Properties and origins of two byproducts from steelmaking plants, slag and acidic wastewater, are investigated in this report. The slags' suitability as neutralizing agents of acidic wastewater from the pickling process, with regard to amount of slag required and the environmental impact of the produced byproducts is investigated. Currently, lime concentrate – which is a finite resource – is used as a neutralizing agent at steel production plants. Because one of the most abundant components in slag is calcium oxide, which is also the active neutralizing substance in lime concentrate, slag is a potential neutralizing agent. A total number of eight slags – four slags from Outokumpu Stainless and four slags from Sandvik Materials Technology – are examined and compared to lime concentrate. Theoretical calculations and experimental trials are performed in order to determine if slag is able to neutralize acidic wastewater. The results show that all the slags are able to neutralize acidic wastewater, but not all slags have the same efficiency. The slags from SMT’s AOD-converter and SMT’s landfill are the most efficient in terms of total amount of neutralizing agent required to neutralize acidic wastewater. The results show that approximately four times more dry slag substance is required, when using the most efficient slag than when lime concentrate is used to neutralize acidic wastewater. The environmental and economic implications of the results are discussed. / Denna rapport undersöker egenskaperna hos de restprodukter som produceras vid ståltillverkningen, däribland slagg och surt avfallsvatten. Mer exakt bestäms slaggernas lämplighet att agera som neutraliserings reaktant i reningsporcessen av surt avfallsvattnet från betningsprocessen. Lämpligheten mäts i mängd slagg som krävs vid neutraliseringen samt restprodukternas miljömässiga påverkan. Idag används neutraliseringsmedlet kalkkoncentrat vid stålverken, vilket är en ändlig resurs. Då en av huvudsubstanserna i slagg är kalciumoxid, vilken också är den aktiva reaktanten i neutraliserings processen, genomförs experiment med slagg som neutraliseringsmedel. Totalt analyseras åtta slagger – fyra stycken slagger från Outokumpu Stainless och fyra stycken slagger från Sandvik Materials Technology. Slaggerna jämförs med referenstestersom utförts med kalk från vardera företag. Teoretiska beräkningar och experiment utförs för att undersöka om slagg kan neutralisera surt avfallsvatten. Resultaten visar att alla slagger fungerar som neutraliseringsmedel för det sura avfallsvattnet, dock med varierande effektivitet. Slaggen från SMT’s AOD-konverterslagg samt SMT’s deponis är mest effektiv när man ser till tillsattsmängd. Efter vidare beräkningar kan det konstateras att det krävs 4 gånger mer torrsubstans vid neutralisering med de mest effektiva slaggerna än vid neutralisering med kalkkoncentrat. Ekonomiska och miljömässiga innebörden av resultaten diskuteras. / Neutralsyra

Mgr. Kateřina Voleková Česká lexikografie 15. století Czech Lexicography of the 15th Century Abstract The thesis deals with Czech medieval lexicography. Based on research into rich manuscript material totalling over 350 items, it describes the development of Czech lexicography from Czech glosses in foreign-language texts and first Latin-Czech glossaries to the flourishing Czech lexicography of the 15th century covering both Latin-Czech, Czech-Latin and multilingual lexicographical works and also infrequently attested Czech monolingual dictionaries. The high number of lexicographical works is divided according to formal and content criteria. With respect to form and macrostructure we discern Czech glosses in Latin and Latin-German glossaries, a bilingual glossaries with Czech as one of the languages, alphabetaries and nomenclators and glossaries lacking an ordering criterion. With respect to the content we distinguish large dictionaries covering as many lexical items as possible on one hand and short glossaries covering only a narrowly delimited part of vocabulary on the other hand. The lexicographical works are supplied with a short description which is in case of short and yet unedited works complemented by an edition using transcription. The thesis also contains description of selected phenomena of...

Tagebaumaßnahmen führen durch Entfernung des Oberbodens, Vermischung von Bodenschichten bei der Wiederverfüllung von Restlöchern und Maschineneinsatz dazu, dass auf Tagebaufolgeflächen meist extrem schwierige Standortbedingungen für Pflanzenwachstum herrschen. Dazu zählen v.a. Bodenverdichtung und Bodenversauerung durch die Verwitterung von Eisensulfiden, was Ernährungsstörungen und Belastungen mit Schwermetallen und anderen Schadstoffen zur Folge hat. Die Bodenbedingungen sind auf kleinem Raum sehr heterogen. Das ungünstige Mikroklima der vegetationsfreien Flächen verstärkt die durch Bodenverdichtung schwierige Wasserversorgung. Mykorrhiza-Pilze fehlen oft zunächst. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines möglichst wenig aufwendigen Konzeptes, um mit Hilfe geeigneter Baumarten und Bodenhilfsstoffe zumindest auf kleiner Fläche eine Begrünung von Kippen-Rohböden zu erreichen, um so Startpunkte einer Sukzession zu etablieren. