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Deammonifikation in Biofilmen zur biologischen Abwasserreinigung

Der neue biologische Prozess der Deammonifikation soll in seiner verfahrenstechnischen Umsetzung zur Reinigung hoch stickstoffbelasteter Abwässer mit niedrigem C:N-Verhältnis grundlegend untersucht werden. Durch die gezielte Kombination von aerober Nitritation und anaerober Ammoniumoxidation in einem Biofilm ist eine vollständige, rein autotrophe N-Elimination aus problematischen Abwässern in einem Verfahrensschritt möglich. An einer Versuchsanlage nach dem Moving-bed Verfahren sollen Einflussfaktoren definiert werden, die sich auf Entwicklung und Umsatzleistungen eines solchen Biofilms auswirken. Für eine genaue Charakterisierung der Prozesse innerhalb des Biofilms und des Zusammenhangs zwischen Biofilmstruktur und -funktion sollen neue in situ-Techniken mit erprobten Methoden verknüpft werden. Selektive Hemmstoffe und 15N-Tracer zur Bilanzierung der Umsetzungen, fluoreszente in situ-Hybridisierung (FISH) mit konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) zur Identifizierung und Lokalisierung der Organismen und konfokale Ramanmikroskopie zur nichtinvasiven Messung der Stickstoffprofile in verschiedenen Biofilmtiefen. Neben der Klärung des Zusammenwirkens verschiedener Organismengruppen können die Umsatzleistungen in Abhängigkeit praxisrelevanter Betriebsparameter beschrieben und Steuerungsmöglichkeiten für den Prozess abgeleitet werden.

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.3: Entwicklung der biotechnologischen Filterkomponenten und der mikrobiellen Herstellungsprozesse der Enzyme

Qualitätsverbesserung von Rezyklaten aus flexiblen Verpackungsabfällen, Teilprojekt: Entwicklung eines Prototypen zur Durchführung der Waschtechnologie

Sanierung des ehemaligen Gaswerkstandortes Schillerplatz, Bad Hersfeld

Durch den Bau eines Regenueberlaufbeckens sind zum Teil erhebliche Belastungen an gaswerkspezifischen Schadstoffen (PAK, Cyanide, Phenole) im Erdreich des ehemaligen Gaswerkstandortes festgestellt worden. Der Bau mehrerer Grundwassermessstellen ergab ebenfalls eine Belastung des Grundwassers, deren Ausdehnung durch einen Dauerpumpversuch ermittelt werden soll. Durch weitere Sondierungsuntersuchungen soll die genaue Ausdehnung der Schadensbereiche erkundet und ein Sanierungsplan erarbeitet werden. Ca. 10000 t. des durch die Baumassnahmen angefallenen verunreinigten Bodenaushubes werden durch ein thermisches Reinigungsverfahren saniert und einer Verwertung zugefuehrt. Abfallrechtliche Genehmigungsverfahren zur Entsorgung und Verwertung des Bodenaushubes bzw. Finanzierung des Gesamtprojektes wurden eingeleitet.

Biologische Behandlung von Metallspaenen und -schlaemmen, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind

Bei der Fertigung von Autoteilen im Mercedes Benz Werk fallen Metallspaene und Metallschlaemme an, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind. Im Arbeitsbereich Abfallwirtschaft sollen Untersuchungen zur biologischen Reinigung dieser Problemstoffe durchgefuehrt werden. Zeitgleich werden Reaktoren zur Behandlung dieser Problemstoffe konzipiert und angefertigt. Wegen der meist nicht festen Konsistenz, des zumeist hohen Fremdstoffgehaltes und der unterschiedlichen und oft problematischen Zusammensetzung ist die Verwertung oder Entsorgung der oelhaltigen Spaene und Schlaemme schwierig und kostspielig. Eine Moeglichkeit, einen Teil der Verunreinigung abzutrennen, ist das Zentrifugieren der Problemstoffe. Dabei kann ein Teil der Kuehlschmierstoffe (KSS) zurueckgewonnen werden, und der Transport der Abfallstoffe wird vereinfacht. Ausserdem ist eine thermische Entfeuchtung bzw. Wiederverwertung moeglich. Bei diesen Verfahren fuehrt die meist unvollstaendige Verbrennung zu Problemen in der Abluft und zur Zerstoerung von Elektrofiltern durch Glimmbraende. Eine Abgasnachverbrennung koennte hier die Probleme minimieren. Mit Wasch- und Extraktionsverfahren, bei denen mit Waschwasser und Tensiden gearbeitet wird, ist ebenfalls eine Trennung moeglich. Von Huettenwerken werden nur Metallspaene angenommen, wenn diese eine trocknende Vorbehandlung, mindestens in Form eines Zentrifugierens, erfahren haben. Ordnungsgemaess aufbereitete, fuer die schmelztechnische Verarbeitung vorgesehene Spaene sollten Restfeuchten von kleiner 0,3 Prozent aufweisen. Ein Recycling ohne vorherige Reinigung ist daher nicht moeglich. Erste Voruntersuchungen zur biologischen Reinigung der oelhaltigen Schlaemme bzw. Spaene haben gezeigt, dass die Verunreinigungen verringert werden koennen. Bei diesen anaeroben Versuchen wurde den oelhaltigen Abfallstoffen anaerobes organisches Material zum Animpfen zugegeben. Weitere Versuche mit unterschiedlichen Zuschlagsstoffen und veraenderten Milieubedingungen werden folgen.

