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Durchlässigkeits- und Fluxmessungen in porösen Aquifern

Die Kenntnis von hydraulischen Durchlässigkeiten wie auch von Wasser- und Verunreinigungsfluxen in porösen Grundwasserleitern ist von großer Bedeutung in vielen hydrogeologischen Belangen wie z.B. Beregnung, Versickerung, quantitative und qualitative Wasserwirtschaft, Risikoabschätzung bei Verunreinigungen, usw. Derzeit ist keine theoretisch gut fundierte Methode zur Messung horizontaler und vertikaler Durchlässigkeiten in der gesättigten Zone verfügbar und Methoden zur Messung von gesättigten Durchlässigkeiten in der ungesättigten Zone sind beschränkt, zeitaufwendig und fallweise unzuverlässig. Außerdem ist gegenwärtig keine Methode zur direkten Messung vertikaler Wasser- und Verunreinigunsfluxe in porösen Grundwasserleitern oder am Übergang zwischen Grund- und Oberflächengewässern bekannt. Das dargelegte Projekt basiert auf der Entwicklung einer exakten Lösung des Strömungsfeldes für das Ein- oder Auspumpen von Wasser durch eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Filterabschnitten entlang eines ansonsten undurchlässigen Filterrohres bei verschiedenen Randbedingungen. Diese Lösung erlaubt die Ermittlung von Formfaktoren der Strömungsfelder, die zur Berechnung hydraulischer Durchlässigkeiten aus Einpressversuchen nötig sind. Die derzeit angewendeten Formeln können mit der genauen Lösung verglichen und der Einfluss anisotroper Durchlässigkeiten kann miteinbezogen werden. Eine doppelfiltrige Rammsonde wird zur bohrlochfreien Messung horizontaler und vertikaler Durchlässigkeiten in verschiedenen Tiefen unter dem Grundwasserspiegel vogeschlagen. Der Test besteht aus zwei Teilen: (1) Einpressen durch beide Filterabschnitte und (2) Zirkulation zwischen den Filtern. Die gleiche Sondenkonfiguration wird für die direkte und gleichzeitige Messung lokaler, kumulativer, vertikaler Wasser- und Verunreinigungsfluxe nach dem passiven Fluxmeter-Prinzip vorgeschlagen. Ohne zu pumpen werden die beiden Filterabschnitte hiebei durch eine mit Tracern geladene Filtersäule hydraulisch verbunden. Der vertikale Gradient im Testbereich treibt einen Fluss durch den Filter, der kontinuierlich Tracer auswäscht und Verunreinigungen im Filter hinterlässt. Aus der Analyse des Filtermaterials zur Bestimmung der Tracer- und Verunreinigungsmengen nach dem Test werden mit Kenntnis des Strömungsfeldes um die Sonde die Wasser- und Verunreinigungsfluxe bestimmt. Eine kegelförmige, doppelfiltrige Rammsonde wird weiters vorgeschlagen, um gesättigte Durchlässigkeiten sowohl über als auch unter dem Grundwasserspiegel direkt messen zu können. Die Methode basiert auf stationärer, gesättigt/ungesättigt gekoppelter Strömung aus kugelförmigen Hohlräumen. Die Möglichkeit einer transienten einfiltrigen Methode und einer Methode zur Messung anisotroper Durchlässigkeiten wird beurteilt. Die vorgeschlagenen theoretischen Konzepte werden ausgearbeitet und anhand von Laborversuchen überprüft.

