Wellen- und tidebeeinflusste sandige Strände machen einen Großteil der weltweiten Küstenlinie aus und spielen eine wichtige Rolle für Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallkreisläufe. Während Flut strömt Meerwasser in den Sedimentkörper, ebenso wird organisches Material eingetragen. Im Sediment wird dieses von Mikroorganismen abgebaut, sodass bei Ebbe an Nährstoffen angereichertes Wasser zurück in den Küstenozean strömt, wo die rezirkulierten Nährstoffe zur Primärproduktion genutzt werden. Durch mikrobielle Abbauprozesse entwickeln sich Redoxgradienten, die den Porenwasser-Chemismus prägen. Strände können sich außerdem in einer Mischzone zwischen süßem Grundwasser und Salzwasser befinden (subterranes Ästuar), sodass Salinitätsgradienten die Sediment-Porenwasser-Interaktion beeinflussen. Süßwasser ist zudem eine Quelle für terrestrische gelöste Stoffe. Um die globale Rolle von Strandsystemen in Bezug auf Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallzyklen verstehen zu können, ist es notwendig, biogeochemische Prozesse in Strandsedimenten detailliert und an verschiedenen Stränden weltweit zu untersuchen. Da in diesem Forschungsbereich nur wenige Studien existieren und insbesondere die Quellen- oder Senkenfunktion dieser Systeme bezüglich redoxsensitiver Metalle noch weitgehend unbekannt ist, wird dieses Projekt einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung der Metallzyklen in solchen Systemen liefern. Wir planen, biogeochemische Prozesse in den subterranen Ästuaren von zwei kontrastierenden Strandsystemen auf den Inseln Spiekeroog (NW Deutschland, mesotidal, siliziklastisch) und Mallorca (Spanien, mikrotidal, carbonatisch) zu untersuchen. Es sollen Hauptionen, DOC, O2, H2S, Nährstoffe (N, P, C, Si) und Spurenmetalle (Mn, Fe, U, Mo, V, Re) sowie Fe-Isotopenverhältnisse im Strandporenwasser analysiert werden. Wir planen ebenfalls die Sedimentzusammensetzung zu charakterisieren, da diese die Porenwasserzusammensetzung maßgeblich beeinflusst. An beiden Standorten sollen Transekte zwischen Düne und Niedrigwasserlinie bis in 5 m (Spiekeroog) bzw. 2 m (Mallorca) Tiefe hochaufgelöst beprobt werden. Der Fokus des Projekts liegt darin, Redox- und Salinitätsgradienten zu identifizieren sowie deren Auswirkungen auf die Porenwasserzusammensetzung zu interpretieren. Hydrochemische Modellierung anhand der erhobenen Daten soll zu einem besseren Verständnis der Effekte der Mischung von Grundwässern unterschiedlicher Zusammensetzung beitragen. Es sollen quantitative Aussagen zur Quellen- oder Senkenfunktion der Strände bezüglich essentieller Nährstoffe und redoxsensitiver Metalle erarbeitet werden. Fe-Isotopenverhältnisse dienen dazu, das limitierte Wissen über den Fe-Kreislauf in subterranen Ästuaren zu erweitern und die Fe-Isotopensignatur des Porenwasserflusses aus diesen Systemen besser zu definieren. Weiterhin wird diese Studie eine solide Datenbasis für die Modellierung des Porenwasser-Austroms von einzelnen Elementspezies aus permeablen Sedimenten in den Küstenozean liefern.
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.
The main objective of boDEREC is the design of an integrated management of water works that guarantees increased quality of drinking water. The more or less unknown type of pollution from the category of Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCP) find their way into the environment through excretion, household waste, waste and sewage, bathing and wastewater, and direct disposal. While many of these compounds are broken down and degraded, many will not, and will persist in the soil and reclaimed water, and create potential hazards to environmental and human life. Most waste water treatment plants are not able to eliminate PPCP. To achieve this goal, the PPCP contents will be monitored from their sources, via the watercourse, the aquifer to the waterworks at selected pilot sites. Waterworks operators will get a tool to optimize their activities, depending on the current quality of source water. The outputs of the project will also include recommendations for changes to legislation on drinking and wastewater standards and technical solutions. The specific objective of the project is dissemination activities, aimed at organizing international workshops and training. In view of the cross-border dimension of the problem addressed, the professional public will be informed about the results achieved and the ways of solving them.