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Baumarten (Quercus robur, Acer platanoides, Sorbus aucuparia, Alnus glutinosa, Pseudostuga menziesii und Pinus sylvestris) und Bodenhilfsstoffe zur Verbesserung der physikalischen (Perlit, Wasserspeichersubstanzen: sowohl herkömmliches, petrochemisches Hydrogel als auch neuartiger Superabsorber aus pflanzlicher Stärke), chemischen (Kalk), physikalischen und chemischen (Kompost) sowie biologischen (Mykorrhiza-Impfung) Bodeneigenschaften getestet. Die Bodenhilfsstoffe wurden einzeln und miteinander kombiniert eingesetzt. Auf auch Jahre nach der Ablagerung des Haldensubstrats noch vegetationsfreien Flächen im ehemaligen Ronneburger Uranerz-Abbaugebiet wurden Freilandversuche mit knapp 1.000 Bäumen angelegt; Topfversuche im Gewächshaus dienten der Begleitung und Vertiefung. Die physikalischen und chemischen Bodeneigenschaften der Versuchsflächen wurden analysiert, die Effekte der Bodenhilfsstoffe darauf im Topfversuch überprüft. Die Entwicklung der Versuchspflanzen wurde über zwei Jahre hinweg durch regelmäßige Vitalitätsschätzungen auf einer 5-stufigen Skala, Messungen verschiedener Wuchsparameter und Analysen der Elementgehalte in den Assimilationsorganen untersucht. Die Böden wiesen eine sehr geringe Wasserspeicherkapazität und eine stark gestörte Infiltrations- und Wasserleitfähigkeit auf. Das Nährstoffpotential war mit Ausnahme sehr geringer Stickstoff-Gehalte gut. Eine sehr starke Versauerung sowie stark belastende Kupfer- und Schwefel-Gehalte waren die Haupt-Probleme. Auffällig waren hohe Magnesium-Gehalte und -Sättigungen. Die Versuchspflanzen waren entsprechend sehr stark mit Schwefel und Kupfer sowie mit Eisen, Aluminium und teilweise Mangan belastet und zeigten auffallend hohe Magnesium-Gehalte. Sie wiesen Ernährungsdefizite auf, die auf die geringe Stickstoffversorgung, Nährstoffantagonismen/Ionenkonkurrenz und Toxizität zurückgeführt werden können. Im Verlauf des Versuchs entwickelte sich auf einigen Versuchsflächen in Teilbereichen Spontanvegetation (Moose, Calamagrostis epigejos). Bodenuntersuchungen ergaben leicht höhere pH-Werte und eine entsprechend günstigere Ernährungssituation in diesen Bereichen, vermutlich aufgrund einer unregelmäßigen Flächenkalkung einige Jahre vor Versuchsbeginn. Die Entwicklung der Versuchspflanzen wurde stark von den Standortunterschieden beeinflusst. Kalk und Kompost hatten deutlich positive Effekte auf die chemischen Bodenbedingungen und die Pflanzenentwicklung. Mit Kompost war der Einfluss vor allem bei den anspruchsloseren Baumarten Eberesche, Schwarz-Erle und Wald-Kiefer oft größer. Daneben zeigten Mykorrhiza-Impfungen eine starke Wirkung, vor allem in Kombination mit Kalk und/oder Wasserspeichersubstanzen. Die positiven Wirkungssynergismen von Mykorrhiza-Impfungen und Wasserspeichersubstanzen auch ohne Kalk-Gaben waren angesichts der sehr stark sauren Standortverhältnisse bemerkenswert. Darüber hinaus hatten Wasserspeichersubstanzen wie auch Perlit keine, teilweise sogar negative Effekte durch Herabsetzung der Kalk-Wirkung in kombinierten Varianten. Zudem wiesen die mit Perlit oder Wasserspeichersubstanzen gepflanzten Bäume teils hohe Schadstoff-Belastungen auf. Die Bodeneigenschaften wurden nicht beeinflusst; die feinbodenreichen Lehmböden mit ihrer geringen Infiltrationsfähigkeit durch Zerscherung der Grobporen bei Verdichtung schienen für den Einsatz von Wasserspeichersubstanzen weniger geeignet zu sein. Das Vorhandensein von Pilz-Partnern zur Mykorrhiza-Bildung ist auf diesen schwierigen Standorten offenbar von besonderer Bedeutung, da diese Symbiose die Wasserversorgung von Pflanzen verbessern kann, außerdem ihre Ernährung fördert und die Schadstoff-Aufnahme hemmt, wie im Rahmen der vorliegenden Arbeit bestätigt werden konnte. So konnten durch kombinierte Mykorrhiza-Impfungen teilweise selbst die extremen Schwefel-Gehalte auf ein normales Maß gesenkt werden, was mit Kalkung allein nicht der Fall war. Die obligat Mykorrhiza bildenden Rot-Eichen und Wald-Kiefern, zwei eigentlich zur Tagebaurekultivierung sehr geeignete und viel verwendete Baumarten, zeigten insgesamt hohe Ausfallraten. Bei den Eichen spielte dabei die schlechte Qualität des Pflanzenmaterials, bei den Kiefern wahrscheinlich starke Trockenheit zum Zeitpunkt der Versuchsanlage im Frühjahr 2005 eine Rolle. Bei den ebenfalls obligat Mykorrhiza bildenden Douglasien war der Standort in günstigeren Bereichen, in denen sich auch Spontanvegetation entwickeln konnte und in die nachweislich Mykorrhiza-Pilze einwanderten, von großer Bedeutung. Wie die als einzige Baumart nicht mit Kupfer belastete Eberesche und die durch ihre Symbiose mit Stickstoff-fixierenden Bakterien sehr gut geeignete Erle, die von allen Baumarten die besten Ergebnisse zeigte, konnte sich auch die Douglasie auf diesen etwas besseren Standorten selbst ohne Bodenhilfsstoffe zufrieden stellend entwickeln. Angesichts des extremen Sommers 2006 kam vermutlich auch ihre Trockenheitstoleranz zum Tragen. Die Spitz-Ahorne zeigten hohe Schadstoff-Belastungen, kaum Wachstum und eine stark gestörte Wurzel-Ausformung. Die Baumart wurde zudem stark verbissen und erwies sich insgesamt als wenig geeignet. Auf Grundlage der Ergebnisse der auf den Ronneburger Tagebaufolgeflächen durchgeführten Untersuchungen wird für die Rekultivierung dieser und vergleichbarer Standorte eine Mischung aus Erlen, Ebereschen und Douglasien empfohlen, wobei die Erle auch aufgrund ihrer Standort verbessernden Eigenschaften den größten Anteil einnehmen sollte. In stärker versauerten (pH KCl < 4), frei von Bodenvegetation bleibenden Bereichen sollte einige Zeit im Vorfeld der Pflanzungen eine Kalkung mit aufgrund der Bodengehalte magnesiumfreiem Kalk erfolgen, um die Voraussetzungen für Bodenvegetation und Mykorrhiza-Pilze zu verbessern. Bei den Ebereschen und Erlen ist eine Kompost-Gabe ins Pflanzloch als Starthilfe sinnvoll. Zumindest bei den Douglasien sollten Mykorrhiza-Impfungen durchgeführt werden, die generell auf diesen Standorten empfehlenswert sind und somit auch für die Ebereschen und Erlen sehr vorteilhaft sein können. Die Dauer der Wirkung der Bodenhilfsstoffe und die über die beobachtete Zeit hinaus gehende Entwicklung der Bäume sind unter den gegebenen, sehr schwierigen Standortbedingungen mit fortschreitender Pyrit-Verwitterung und damit Bodenversauerung offen.

