mit einem Alter von groesser 70 Jahren in den ehemaligen Gruben des Kalisuedharzrevieres vor.
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