Mit dem Verbundprojekt sollen exaktere geohydraulische und biologisch-chemische Kenntnisse für die Optimierung des Betriebsmanagements existierender SAT / MAR - Anlagen und für die Planung neuer Anlagen gewonnen werden. Die Untersuchungen der Projektpartner zielen auf Prozess- und Optimierungserkenntnisse, mit denen die Versickerungsleistung der Anlagen, unter Beibehaltung bzw. Verbesserung der Reinigungsleistung in der ungesättigten Zone (bzgl. organischer Belastungen und Spurenschadstoffe), maximiert werden kann, der Flächenverbrauch reduziert, und Kolmations- und Cloggingeffekte vermieden werden können. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse werden für den hier beschriebenen Projektteil Handlungsempfehlungen für die Standortauswahl und die Planung neuer Anlagen, sowie deren Betrieb abgeleitet werden. AP1: Recherche, Klassifizierung und Einschätzung der Wirkung von geografischen und hydrogeologischen Gegebenheiten auf die Effektivität von SAT-Anlagen und Ableitung von Anforderungen an deren Aufbau AP2: Ableitung von Anforderungen für den Aufbau von SAT-Anlagen aus den Ergebnissen der Labor- und Felduntersuchungen, sowie aus Modellberechnungen für die ungesättigte Zone AP3: Entwicklung und Anwendung eines 'flow-/balance-tools' zur Abschätzung der Aufenthaltszeit des angereicherten Wassers im Aquifer und als Planungswerkzeug für die Entnahmeelemente AP4: Entwicklung und Anwendung eines 'transport/-reaction-tools' zur Abschätzung der Übertragbarkeit der Reaktionsprozesse auf andere Standortbedingungen, sowie Berücksichtigung von Prozessen im Aquifer. AP5: Entwicklung von Empfehlungen/Handlungsanweisung/Richtlinie zur Standortprüfung und für die ingenieurtechnische Planung von SAT -Anlagen in ariden und semiariden Gebieten. AP6: Entwicklung (Standardisierung) von Anlagen-Typen für einzelne, definierte Standorttypen
Southern Europe and the Mediterranean region are facing the challenge of managing its water resources under conditions of increasing scarcity and concerns about water quality. Already, the availability of fresh water in sufficient quality and quantity is one of the major factors limiting socio economic development. Innovative water management strategies such as the storage of reclaimed water or excess water from different sources in Managed Aquifer Recharge (MAR) schemes can greatly increase water availability and therefore improve water security. Main objective of the proposed project MARSOL is to demonstrate that MAR is a sound, safe and sustainable strategy that can be applied with great confidence and therefore offering a key approach for tackling water scarcity in Southern Europe. For this, eight field sites were selected that will demonstrate the applicability of MAR using various water sources, ranging from treated wastewater to desalinated seawater, and a variety of technical solutions. Targets are the alleviation of the effect of climate change on water resources, the mitigation of droughts, to countermeasure temporal and spatial misfit of water availability, to sustain agricultural water supply and rural socio-economic development, to combat agricultural related pollutants, to sustain future urban and industrial water supply and to limit seawater intrusion in coastal aquifers. Results of the demontration sites will be used to develop guidelines for MAR site selection, technical realization, monitoring strategies, and modeling approaches, to offer stakeholders a comprehensive, state of the art and proven toolbox for MAR implementation. Further, the economic and legal aspects of MAR will be analyzed to enable and accelerate market penetration. The MARSOL consortium combines the expertise of consultancies, water suppliers, research institutions, and public authorities, ensuring high practical relevance and market intimacy.
Objective: BioEcoSIM comprises R&D and demonstration of an integrated approach and business model that has wide EU27 applicability in the agriculture sector. The new European Bio-economy Strategy aims to increase the use of bio-based raw materials. Thus, large quantities of fertilisers will be required. Therefore, this project targets to produce sustainable soil improving products that can be easily handled, transported, and applied. BioEcoSIM will valorise livestock manure as an important example of valuable bio-waste into 1) pathogen-free, P-rich organic soil amendment (P-rich biochar), 2) slow releasing mineral fertilisers and 3) reclaimed water. By doing this, we will i) reduce negative environmental impacts (eutrophication of water bodies, and NH3 and N2O emissions) in intensive livestock regions, ii) help to decrease NH3 produced by the energy-intensive Haber-Bosch process, (iii) mitigate EUs dependency on the depleting mineral sources for P-fertilisers, (iv) increase water efficiency use in agriculture and (v) support European Strategies and Directives, while generating economic benefits in the agriculture and bio-economy sector. The project will combine three innovative technologies 1) superheated steam drying and non-catalytic pyrolysis to convert carbon in manure into P-rich biochar and syngas, 2) electrolytic precipitation of struvite and calcium phosphate and 3) selective separation and recovery of NH3 by gas-permeable membrane. Energy required in-process will be generated through combustion of syngas, thus reducing the pressure on finite fossil fuel. Water reclaimed from manure will be utilised for livestock production and/or irrigation. The sustainability of this approach will be validated against standards ISO14040 and ISO14044. Implementation of the R&D results will help fulfil the need for economically viable and environmentally benign practices in European agriculture to move towards a more resource-efficient and circular economy.
Zentrales Ziel des Vorhabens Nachhaltige Aufbereitungstechnologien zur Abwasserreinigung & -wiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen (NAUTEK) ist es, ein umfassendes und innovatives Abwasser(wiedernutzungs)konzept für Kreuzfahrtschiffe zu entwickeln und hierfür geeignete Technologien zu erproben und zu etablieren. Es sollen nicht nur Abwasserteilströme sondern alle relevanten Abwasserströme (Schwarz- plus Grauwasser) an Bord einer adäquaten Behandlung und Wiedernutzung zugeführt werden. So liegt besonderes Augenmerk auf den bisher noch nicht ausgeschöpften Potentialen einer Abwasserwiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen. Die Laufzeit des Vorhabens beträgt 3 Jahre. NAUTEK beleuchtet die aktuelle Praxis der Abwasseraufbereitung auf Kreuzfahrtschiffen, ermittelt die Ursachen vorhandener Defizite und schließt bestehende Informationslücken. Darauf aufbauend werden Untersuchungen mit Praxispartnern zur Weiterentwicklung von Aufbereitungstechnologien durchgeführt. Es werden verschiedene Aspekte einer Integration des Abwassermanagement in das System Schiff betrachtet und im AP5 unter der Federführung der TUHH die Anlagenkonzepte insbesondere hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Verwendbarkeit für Abwasserwiedernutzungskonzepte bewertet. Hierbei werden relevante (Kosten-)Faktoren betrachtet wie bspw. Investitions- und Nachrüstungskosten, Kosten für Betrieb und Wartung, indirekte Kosten (bspw. Logistikkosten) sowie die Zuverlässigkeit und Bedienungsfreundlichkeit.
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| Förderprogramm | 48 |
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