Magma which intrudes into carbonate rich crust, interacts with the carbonate in several ways, for example by contact metamorphism and formation of marble or by metasomatism resulting in calc-silicate skarn. These processes release volatiles, such as CO2, from the carbonate and might thus cause climate change. One volcanic complex where the intrusions and their surrounding metamorphic aureole are well exposed and therefore convenient for investigation of magma-carbonate interaction is the Carlingford Igneous Centre in NE of Ireland. The complex is dominated by a gabbro lopolith and a microgranite ring dyke, which intruded into limestone and meta-siltstone at around 62-60 Ma. The purpose of this study is to investigate the extent of magma-carbonate interaction and assess the amount of CO2 which could have been released from the aureole at Carlingford. This is done by analysing major and trace elements as well as carbon and sulphur content in skarn and marble samples from a transect along the calc-silicate metamorphic aureole. The analytical methods used are SEM- EDX, XRF, LA-ICP-MS and carbon and sulphur analyses. The CO2 release is calculated by comparing the carbon and CO2 content in the skarn and marble samples with that in the unmetamorphosed limestone. The results show that the skarn has experienced a strong interaction with the magma, as it contains several high-grade minerals, such as wollastonite, vesuvianite and pyrope, and has lost almost all its carbon. The extent of interaction and amount of CO2 release is generally much lower in the marble, even though a few marble samples show a strong interaction and a high degree of degassing. On the other hand, the amount of marble in the aureole turns out to be significantly higher than the amount of skarn (70-90% compared to 10-30%). The total mass of CO2 release from the calc-silicate aureole is calculated to 0.64-9.06 Gt, where 1.30-2.67 Gt being the most realistic amount. This released CO2 has probably not caused any significant climate change on its own but may have had a small contribution to global warming together with other volcanoes that were active during the same period of time. / Magma som tränger in i karbonatrik jordskorpa, integrerar med karbonaten på flera olika sätt, t.ex. genom kontaktmetamorfos och bildande av marmor eller genom metasomatos, vilket resulterar i kalk-silikatisk skarn. Dessa processer släpper ut flyktiga ämnen, som exempelvis CO2, från karbonaten och kan därmed orsaka klimatförändring. Ett vulkaniskt komplex där intrusioner och deras omgivande metamorfa aureoler är välexponerade och därmed lämpliga för undersökning av magma-karbonat-interaktion är Carlingford Igneous Centre i nordöstra Irland. Komplexet domineras av en gabbro-lopolit och en mikrogranitisk ring-gång, som trängde in i kalksten och metasiltsten för ca 62-60 Ma. Syftet med studien är att undersöka graden av magma-karbonat-interaktion och bedöma mängden CO2 som kan ha släppts ut från aureolen i Carlingford. Detta utförs genom analysering av huvudelement och spårelement samt av kol- och svavelinnehåll i skarn- och marmorprover från en transekt genom den kalk-silikatiska metamorfa aureolen. De analytiska metoder som används är SEM-EDX, XRF, LA-ICP- MS samt kol- och svavelanalyser. Mängden CO2 beräknas genom att jämföra kol- och CO2-innehåll i skarn- och marmorprover med innehållet kol och CO2 i den ickemetamorfa kalkstenen. Resultaten visar att skarn har genomgått en stark interaktion med magman, då bergarten innehåller flera mineral av hög metamorf grad, som exempelvis wollastonit, vesuvianit och pyrop, samt har förlorat nästan allt sitt kol. Graden interaktion och mängden CO2-utsläpp är generellt mycket lägre i marmorn än i skarnen, även fast några marmorprover visar stark interaktion och en stor del avgasning. Å andra sidan är mängden marmor i aureolen signifikant högre än mängden skarn (70-90% jämfört med 10-30%). Den totala massan av CO2-utsläpp från den kalk-silikatiska delen av aureolen är beräknad till 0,64-9,06 Gt, där 1,30-2,67 Gt anses vara den mest realistiska mängden. Detta utsläpp av CO2 har troligtvis inte orsakat någon signifikant klimatpåverkan på egen hand, men kan ha haft en liten bidragande effekt till global uppvärmning tillsammans med andra vulkaner som var aktiva under samma geologiska tidsperiod.