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.7: Entwicklung von Adhäsionsvermittlerpeptiden mit Enzymfunktionalität zur Elimination von gelösten Stoffen

Der Unfall von Fukushima

Der Unfall von Fukushima Ein starkes Erdbeben mit nachfolgendem Tsunami führte im März 2011 zu großen Schäden im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi in Japan. In der Folge wurden radioaktive Substanzen freigesetzt. Ungefähr 120.000 Menschen in einem Radius von bis zu 40 Kilometern um das Kernkraftwerk wurden vorbeugend oder aufgrund der hohen Strahlung evakuiert. Kernkraftwerk Fukushima Daiichi Quelle: Taro Hama @ e-kamakura/Moment/Getty Images Am 11. März 2011 um 14:46 Uhr Ortszeit erschütterte ein Erdbeben der Stärke 9,0 (Richterskala) den Norden der japanischen Hauptinsel Honshu. Wenig später erreichte ein Tsunami die nördliche Ostküste der Insel, der katastrophale Auswirkungen für die Menschen der Region hatte. Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi Durch das Erdbeben wurde das Kernkraftwerk Fukushima Daiichi vom öffentlichen Stromnetz getrennt. Die nukleare Kettenreaktion in den zu diesem Zeitpunkt betriebenen Reaktorblöcken 1 bis 3 wurde durch Schnellabschaltung gestoppt. Durch den auf das Erdbeben folgenden Tsunami fiel in den Blöcken 1 bis 4 zusätzlich die Notstromversorgung langfristig aus. Somit fehlte diesen Blöcken die Energieversorgung für die Kühlung der Brennelemente in den Reaktorkernen und den Brennelement -Lagerbecken, die auch nach der Reaktorschnellabschaltung erforderlich ist. In den Blöcken 5 und 6 fielen ebenfalls große Teile der Notstromversorgung aus. Ein verbleibender, einsatzfähiger Notstromdiesel wurde für die Blöcke 5 und 6 wechselseitig benutzt. Schwere Kernschäden in diesen Blöcken konnten hierdurch vermieden werden. In den Blöcken 1, 2 und 3 des Kernkraftwerks kam es zum Ausfall der Kernkühlung sowie der Kühlung der Brennelement -Lagerbecken. Dies führte zur Überhitzung der Reaktorkerne und in der Folge zum Schmelzen von Kernmaterial. Über den Unfallhergang und langfristige Planungen zum Rückbau der Anlage informiert das Bundesamt für Sicherheit in der nuklearen Entsorgung ( BASE ) auf seiner Webseite. Freisetzung von Radioaktivität in die Umwelt Aufgrund des Unfalls kam es zur erheblichen Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Umwelt . Dies führte auch zur Einstufung des Unfalls im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi in die Stufe 7 "Katastrophaler Unfall" in der internationalen Meldeskala INES (International Nuclear and Radiological Event Scale). Besonders relevant für die radioaktive Kontamination der Umwelt (und des Menschen) nach dem Unfall in Fukushima waren Radionuklide der Elemente Jod-131, Tellur-132, und Cäsium-134/137. Jod-131 hat eine Halbwertszeit von etwa 8 Tagen (das heißt: nach 8 Tagen ist die Hälfte des Jod-131 zerfallen). Tellur-132 besitzt eine Halbwertszeit von nur drei Tagen, bei seinem Zerfall entsteht radioaktives Jod-132. Jod-132 hat eine Halbwertszeit von etwa 2 Stunden. Dadurch ist radioaktives Jod praktisch nach drei Monaten aus der Umwelt verschwunden. So war es auch in Fukushima. Cäsium-137 hat eine Halbwertzeit von rund 30 Jahren und kontaminiert die Umwelt somit langfristig. Cäsium-134 wurde bei dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi in ungefähr gleicher Menge wie Cäsium-137 freigesetzt, zerfällt aber aufgrund seiner Halbwertszeit von zwei Jahren schneller. Heute ist vor allem noch Cäsium-137 für die erhöhte Strahlung im Gebiet um das Kernkraftwerk Fukushima verantwortlich. Um die weitere Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Atmosphäre zu vermeiden, werden Stabilisierungsmaßnahmen