In ariden Gebieten tritt Schwefelwasserstoff häufig im Grundwasser auf, wodurch dessen Nutzung für die Trinkwassergewinnung aufgrund des störenden Geruchs und Geschmacks stark beeinträchtigt wird. Die in der Praxis oft eingesetzte Belüftung erweist sich zumeist als ineffizient und führt zu Geruchsbelästigungen in der Umgebungsluft. Das Ziel der Arbeit, die im Rahmen eines deutsch-israelischen Forschungsprojekts angefertigt wurde, bestand darin, einen wirksamen und für den praktischen Einsatz bei der Wasseraufbereitung geeigneten Katalysator zur Entfernung von Schwefelwasserstoff zu entwickeln, hinsichtlich verschiedener Verfahrensparameter und relevanter Randbedingungen durch systematische Batch- und Säulenversuche zu erproben und zu optimieren. Wichtige Kriterien zur Charakterisierung der Katalysatoren waren die Kinetik des Sulfidumsatzes, die Langzeitstabilität und die Zusammensetzung der Reaktionsprodukte. Die Nachahmung natürlich vorkommender Strukturen (z. B. Häm-Gruppe) und deren Anpassung an eine katalytische Sulfidoxidation war der Grundgedanke am Anfang der Arbeit. Entsprechende Materialien, organische Metallkomplexe (Porphyrine) auf Kohlenstoffträgern (Acetylen Black), wurden bereits erfolgreich bei der Sauerstoffreduktion in Brennstoffzellen eingesetzt. Cobalttetraphenylporphyrin (CoTPP) zeigte von allen getesteten Materialien die beste katalytische Wirksamkeit zur Sulfidoxidation. Die Sulfidumsetzung lief sowohl bei höheren pH-Werten als auch mit zunehmender Temperatur schneller ab. Anhand von Untersuchungen zum Einfluss des pH-Werts konnte bestätigt werden, dass eine katalytische Wirksamkeit nur für die Oxidation der Sulfid-Spezies HS- und S2- besteht. Mit Aktivkohle konnte ebenfalls eine katalytische Sulfidumsetzung erzielt werden, jedoch lag die Aktivität hier im Vergleich zum CoTPP deutlich niedriger. Bei allen getesteten katalytisch wirksamen Materialien entstand als vorrangiges Reaktionsprodukt Schwefel, gebildete Schwefel-Sauerstoff-Verbindungen wie Sulfat und Thiosulfat waren von untergeordneter Bedeutung. Die Untersuchungen zeigten, dass Acetylen Black aufgrund der sehr geringen Teilchengröße technisch kaum einsetzbar ist, weshalb weitere Trägermaterialien erprobt wurden. Im Gegensatz zu Aktivkohle oder Anthrazit erwiesen sich Weichfilze, insbesondere der Sigratherm Kohlenstoff-Weichfilz (KFA-Filz), als sehr gut geeignete Trägermaterialien. Beim Einsatz von Aktivkohle lagerte sich der gebildete Schwefel in den Porenräumen ab, was zu einer erheblichen Verringerung der katalytischen Aktivität führte. Dagegen wurde unter Verwendung des modifizierten Filzmaterials auch bei sehr langen Laufzeiten (bis 3000 Stunden) keine Abnahme der katalytischen Wirksamkeit beobachtet. Durch diese Katalysatormatrix konnte somit die Deaktivierung des Katalysators durch elementaren Schwefel verhindert werden. Bei abschließenden Versuchen unter Verwendung einer kleintechnischen Versuchsanlage konnte gezeigt werden, dass der Katalysator für den großtechnischen Einsatz geeignet ist. Im Vergleich zur Aktivkohle sind zwar größere Investitionskosten notwendig, andererseits können mit dem CoTPP-Material deutlich längere Laufzeiten realisiert werden. Aufgrund seiner guten technischen Handhabbarkeit ist der modifizierte KFA-Filz sowohl in kleinen dezentralen Anlagen (ländliche Siedlungen) als auch in größeren Wasserwerken einsetzbar. Zusätzliche Chemikalien sind für den Betrieb eines solchen Filters nicht erforderlich. Eine weitere Verbesserung der Sulfidentfernung wird bei langen Filterlaufzeiten durch sulfidoxidierende Bakterien bewirkt. Das Ziel, einen effizienten, technisch einsetzbaren Katalysator zur oxidativen Sulfidentfernung aus Wässern zu entwickeln, wurde somit erreicht. / Hydrogen sulfide often occurs in groundwater of arid areas. Because of its malodour, H2S containing water cannot be used as drinking water without treatment. Aeration as the most common treatment technique is less effective and leads to nasty odour of ambient air. Catalytic oxidation could be an alternative. The aim of this work was to develop and to optimize a technically applicable oxidation catalyst as well as to test its applicability under practical conditions. Various N4-chelates (e. g. porphyrins), which are frequently used for the reduction of oxygen in fuel cells, were evaluated for catalytic oxidation of sulfide at selected boundary conditions and process parameters using batch and column experiments. The new catalysts should be characterized in comparison with other materials. The oxidation kinetics, the long-time stability of the catalyst and the composition of oxidation products were the main criteria used for catalyst assessment. Cobalt tetraphenylporphyrin (CoTPP) showed the highest catalytic activity of all tested materials. The rate of sulfide transformation increased significantly with increasing temperature and at pH values higher than 6. A catalyst suitable for technical use in fixed-bed reactors was obtained by coating of a supporting material (carbon felt KFA) with