Från bruksort till BRUKA, med kalkbrottet som gemensam nämnare. Stora Vika har historiskt bestått av en symbiotisk relation mellan ortens tre ”ben”: kalkbrottet, cementindustrin och bostadsområdet. Idag präglas orten av att kopplingen mellan dessa tre element gått förlorad. Visionen med BRUKA är att väcka liv i platsens historiska koppling mellan människa och industri, med kalken som “cementerande” element. Till skillnad från bruk - ett substantiv med fokus på maskin och industri så är BRUKA ett imperativ: en mänsklig handling, en plats för folket att göra till sin. BRUKA förvaltar Stora Vikas arv av att bruka platsens unika råvara, kalken, men istället för den historiska produkten cement är kalken i BRUKA en källa till kunskap för geologiska forskare. BRUKA gjuter nytt liv i Stora Vika bygd i form av arbetstillfällen, aktiviteter samt ekonomiskt tillskott för att stötta upp andra insatser i närområdet och i kommunen i stort. BRUKA visar vikten av att luckra upp gränser och göra bruk av mötet mellan människa och natur. BRUKA sätter återigen ortens ”grande dame”, den unika urkalkstenen, i förgrunden, och låter den bli en generator för arbetstillfällen, kunskapsproduktion, kunskapsdelning och bildning, kreativt skapande och lärande. / From the industrial village to BRUKA, the limestone quarry serves as a common denominator. Stora Vika has always had a symbiotic relationship between its three "legs": the lime quarry, the cement industry, and the residential area. Today, the town is distinguished by the fact that the connection between these three elements has been lost. The aim of BRUKA is to revive the site's historical link between man and industry, using lime as the "cementing" element. Unlike "bruk", the Swedish term for "industry" focused on machinery and production, BRUKA is an imperative: a human action. BRUKA honors Stora Vika's tradition of using the site's unique raw material, limestone, but instead of being turned into concrete, the lime in BRUKA serves as a source of knowledge for geological researchers. BRUKA breathes new life into the Stora Vika village through jobs, events, and financial contributions to other community and governmental projects. BRUKA demonstrates the necessity of bridging boundaries and leveraging the combined power of man and environment. BRUKA brings the local "grande dame," the unique primordial limestone, back into the spotlight and enables it to become a generator of jobs, information production, knowledge exchange and education, creativity and learning.

Im Zuge der Novellierung des Raumordnungsgesetzes (ROG) im Jahr 2008, wurde das Leitbild „Ressourcen bewahren – Kulturlandschaften gestalten“ neu hervorgehoben. Neben dem Schutzauftrag wurde dabei auch explizit ein aktiver Gestaltungs- und Entwicklungsauftrag als Schwerpunktthema in den Zielen der deutschen Raumordnung verankert. Am Beispiel des historischen Kalkgewerbes untersucht das Forschungsvorhaben, unter welchen Voraussetzungen Kulturlandschaftselemente eines historischen Gewerbezweiges überhaupt erfasst werden können und wie ihre Einbindung in Planwerke und Konzepte möglich wird. Die exemplarische Forschungsarbeit „vor Ort“ bildet, im Sinne eines Betrachtungsansatzes aus der „Bottom-up“ Perspektive, die Basis der Arbeit. Auf diesem Wege soll der tatsächliche Handlungsrahmen der lokalen Akteure erschlossen sowie Hindernisse und Erfolgsfaktoren erkannt werden. Die praktische Kulturlandschaftsforschung zum historischen Kalkgewerbe ermöglicht es darüber hinaus den Forschungsstand zu diesem Gewerbezweig zu erweitern sowie seine Bedeutung für die Regionalgeschichte des Untersuchungsgebietes aufzuarbeiten. / During the reexamination of the law for regional organization (Raumordnungsgesetz) in 2008, the central theme “preserving resources – developing cultural landscapes“ was introduced. In addition to the need for preservation, the German spatial planning (Raumordnung) aims for an active process of creation and development. The thesis presented here uses a case study on the historical lime industry to address the question how and under which predispositions elements of an historical industry could be assessed and employed in the concepts for regional development. The exemplary fieldwork in the area of investigation allows for a “Bottom-up” perspective. Thus, the challenges that are faced by local operators could be documented and their actual options and requirements for pursuing a successful implementation of the project are evaluated. Furthermore, the applied cultural landscape research on the historical lime industry uncovered novel facts and insights into this industrial branch and its contributions to the history of the area of investigation.

The Ceratium species occurring in the Vaal River since 2000, was identified as Ceratium hirundinella (O.F. Müller) Dujardin as proposed by Van Ginkel et al (2001). Ceratium hirundinella is known to cause problems in drinking water purification and has been penetrating into the final drinking water of Rand Water since 2006. Ceratium hirundinella is associated with many other water purification problems such as disrupting of the coagulation and flocculation processes, blocking of sand filters and algal penetration into the drinking water. Ceratium hirundinella also produce fishy taste and odorous compounds and causes discolouration of the water. The aims of this study were to determine the main environmental factors which are associated with the bloom formation of C. hirundinella in the source water and to investigate the influence of C. hirundinella on the production of potable water. In order to optimise treatment processes and resolve problems associated with high C. hirundinella concentrations during the production of potable water, jar testing and chlorine exposure experiments were performed. Multivariate statistical analyses were performed to determine the main environmental variables behind C. hirundinella blooms. Ten years data (2000 - 2009) from the sampling point C–VRB5T in the Vaal River, (5 km upstream from the Barrage weir) were used for this investigation, because C. hirundinella occurred there frequently during the ten year period. In this study, it was found that C. hirundinella was favoured by high pH, Chemical Oxygen Demand (COD), orthophoshapte (PO4), and silica concentrations, as well as low turbidity and low dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations. No correlation was found between C. hirundinella and temperature, suggesting