Neues Tool identifiziert Gewässer mit erhöhtem Abwasserrisiko

<p> <p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in Gewässer eingeleitet. Die damit verbundenen Einträge von Chemikalien und Nährstoffen beeinträchtigen die Wasserqualität. Ein neues interaktives Werkzeug verknüpft Daten zu Abwasserbehandlung und Gewässerschutz. So können bundesweit Gewässer mit erhöhten Belastungen identifiziert werden.</p> </p><p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in Gewässer eingeleitet. Die damit verbundenen Einträge von Chemikalien und Nährstoffen beeinträchtigen die Wasserqualität. Ein neues interaktives Werkzeug verknüpft Daten zu Abwasserbehandlung und Gewässerschutz. So können bundesweit Gewässer mit erhöhten Belastungen identifiziert werden.</p><p> <p><strong>Kläranlagen schützen die Gewässer</strong></p> <p>In Deutschland werden jährlich rund 8,3 Mrd. Kubikmeter kommunales Abwasser behandelt und in die Gewässer eingeleitet. Kommunale Kläranlagen leisten „End of Pipe“ einen unverzichtbaren Beitrag zum Schutz unserer Gewässer. Sie halten viele Chemikalien aus Haushalten, Industrie und Gewerbe mit gutem Wirkungsgrad zurück.&nbsp;</p> <p>Das behandelte Abwasser enthält jedoch&nbsp;nach wie vor ein breites Spektrum an Chemikalien, die ein Risiko für die Gewässer, ihre Lebensgemeinschaften und mit Blick auf die Trinkwassergewinnung auch für die menschliche Gesundheit bergen.</p> <p><strong>Erhöhtes Risiko durch Trockenheit</strong></p> <p>Der Anteil von behandeltem kommunalen Abwasser in Gewässern ist regional sehr unterschiedlich. In Gewässern mit geringem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/abfluss">Abfluss</a> oder in Regionen mit hoher Einwohnerdichte kann der Anteil von behandeltem Abwasser hoch sein. Hinzu kommt, dass zunehmende und länger anhaltende Trockenperioden bereits jetzt zu häufigeren und extremeren Niedrigwassersituationen in den Gewässern führen. Bei nahezu gleichbleibendem Zufluss aus kommunalen Kläranlagen steigt so der Anteil von behandeltem Abwasser in den Gewässern und damit auch das Risiko für höhere stoffliche Belastungen mit den entsprechenden Folgen für die Wasserqualität und die Lebensgemeinschaften.</p> <p><strong>Interaktives Werkzeug verbindet Emissionen und Immissionen</strong></p> <p>Um dieses Risiko bundesweit besser abschätzen zu können, wurde ein interaktives Werkzeug (<a href="https://stoffeintraege-more.de/klarwasser/">Abwasserbehandlung</a>) entwickelt. Es verknüpft Informationen zu Emissionen aus kommunalen Kläranlagen (den Chemikalien, die in Gewässer eingeleitet werden), und Immissionen (den Chemikalien, die tatsächlich in den Gewässern nachweisbar sind). Das Werkzeug ist öffentlich zugänglich. Es ist auch als Verlinkung über die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Themenseite <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/fluesse/nutzung-belastungen/gewaesserschutz-benoetigt-effiziente">Gewässerschutz benötigt effiziente Abwasserbehandlung</a>&nbsp; erreichbar.&nbsp;</p> <p>Das Werkzeug bietet statische Informationen zum kommunalen Abwasseranteil in Gewässern, zu Verdünnungsverhältnissen der Kläranlageneinleitungen und Angaben zu kommunalen Kläranlagen, die im Kontext der neuen EU-Kommunalabwasserrichtlinie (2024/3019)&nbsp; beispielsweise nach Artikel 8(1) mit einer gezielten Mikroschadstoffeliminierung (4. Reinigungsstufe) ausgestattet werden müssen.&nbsp;</p> <p>Mit einem ergänzenden Simulationsmodul können für ein ausgewähltes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/einzugsgebiet">Einzugsgebiet</a> eines Gewässerabschnitts oder für eine Kläranlage die Auswirkungen sich ändernder Abflussverhältnisse simuliert werden.&nbsp;</p> <p><strong>Bedeutung für die Wasserwiederverwendung</strong></p> <p>Die Kenntnisse zum Abwasseranteil in Gewässern sind auch im Kontext der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/wasser-bewirtschaften/wasserwiederverwendung">Wasserwiederverwendung</a>&nbsp;relevant. Sie helfen abzuschätzen, inwiefern sich saisonale Einleitungsreduzierungen des behandelten Abwassers auf den Abfluss des Gewässerabschnitts und dessen Ökologie auswirken.&nbsp;</p> <p>Diese Informationen verbessern die Einschätzung von Risiken, insbesondere bei der Trinkwassergewinnung über Uferfiltration oder der Entnahme von Bewässerungswasser (indirekte Wasserwiederverwendung).</p> <p>Das Werkzeug wird fortgeschrieben. Die aktuellen Inhalte sind ein erster Entwicklungsschritt. So konnten beispielsweise Abwassereinleitungen in ausländischen Teileinzugsgebieten bei der Ableitung des Anteils behandelten Abwassers bisher nicht berücksichtigt werden.&nbsp;</p> </p><p>Informationen für...</p>