the active substance. For all investigated materials, sulfur was found to be the main reaction product of the sulfide oxidation. In contrast to activated carbon, which showed catalytic activity for sulfide oxidation too, modified KFA felt materials were not blocked and deactivated by formed sulfur, even after long-term use. The new catalyst is well qualified for a stable oxidation of sulfide in water. In comparison to activated carbon, higher investment costs are required, but the carbon felt supported porphyrin has a significant longer lifetime. Because of its easy use, modified KFA felt is applicable both in small local plants and in large waterworks. There is no necessity to add chemicals or to install complex control equipment. As a positive side-effect, further improvement of sulfide elimination caused by sulfide-oxidizing bacteria was found during long filter run times.

Clean and safe water is important for the well being of all organisms on earth. Therefore, it is important to reduce harmful emissions from industrial processes that use water in different ways. In vehicle washing processes, water is used in high-pressure processes, as a medium for detergents, and for rinsing of vehicles. The wastewater produced by these functions passes through a water reclamation system. A water reclamation system has two main functions, to produce reusable water to be used in future washing cycles, and to separate contaminants and purify the wastewater so it can be released back into the commercial grid. The reclamation system achieves this by using a combination of different water handling processes, these include: sludge tanks, an oil-water separator, a water reclamation unit, buffer tanks, and a water purification unit. The two components that stand for the more advanced cleaning processes are the water reclamation unit and the water purification unit. In this thesis, in collaboration with the company Westmatic, the water reclamation unit consists of cyclone separators that use centrifugal forces to separate heavy particles and ozone treatment to break up organic substances and combat bad odors. The Purification unit of choice is an electrocoagulation unit that, by a direct current, creates flocculants of impurities that rises to the surface and can be mechanically removed in a water volume inside the unit. This purification process is completely chemical-free thus making the process more environmentally friendly than other purification processes used in other circumstances. This master thesis aimed to develop a dynamic design tool for a modular solution of the different parts in the water reclamation system. This design tool uses specific user input to produce construction information for each instance. As an additional sub-aim, this design tool was linked with a computer-aided design program to produce parametric 3D models with underlying blueprints. This to produce a light solution, that has a short manufacturing time and that are highly customer adjusted. The first course of action was to mathematically define the complete water reclamation system and its components. These sections were described in a flowchart that shows how the different parts interact and operate. From the wash station, wastewater runs trough a course- and fine-sludge tank. From the fine sludge tank, the wastewater is directed in two different directions. Firstly, the water is pumped to the water reclamation unit and to one or multiple buffer tanks to finally be used in the wash station as reclaimed water. Secondly, the water travels to an oil separator, pump chamber, and water purification unit. In the purification unit, 99% of the inlet mass is directed out of the system as purified water. The remaining 1% is directed to a depot that acts like the end stage of the whole system. After all equations were defined and the design was related to the user-defined input flow the design tool was structured. The program of choice to house the design tool is Microsoft Excel. In this Excel document, a user interface with navigation was constructed and the intended user is directed through a series of input pages where input data is defined. This data is used in a normally hidden page where constructional dimensions are calculated. The constructional dimensions are displayed to the user on the second last page. At this stage the Excel document can be connected to a CAD program and 3D models with blueprints can be opened that depend on the output from the Excel file. Additionally, a pipe calculator is provided on the last page of the Excel document where pipe dimensions for different cases can be found. With this solution, glass fiber tanks are molded according to the resulting blueprints that are customer specific. In this way the solution is more adaptive and easier to handle. Additionally, the provided design tool enables an easier and more well-defined methodology when deriving the different needed volume and accompanied constructional dimensions for an arbitrary water reclamation system.