that this alga does not occur during periods of extreme warm or extreme cold conditions, but most probably during autumn and spring. The results of the multivariate statistical analysis performed with historical data from Vaalkop dam, indicate that the dinoflagellate C. hirundinella seems to be favoured by low temperature and turbidity, and high DIN, Fe, Methyl–orange alkalinity, Cd, PO4, Conductivity, pH, hardness and SO4 concentrations. In order to optimise treatment processes such as coagulation, flocculation and sedimentation, jar testing experiments were performed to investigate different coagulant chemicals namely: cationic poly–electrolyte only, cationic poly–electrolyte in combination with slaked lime (CaO) and CaO in combination with activated silica. Water from four different sampling localities were chosen to perform the different jar testing experiments: 1) sampling point M–FOREBAY (in the Forebay, connecting the canal to the Zuikerbosch Purification plant) near Vereeniging due to its proximity to the Zuikerbosch treatment plant, 2) M–CANAL_VD (upstream from the inflow of the recovered water from Panfontein) to determine the influence of (if any) the recovered water from Panfontein on Forebay source water, 3) source water from Vaalkop Dam (M–RAW_VAALKOP) and 4) source water from Rietvlei Dam (water from both Vaalkop and Rietvlei Dams contained high concentrations of C. hirundinella at that time of sampling) to determine which coagulant chemical is the most effective in removing high concentrations of C. hirundinella cells during the production of drinking water. The jar testing experiments with Vaalkop Dam and Rietvlei Dam source water (rich with C. hirundinella) indicated that using cationic poly–electrolyte alone did not remove high concentrations of C. hirundinella efficiently. However, when CaO (in combination with cationic poly–electrolyte or activated silica) were dosed to Vaalkop Dam source water a significant decrease of C. hirundinella concentration was observed. This indicates that the C. hirundinella cells were “shocked or stressed” when exposed to the high pH of the CaO, rendering it immobile and thereby enhancing the coagulation and flocculation process. However, when 10 mg/L CaO in combination with poly–electrolyte was dosed to Rietvlei Dam source water the turbidity and chlorophyll–665 results indicated that this coagulant chemical procedure was ineffective in removing algal material from the source water. The jar testing experiments using the cationic poly–electrolyte alone or cationic poly–electrolyte in combination with CaO on M–FOREBAY and M–CANAL_VD source water, showed a decrease in turbidity, chlorophyll–665 concentration, and total algal biomass, with an increase of coagulant chemical. When CaO in combination with activated silica was dosed, the inherent turbidity of the lime increased the turbidity of the Vaalkop Dam, M–FOREBAY and M–CANAL_VD source water to such an extent that it affected coagulation negatively, resulting in high turbidity values in the supernatant. Regardless of the turbidity values, the chlorophyll–665 concentration and total algal biomass (C. hirundinella specifically in Vaalkop Dam source water) decreased significantly when CaO was dosed in combination with activated silica. Therefore it was concluded that a cationic poly–electrolyte alone is a good coagulant chemical for the removal of turbidity, but when high algal biomass occur in the source water it is essential to add CaO to “stress” or “shock” the algae for the effective removal thereof. However, when CaO in combination with activated silica was dosed to Rietvlei Dam source water a decrease in turbidity and chlorophyll–665 concentration was found with an increasing coagulant chemical concentration. These results confirm the fact that coagulant chemicals may perform differently during different periods of the year when water chemistry changes and that certain coagulant chemicals may never be suitable to use for certain source waters. For the effective removal of algae during water purification, it is recommended that cationic poly–electrolyte in combination with CaO are used as coagulant chemical at the Zuikerbosch Water Purification Plant. Turbidity is not a good indication of algal removal efficiency during jar testing experiments. If problems with high algal concentrations in the source water are experienced it is advisable to also determine the chlorophyll–665 concentrations of the supernatant water during the regular jar testing experiments, since it will give a better indication of algal removal. Chlorine exposure experiments were performed on water from Vaalkop Dam (M–RAW_VAALKOP) and Rietvlei Dam source water, to determine the possibility of implementing pre– or intermediate chlorination with the aim to render the cells immobile for more effective coagulation. The chlorine exposure experiments with Vaalkop Dam and Rietvlei Dam source water showed similar results. The chlorine concentration to be dosed as part of pre– or intermediate chlorination will differ for each type of source water as the chemical and biological composition of each water body are unique. When the effect of chlorine on the freshwater dinoflagellate C. hirundinella was investigated, it was found that the effective chlorine concentration where 50 % of Ceratium cells were rendered immobile (EC50) was approximately 1.16 mg/L for Vaalkop Dam source water. For the source water sampled from Rietvlei Dam, it was found that the EC50 was at approximately 0.87 mg/L. Results of analyses to determine the organic compounds in the water after chlorination revealed that an increase in chlorine concentration resulted in increase in total organic carbon concentration (TOC), as well as a slight increase in MIB and trihalomethanes (CHCl3). Pre– or intermediate chlorination seem to be an effective treatment option for the dinoflagellate C. hirundinella to be rendered immobile and thereby assisting in its coagulation process. The use of pre– or intermediate chlorination to effectively treat source waters containing high concentrations of C. hirundinella is a viable option to consider. However, the organic compounds in the water should be monitored and the EC50 value for each source water composition should be determined carefully as to restrict cell lysis and subsequent release of organic compounds into the water. / Thesis (M.Sc. (Environmental Science))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2012.