im Innern der Reaktoren vorgenommen, die zerstörten Reaktorgebäude abgedeckt und die Brennelemente der Blöcke 1 bis 4 entfernt. Neben der Freisetzung in die Atmosphäre kam es zur Freisetzung von radioaktiven Stoffen (vor allem von Jod-131, Cäsium-134, Cäsium-137 und Strontium-90) in Wasser – hauptsächlich als Kontamination des zur Notkühlung eingespeisten Wassers. Große Mengen kontaminierten Wassers haben sich über Leckagen der Sicherheitsbehälter in den Gebäuden angesammelt. Im März/April 2011 kam es zum Ausfluss von stark kontaminiertem Wasser ins Meer. Auch heute noch dringt Wasser – hauptsächlich Grundwasser - von außen in die Gebäude ein. Der Zufluss von Grundwasser in die Gebäude konnte inzwischen erheblich reduziert werden. Zudem ist eine Reinigungsanlage für das kontaminierte Wasser, das aus dem Gebäude wieder austritt, in Betrieb. Damit kann beispielsweise radioaktives Cäsium (und alle anderen Radionuklide außer Tritium ) fast vollständig herausgefiltert werden. Das im Kühlwasser enthaltene Radionuklid Tritium lässt sich nicht mit den üblichen Reinigungsmethoden herausfiltern. (Mehr dazu: Fukushima – Zehn Jahre nach dem Reaktorunfall ( GRS )). Wasser, das nach der Behandlung nicht wieder zur Kühlung in die Reaktoren eingespeist wird, wird daher auf dem Anlagengelände in verschiedenen Behältern zwischengelagert. Teile des gereinigten Wassers dürfen inzwischen auch ins Meer abgeleitet werden . Der Bericht des BfS " Die Katastrophe im Kernkraftwerk Fukushima nach dem Seebeben vom 11. März 2011 " gibt genaue Auskunft über den Unfallablauf und die radiologischen Konsequenzen. Frühe Schutzmaßnahmen Um gesundheitliche Folgen des Unfalls von Fukushima durch interne (Einatmen von radioaktiven Stoffen aus der Luft und Aufnahme über die Nahrung) und externe (in der Luft befindliche radioaktive Stoffe und auf dem Boden deponierte Radionuklide ) Strahlenbelastung für die Menschen zu minimieren, wurden nach dem Reaktorunfall im März 2011 ungefähr 120.000 Menschen in einem Radius von bis zu 40 Kilometern um das Kernkraftwerk Fukushima Daiichi vorbeugend oder aufgrund der hohen Strahlung evakuiert. Wer evakuiert wurde, wurde auf äußere Strahlenbelastung untersucht, um gegebenenfalls zum Beispiel kontaminierte Kleidungsstücke erkennen und entsorgen zu können. Zunächst wurde der 2-Kilometer-Umkreis (11. März, 20:50 Uhr), dann der 10-Kilometer-Umkreis (12. März, 5:00 bis 17:00 Uhr) und schließlich der 20-Kilometer-Umkreis um den Reaktor (12. März, 18:25 Uhr) evakuiert. In einem Umkreis bis 30 Kilometer wurde die Bevölkerung aufgefordert, in Gebäuden zu bleiben (15. März, 11:00 Uhr). Von April bis Juni 2011 wurden auch Regionen außerhalb des 20-Kilometer-Umkreises evakuiert, in denen Dosen von mehr als 20 Millisievert pro Jahr zu erwarten gewesen wären. (Zum Vergleich : die jährliche natürliche Strahlenexposition in Deutschland beträgt etwa 2-3 Millisievert .) Die Größe des ursprünglichen Evakuierungsgebiets verringert sich seither durch intensive Dekontaminationsmaßnahmen . Um die Bevölkerung vor der Aufnahme radioaktiver Stoffe mit der Nahrung zu schützen, verboten die Behörden in Japan den Verkauf radioaktiv kontaminierter Lebensmittel; auch selbst erzeugte Lebensmittel aus belasteten Regionen sollten nicht verzehrt werden. Heute sind fast keine Nahrungsmittel in Japan mehr radioaktiv belastet , nur sehr wenige Proben von Wildschweinen, Wildpilzen und Süßwasserfischen überschreiten die Grenzwerte. Medien zum Thema Mehr aus der Mediathek Wie funktioniert Notfallschutz? Welche Szenarien gibt es für den radiologischen Notfall ? Wer macht im Ernstfall was? Das BfS klärt auf - in Videos, Grafiken und Broschüren. Stand: 04.12.2025