Prozesswasserrecycling - innovative Prozesswasseraufbereitungsanlage

Das mittelständische Logistikunternehmen Neumann Transporte und Sandgruben GmbH & Co. KG gehört zur Neumann Gruppe GmbH mit Sitz in Burg und ist als Dienstleister in der Entsorgungs- und Recyclingwirtschaft tätig. In Reesen (Sachsen-Anhalt) gibt es eine Schlackenassaufbereitungsanlage, in der die Asche aus Müllverbrennungsanlagen einen Nassaufbereitungsprozess durchläuft. Die Schlackenassaufbereitung ist ein sehr wasserintensiver Prozess, bei dem Abwässer mit hohen Salzfrachten entstehen. Bisher werden die prozessbedingten Abwässer aufwändig aufbereitet, per Straßentransport in eine Industriekläranlage befördert und entsorgt. Für den Aufbereitungsprozess der Schlacke werden Prozessfrischwassermengen benötigt, die aktuell dem Grundwasserreservoir entnommen werden. Um den Transportaufwand für die Abwässer zu vermeiden und die Grundwasserentnahme zu minimieren, plant das Unternehmen mittels innovativer Abwasseraufbereitung (Umkehrosmose) einen nahezu geschlossenen Stoffkreislauf zu schaffen. Gleichzeitig verbessert sich damit auch die Qualität des mineralischen Rückstandes, so dass von einer besseren Verwertbarkeit auszugehen ist. Das in der Umkehrosmose entstehende Konzentrat (Permeat) soll in einer Vakuumverdampfungsanlage am Standort des Müllheizkraftwerks Rothensee behandelt werden. Gleichzeitig können Synergien am Standort der Abfallverbrennungsanlage genutzt werden, wie bspw. die Abwärme aus der Kraft-Wärme-Kopplung, das nahezu ammoniakfreien Destillats der Verdampferanlage für technische Zwecke und das Permeat der Umkehrosmose als Kühlwassernachspeisung für den Kühlturm. Die Innovation des neuen Verfahrens besteht darin, dass mittels Kombination und Weiterentwicklung bereits bestehender Recyclingverfahren erstmalig Prozesswasser aus der Schlackeaufbereitung behandelt und der Stoffkreislauf nahezu geschlossen werden kann. Insgesamt kann der Einsatz von Frischwasser nahezu vollständig ersetzt und weitgehend auf Grundwasserentnahmen verzichtet werden. Zusätzlich können Lärmemissionen, Energieverbrauch und Deponievolumen reduziert werden. Im Übrigen können mit der Umsetzung des Projekts jährlich 1.728 Tonnen CO2-Äquivalente, also etwa 86 Prozent, eingespart werden.