The Ceratium species occurring in the Vaal River since 2000, was identified as Ceratium hirundinella (O.F. Müller) Dujardin as proposed by Van Ginkel et al (2001). Ceratium hirundinella is known to cause problems in drinking water purification and has been penetrating into the final drinking water of Rand Water since 2006. Ceratium hirundinella is associated with many other water purification problems such as disrupting of the coagulation and flocculation processes, blocking of sand filters and algal penetration into the drinking water. Ceratium hirundinella also produce fishy taste and odorous compounds and causes discolouration of the water. The aims of this study were to determine the main environmental factors which are associated with the bloom formation of C. hirundinella in the source water and to investigate the influence of C. hirundinella on the production of potable water. In order to optimise treatment processes and resolve problems associated with high C. hirundinella concentrations during the production of potable water, jar testing and chlorine exposure experiments were performed. Multivariate statistical analyses were performed to determine the main environmental variables behind C. hirundinella blooms. Ten years data (2000 - 2009) from the sampling point C–VRB5T in the Vaal River, (5 km upstream from the Barrage weir) were used for this investigation, because C. hirundinella occurred there frequently during the ten year period. In this study, it was found that C. hirundinella was favoured by high pH, Chemical Oxygen Demand (COD), orthophoshapte (PO4), and silica concentrations, as well as low turbidity and low dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations. No correlation was found between C. hirundinella and temperature, suggesting that this alga does not occur during periods of extreme warm or extreme cold conditions, but most probably during autumn and spring. The results of the multivariate statistical analysis performed with historical data from Vaalkop dam, indicate that the dinoflagellate C. hirundinella seems to be favoured by low temperature and turbidity, and high DIN, Fe, Methyl–orange alkalinity, Cd, PO4, Conductivity, pH, hardness and SO4 concentrations. In order to optimise treatment processes such as coagulation, flocculation and sedimentation, jar testing experiments were performed to investigate different coagulant chemicals namely: cationic poly–electrolyte only, cationic poly–electrolyte in combination with slaked lime (CaO) and CaO in combination with activated silica. Water from four different sampling localities were chosen to perform the different jar testing experiments: 1) sampling point M–FOREBAY (in the Forebay, connecting the canal to the Zuikerbosch Purification plant) near Vereeniging due to its proximity to the Zuikerbosch treatment plant, 2) M–CANAL_VD (upstream from the inflow of the recovered water from Panfontein) to determine the influence of (if any) the recovered water from Panfontein on Forebay source water, 3) source water from Vaalkop Dam (M–RAW_VAALKOP) and 4) source water from Rietvlei Dam (water from both Vaalkop and Rietvlei Dams contained high concentrations of C. hirundinella at that time of sampling) to determine which coagulant chemical is the most effective in removing high concentrations of C. hirundinella cells during the production of drinking water. The jar testing experiments with Vaalkop Dam and Rietvlei Dam source water (rich with C. hirundinella) indicated that using cationic poly–electrolyte alone did not remove high concentrations of C. hirundinella efficiently. However, when CaO (in combination with cationic poly–electrolyte or activated silica) were dosed to Vaalkop Dam source water a significant decrease of C. hirundinella concentration was observed. This indicates that the C. hirundinella cells were “shocked or stressed” when exposed to the high pH of the CaO, rendering it immobile and thereby enhancing the coagulation and flocculation process. However, when 10 mg/L CaO in combination with poly–electrolyte was dosed to Rietvlei Dam source water the turbidity and chlorophyll–665 results indicated that this coagulant chemical procedure was ineffective in removing algal material from the source water. The jar testing experiments using the cationic poly–electrolyte alone or cationic poly–electrolyte in combination with CaO on M–FOREBAY and M–CANAL_VD source water, showed a decrease in turbidity, chlorophyll–665 concentration, and total algal biomass, with an increase of coagulant chemical. When CaO in combination with activated silica was dosed, the inherent turbidity of the lime increased the turbidity of the Vaalkop Dam, M–FOREBAY and M–CANAL_VD source water to such an extent that it affected coagulation negatively, resulting in high turbidity values in the supernatant. Regardless of the turbidity values, the chlorophyll–665 concentration and total algal biomass (C. hirundinella specifically in Vaalkop Dam source water) decreased significantly when CaO was dosed in combination with activated silica. Therefore it was concluded that a cationic poly–electrolyte alone is a good coagulant chemical for the removal of turbidity, but when high algal biomass occur in the source water it is essential to add CaO to “stress” or “shock” the algae for the effective removal thereof. However, when CaO in combination with activated silica was dosed to Rietvlei Dam source water a decrease in turbidity and chlorophyll–665 concentration was found with an increasing coagulant chemical concentration. These results confirm the fact that coagulant chemicals may perform differently during different periods of the year when water chemistry changes and that certain coagulant chemicals may never be suitable to use for certain source waters. For the effective removal of algae during water purification, it is recommended that cationic poly–electrolyte in combination with CaO are used as coagulant chemical at the Zuikerbosch Water Purification Plant. Turbidity is not a good indication of algal removal efficiency during jar testing experiments. If problems with high algal concentrations in the source water are experienced it is advisable to also determine the chlorophyll–665 concentrations of the supernatant water during the regular jar testing experiments, since it will give a better indication of algal removal. Chlorine exposure experiments were performed on water from Vaalkop Dam (M–RAW_VAALKOP) and Rietvlei Dam source water, to determine the possibility of implementing pre– or intermediate chlorination with the aim to render the cells immobile for more effective coagulation. The chlorine exposure experiments with Vaalkop Dam and Rietvlei Dam source water showed similar results. The chlorine concentration to be dosed as part of pre– or intermediate chlorination will differ for each type of source water as the chemical and biological composition of each water body are unique. When the effect of chlorine on the freshwater dinoflagellate C. hirundinella was investigated, it was found that the effective chlorine concentration where 50 % of Ceratium cells were rendered immobile (EC50) was approximately 1.16 mg/L for Vaalkop Dam source water. For the source water sampled from Rietvlei Dam, it was found that the EC50 was at approximately 0.87 mg/L. Results of analyses to determine the organic compounds in the water after chlorination revealed that an increase in chlorine concentration resulted in increase in total organic carbon concentration (TOC), as well as a slight increase in MIB and trihalomethanes (CHCl3). Pre– or intermediate chlorination seem to be an effective treatment option for the dinoflagellate C. hirundinella to be rendered immobile and thereby assisting in its coagulation process. The use of pre– or intermediate chlorination to effectively treat source waters containing high concentrations of C. hirundinella is a viable option to consider. However, the organic compounds in the water should be monitored and the EC50 value for each source water composition should be determined carefully as to restrict cell lysis and subsequent release of organic compounds into the water. / Thesis (M.Sc. (Environmental Science))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2012.