Energieeffiziente Abwasserbehandlung

Kläranlagen sind energetische Großverbraucher. Sie sollen nach Vorgabe der Abwasserverordnung so errichtet, betrieben und benutzt werden, dass eine energieeffiziente Betriebsweise ermöglicht wird. Das bei der Abwasserbeseitigung vorhandene Einsparpotenzial soll genutzt werden, soweit dies technisch möglich und wirtschaftlich vertretbar ist. Der Stromverbrauch von Kläranlagen ist abhängig vom eingesetzten Reinigungsverfahren, aber auch von den örtlichen Randbedingungen wie etwa unterschiedliche Gefälle im Einzugsgebiet und damit Energiebedarf bei Pumpen. Kleine Kläranlagen haben außerdem in der Regel einen spezifisch höheren Energiebedarf als große. Der größte Anteil der verbrauchten Energie kommt in der biologischen Behandlung zur Belüftung der Becken zum Einsatz. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auf der Seite www.wasser.rlp-umwelt.de

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.

Entfernung von toxischen Schwermetallen aus industriellen Abwässern unter Verwendung immobilisierter Makroalgenbiomasse

Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, ein wirtschaftlich einsetzbares Verfahren zur Schwermetallentfernung auf der Grundlage von Algenbiomasse zu entwickeln. Die Grundlage für die Antragstellung bilden die Ergebnisse, die zur Abtrennung von Schwermetallen aus der wässrigen Phase im Sonderforschungsbereich 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 'Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer' an der Technischen Universität Berlin in der 3. und 4. Förderphase von 1997 bis 2001 unter Verwendung von Mikroalgenbiomasse erreicht wurden. Mit dem Forschungsvorhaben soll versucht werden, dem Problem der Bereitstellung preiswerter Biomasse näher zu kommen. Hierzu können marine Makroalgen, die aus dem Meer gewonnen werden oder die bereits zur Wertstoffgewinnung verwendet werden, dienen. Bisher sind in den Teilprojekten F2 und F3 des Sonderforschungsbereichs 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 30 verschiedene Mikroalgen aus unterschiedlichen Bezugsquellen eingesetzt worden. Der gegenwärtige Stand der Untersuchungen im Hinblick auf Aufnahmekapazität und -geschwindigkeit der Schadstoffe lässt Rückschlüsse auf eine erfolgversprechende technische Anwendungsmöglichkeit zu. Voraussetzung dafür ist die Lösung des Problems des durch die Kultivierungsbedingungen für die Mikroalgen noch zu hohen Preises für die Biomasse. Zeigen Makroalgen im Vergleich zu den Mikroalgen ähnliche positive Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit (Kapazität, Selektivität) für Schwermetallionen, so könnten Immobilisate auf der Basis von Makroalgenbiomasse eine Alternative darstellen. Neben den bereits im Sonderforschungsbereich 193 eingesetzten Metallen Blei, Nickel, Cadmium, Zink und Kupfer ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf weitere Metalle geplant, die als Kontaminationen in der Abwasseraufbereitung unterschiedlicher Herkunftsquellen eine wichtige Rolle spielen. Vorgesehen ist eine Erweiterung auf die Metalle Chrom (Cr+3) und Arsen (As). Der Schwerpunkt der Untersuchungen sollte auf industriell nutzbaren preiswerten Makroalgen liegen, die in großer Menge als Biomassenquelle vorhanden sind und leicht beschafft werden können.

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