Einfluss des organischen Materials auf Transformationsprozesse

Oxidationsverfahren werden seit Jahrzenten in der Wasseraufbereitung z.B. zur Desinfektion eingesetzt. In den letzten Jahren wird zudem Ozon als mögliche Aufbereitungsstufe für den Abbau von Schadstoffen in der Abwasseraufbereitung diskutiert und z. T. eingesetzt. Da Schadstoffe in der Regel nicht mineralisiert werden, kommt es zur Bildung einer Vielzahl von Transformationsprodukten, die in manchen Fällen eine größere toxische Wirkung haben können als ihre Ausgangssubstanzen. Diese Transformationsprozesse sind sehr komplex und wurden in den letzten Jahren intensiv in definierten Reinstwassersystemen untersucht. Hauptbestandteile der Wassermatrix wie z. B. organisches Material können jedoch ebenfalls in die Reaktionen eingreifen und ggf. die Bildung von Tranformationsprodukten beeinflussen. Dies ist möglich, da die Komplexen Transformationsprozesse häufig über die Bildung reaktiver Zwischenstufen geschieht. Das sind Übergangsprodukte wie N-zentrierte Radikale (Aminylradikale), die z.B. bei der Ozonung gebildet werden können. Die Reaktion dieser Radiale ist jedoch bisher kaum untersucht, so dass es schwer ist Transformationsreaktionen in Realsystemen vorherzusagen. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit dem Einfluss von Matrixkomponenten auf Transformationsprozesse. Dabei sollen die Reaktionen reaktiver Zwischenstufen mit Modelverbindungen untersucht werden, die bestimmte funktionelle Gruppen des organischen Materials repräsentieren, wie z.B. phenolische Verbindungen. Im weiteren Projektverlauf soll der Einfluss komplexerer Substanzen wie Huminsäuren untersucht werden. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen Transformationsprozesse in realen Systemen besser zu verstehen und somit die Vorhersage von ggf. problematischen Transformationsprodukten zu erleichtern.

LeGeMa - Legionellen-Genotyp-Map

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.

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.1: Optimierung des Adsorbermaterials für die Beschichtung mit Enzymen

Nachhaltige Reinigung: Regenerationslauge wiederverwenden

Wassersparmassnahmen, Regen- und Grauwassernutzung

Es koennen zu Wassersparmassnahmen in Haushalten, Planungen von Anlagen zur Regenwasser- und Grauwasserreinigung und -nutzung sowie zu Planungen von Regenwasserversicherungen Kostenvergleichsrechnungen durchgefuehrt werden und zwar fuer zentrale und dezentrale Abwasserreinigungsmassnahmen sowie fuer Planungen von einfachen Klaeranlagen im laendlichen Raum (Abwasserteiche, Pflanzenklaeranlagen).

Oekologisches Wohngebiet Heerdt

Das OEKOTOP HEERDT ist ein beispielhaftes Modell fuer zukuenftiges staedtisches Leben. Wir schaffen ein ganzheitliches oekologisches System, das moeglichst autonom sein soll. Sonne und Wind versorgen uns mit Energie, Abwaesser werden durch Wurzelraumentsorgung geklaert, Grauwasser wird wiederverwendet, Biogaerten und Permakulturpark liefern gesundes Obst und Gemuese zur Selbstversorgung, naturnah gehaltene Freiraeume schaffen Lebensbereiche fuer bedrohte Pflanzen und Tiere. Wohnen, Arbeiten und Erholen sind nicht mehr getrennt. Wir schaffen neue oekologisch orientierte Arbeitsplaetze. Wir entwickeln soziale Wohnkonzepte mit vielfaeltigen Nutzungsmoeglichkeiten fuer alle Altersgruppen. Die natuerlichen Freiraeume dienen als Naherholungsgebiete und Spielbereiche. Intensive oekopaedagogische Arbeit unterstuetzt die Entwicklung des Systems. Wir arbeiten mit aehnlichen Projekten ueberregional zusammen. Wir setzen das Konzept gemeinsam mit Fachleuten in prozesshafter Planung um und realisieren es moeglichst weitgehend in Selbsthilfe. Die sozialoekologische Tradition wird weiter verfolgt (Organisation der praktischen Arbeiten, Mitgestalten von Wohnkonzepten, soziale Freiraumgestaltung und aehnliches). Das Projekt soll staendig wissenschaftlich begleitet werden.

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