Im Zuge der Novellierung des Raumordnungsgesetzes (ROG) im Jahr 2008, wurde das Leitbild „Ressourcen bewahren – Kulturlandschaften gestalten“ neu hervorgehoben. Neben dem Schutzauftrag wurde dabei auch explizit ein aktiver Gestaltungs- und Entwicklungsauftrag als Schwerpunktthema in den Zielen der deutschen Raumordnung verankert. Am Beispiel des historischen Kalkgewerbes untersucht das Forschungsvorhaben, unter welchen Voraussetzungen Kulturlandschaftselemente eines historischen Gewerbezweiges überhaupt erfasst werden können und wie ihre Einbindung in Planwerke und Konzepte möglich wird. Die exemplarische Forschungsarbeit „vor Ort“ bildet, im Sinne eines Betrachtungsansatzes aus der „Bottom-up“ Perspektive, die Basis der Arbeit. Auf diesem Wege soll der tatsächliche Handlungsrahmen der lokalen Akteure erschlossen sowie Hindernisse und Erfolgsfaktoren erkannt werden. Die praktische Kulturlandschaftsforschung zum historischen Kalkgewerbe ermöglicht es darüber hinaus den Forschungsstand zu diesem Gewerbezweig zu erweitern sowie seine Bedeutung für die Regionalgeschichte des Untersuchungsgebietes aufzuarbeiten.:1. Vorwort 2. Einleitung TEIL A: Kulturlandschaft – Raumordnung - Regionalplanung 3. Kulturlandschaftsforschung im Rahmen der Raumordnung 3.1 Bedeutung der Kulturlandschaft in der Raumordnung (aktuelle Leitbilder) 3.2 Begriffsdefinitionen 3.3 Gesetzliche Grundlagen 3.4 Zuständigkeit 4. Historische Gewerbe als Gegenstand der Kulturlandschaftsforschung 4.1 Begriffsbestimmung: „gewerblich-industrielle Kulturlandschaften“ 4.2 Sichtweisen: beteiligte Disziplinen und Institutionen 4.3 Inventarisation von Kulturlandschaftselementen und –strukturen 4.4 Kulturlandschaftspflege als integrative Disziplin 5. Inwertsetzung „gewerblich-industrieller Kulturlandschaften“ 5.1 Inwertsetzungspotenziale 5.2 Bedeutung und Wert Technischer Denkmale 5.3 Planungspraxis TEIL B: Das Historische Kalkgewerbe – Kulturlandschaftsforschung in der Praxis 6. Grundlagenforschung zum Historischen Kalkgewerbe 6.1 Vorgehensweise 6.2 Ergebnisse der Literaturrecherche zum Historischen Kalkgewerbe (Kurzfassung) 7. Exemplarische Kulturlandschaftsforschung = Darstellung der Kalkregion 7.1 Vorgehensweise 7.2 Ergebnisse der Inventarisation (Kurzfassung) TEIL C: Das Historische Kalkgewerbe – Inwertsetzungsperspektiven im Rahmen der Regionalentwicklung 8. Praxisbeispiele 8.1 Darstellung von Praxisbeispielen zur Inwertsetzung von Denkmalen des historischen Kalkgewerbes 8.2 Fazit: Potenziale, Erfolgsaussichten, Risiken 9. Analyse der Inwertsetzungsperspektiven für das Untersuchungsgebiet 9.1 Inwertsetzungspotenziale 9.2 Schützenswerte Elemente und Ensembles 9.3 Analyse der Inwertsetzungsperspektiven für das Untersuchungsgebiet Teil D: Fazit 10. Forschungsergebnisse und Handlungsempfehlungen 10.1 Inwertsetzungspotenziale gewerblich-industrieller Kulturlandschaften 10.2 Denkmalwert der Elemente und -strukturen des historischen Kalkgewerbes 10.3 Planungspraxis 10.4 Beiträge zur Kulturlandschaftsforschung 10.5 Handlungsempfehlungen Danksagung Literaturverzeichnis Anlagen / During the reexamination of the law for regional organization (Raumordnungsgesetz) in 2008, the central theme “preserving resources – developing cultural landscapes“ was introduced. In addition to the need for preservation, the German spatial planning (Raumordnung) aims for an active process of creation and development. The thesis presented here uses a case study on the historical lime industry to address the question how and under which predispositions elements of an historical industry could be assessed and employed in the concepts for regional development. The exemplary fieldwork in the area of investigation allows for a “Bottom-up” perspective. Thus, the challenges that are faced by local operators could be documented and their actual options and requirements for pursuing a successful implementation of the project are evaluated. Furthermore, the applied cultural landscape research on the historical lime industry uncovered novel facts and insights into this industrial branch and its contributions to the history of the area of investigation.:1. Vorwort 2. Einleitung TEIL A: Kulturlandschaft – Raumordnung - Regionalplanung 3. Kulturlandschaftsforschung im Rahmen der Raumordnung 3.1 Bedeutung der Kulturlandschaft in der Raumordnung (aktuelle Leitbilder) 3.2 Begriffsdefinitionen 3.3 Gesetzliche Grundlagen 3.4 Zuständigkeit 4. Historische Gewerbe als Gegenstand der Kulturlandschaftsforschung 4.1 Begriffsbestimmung: „gewerblich-industrielle Kulturlandschaften“ 4.2 Sichtweisen: beteiligte Disziplinen und Institutionen 4.3 Inventarisation von Kulturlandschaftselementen und –strukturen 4.4 Kulturlandschaftspflege als integrative Disziplin 5. Inwertsetzung „gewerblich-industrieller Kulturlandschaften“ 5.1 Inwertsetzungspotenziale 5.2 Bedeutung und Wert Technischer Denkmale 5.3 Planungspraxis TEIL B: Das Historische Kalkgewerbe – Kulturlandschaftsforschung in der Praxis 6. Grundlagenforschung zum Historischen Kalkgewerbe 6.1 Vorgehensweise 6.2 Ergebnisse der Literaturrecherche zum Historischen Kalkgewerbe (Kurzfassung) 7. Exemplarische Kulturlandschaftsforschung = Darstellung der Kalkregion 7.1 Vorgehensweise 7.2 Ergebnisse der Inventarisation (Kurzfassung) TEIL C: Das Historische Kalkgewerbe – Inwertsetzungsperspektiven im Rahmen der Regionalentwicklung 8. Praxisbeispiele 8.1 Darstellung von Praxisbeispielen zur Inwertsetzung von Denkmalen des historischen Kalkgewerbes 8.2 Fazit: Potenziale, Erfolgsaussichten, Risiken 9. Analyse der Inwertsetzungsperspektiven für das Untersuchungsgebiet 9.1 Inwertsetzungspotenziale 9.2 Schützenswerte Elemente und Ensembles 9.3 Analyse der Inwertsetzungsperspektiven für das Untersuchungsgebiet Teil D: Fazit 10. Forschungsergebnisse und Handlungsempfehlungen 10.1 Inwertsetzungspotenziale gewerblich-industrieller Kulturlandschaften 10.2 Denkmalwert der Elemente und -strukturen des historischen Kalkgewerbes 10.3 Planungspraxis 10.4 Beiträge zur Kulturlandschaftsforschung 10.5 Handlungsempfehlungen Danksagung Literaturverzeichnis Anlagen

Excavations in soft clays come with a number of specific challenges. The use of lime-cement columns in the passive zone of such works represents a promising solution to some of these problems, such as basal heave stability or excessive deformations. Nevertheless, lime-cement columns in the passive zone of excavations in soft clays are not yet widely used and studied. Knowledge about this improvement method is still limited, particularly when it comes to numerical modelling. They have mostly been studied numerically using simple geometries or constitutive models that do not allow to represent the key features of the material, that could influence the behaviour of the structure. Thus, there is a need for more investigations regarding precise modelling tools for this type of problems. In this study, an advanced constitutive model named the Concrete model was employed to capture the mechanical behaviour of the lime-cement improved soil material. A boundary value problem representing an excavation in soft clay supported by sheet pile walls and lime-cement columns was studied using a three dimensional finite element model that included the Concrete model for lime-cement column panels. The results show that the Concrete model is able to capture the behaviour of lime-cement improved clay very well. Key features such as strain hardening and strain softening are well represented. The results of the boundary value problem were compared to field measurements and it was showed that the Concrete model employed in a three dimensional finite element representation of the problem is able to give realistic results. / Schakter i lös lera medför ett antal specifika utmaningar. Användningen av kalk-cementpelare i den passiva zonen i sådana fallen är en lovande lösning på några av dessa problem, t.ex. jordhävning eller stora deformationer. Kalk-cement pelare i den passiva zonen av schakter i lös lera har dock ännu inte använts och studerats i någon större utsträckning i Sverige. Kunskapen om denna metod är fortfarande begränsad, särskilt när det gäller numerisk modellering. Denna förstärkningsmetod har studerats numeriskt med hjälp av enkla geometrier eller konstitutiva modeller som inte gör det möjligt att representera materialets viktigaste egenskaper som kan påverka konstruktionens beteende. Det finns därför ett behov av mer forskning för en precis modellering för denna typ av problem. I den här studien användes en avancerad konstitutiv modell (Concrete model) för att simulera det mekaniska beteendet hos det kalkcementstabiliserade jordmaterialet. Ett gränsvärdesproblem som representerar en schakt i lös lera som stöds av spontväggar och kalkcementpelare studerades med hjälp av en tredimensionell finita elementmodell. Resultaten visar att den advancerade konstitutiva modellen kan simulera beteendet hos kalkcementstabiliserad lera mycket väl. Viktiga egenskaper som t.ex. töjningshärdning och töjningsuppmjukning är väl representerade. Resultaten av gränsvärdesproblemet modellering jämfördes med fältmätningar och det visades att konstitutiva modellen som används kan ge realistiska resultat. / Les excavations dans les argiles molles présentent de nombreuses difficultés. L’utilisation de colonnes en chaux-ciment dans la zone passive de ces structures représente une solution prometteuse à certains de ces défis, tels que le soulèvement de la base ou les déformations excessives. Néanmoins, l’utilisation et l’étude des colonnes en chaux-ciment dans la zone passive des excavations dans les argiles molles ne sont pas généralisées et les connaissances à ce sujet sont encore limitées, notamment en ce qui concerne la modélisation numérique. La plupart des études numériques se basent sur des géométries simples ou des modèles constitutifs ne permettant pas de représenter certaines particularités du comportement du matériau, qui pourraient influencer le comportement de la structure. Il est donc nécessaire d’approfondir les recherches sur les outils de modélisation pour ce type de problème. Dans cette étude, un modèle constitutif avancé (Concrete model) a été utilisé pour reproduire le comportement mécanique de l’argile stabilisée à la chaux et au ciment. Un problème de valeurs aux limites représentant une excavation dans de l’argile molle soutenue par des murs de palplanches et des colonnes en chaux-ciment a été étudié à l’aide d’un modèle d’éléments finis tridimensionnel. Les résultats montrent que le modèle employé permet de reproduire le comportement de l’argile stabilisée à la chaux-ciment de manière très satisfaisante. Les particularités du comportement du matériau, telles que l’écrouissage et l’adoucissement, sont bien représentées. Les résultats du problème de valeurs aux limites ont été comparés aux mesures sur le terrain et il semble que ce modèle constitutif, employé dans une représentation tridimensionnelle par éléments finis du problème, soit capable de donner des résultats réalistes.