This diploma thesis is aimed at the evaluation of water treatment technology in Písty waterworks which treats raw water with high concentration of iron and manganese. The most common method of iron and manganese removal from raw water is based on oxidation to insoluble hydrated oxides followed by separation of formed aggregates. The plant technology consists of aeration, oxidation agent KMnO4 dosing and mixing, sedimentation, filtration and hygienic protection. Chemical analysis of treated water, evaluation of the aeration efficiency of iron and manganese oxidation, evaluation of the separation efficiency of the sedimentation tank and filters, assessment of distribution of iron and manganese in the filter, assessment of dirt holding capacity and optimization of KMnO4 dose were determined. Raw water pH fluctuated around 7,3 during measurements, whereas iron and manganese concentrations in raw water were 6,00 and 0,82 mg.l-1 , respectively. Oxidation of 97,2 % of dissolved iron and of 14,3 % of dissolved manganese was achieved after the aeration. The separation efficiency of the sedimentation tank was 82,9 % for iron and 46,5 % for manganese, however the separation efficiency of the second half of the sedimentation tank was low. Thus, the perforated baffles in the second half of the sedimentation...

No description available.

La minería es considerada un motor clave para el desarrollo económico de un país. En este sector, el mejoramiento en la eficiencia de usos del agua es un punto crítico desde el punto de vista económico y ambiental, por ello se siguen implementando nuevos procesos en el tratamiento del agua en el sector minero. Por tal motivo, el objetivo de esta investigación es demostrar que es posible mejorar las PTAR (planta de tratamiento de aguas residuales) de uso minero, lo que implica el mejor funcionamiento del sistema, usando de la mejor forma los recursos que se tienen. Esta investigación se desarrolló bajo los lineamientos de una metodología experimental, donde se diseñó el coagulador, floculador y clarificador de agua de rastras y el diseño del sistema integrado de clarificación de agua de 3 procesos que lo reemplazaría. El propósito de esto es realizar un análisis comparativo entre ambos sistemas usado en la mina “Coimolache” Con los resultados de los cálculos realizados para ambos diseños, tanto el clarificador de rastras y el sistema integrado de clarificación de agua de 3 procesos se demostrará que es posible una reducción en área (m2) a ocupar en el terreno, y de volumen (m3) de movimiento de tierra para contribuir la reducción del impacto ambiental. Así mismo, se evaluó la variación de los costos de implementación, operación y mantenimiento. Finalmente se busca dar a conocer, documentar y demostrar que el uso del sistema integrado de clarificación de agua de 3 procesos tiene múltiples ventajas para promover su implementación al nivel nacional. / Mining is considered a key for the economic development of a country. In this sector, improvement in water use efficiency of use is a critical point from the economic and environmental point of view, is because this reason, new processes are being implemented in the treatment of water in the mining sector. For this reason, the principal objective of this research is to demonstrate that it is possible to optimize the WWTP (wastewater treatment plant) for mining even to get the best operation of the system using in the right way the resources that we have. This research was developed under the guidelines of an experimental methodology, where coagulator, flocculator, and dredge water clarifier were designed and the design of the integrated 3-process water clarification system that would replace them. The purpose is to realize a comparative analysis between these systems used in the "Coimolache" mine. With the results of the calculations carried out for both designs, dredge water clarifier and integrated 3-process water clarification system, it will demonstrate that a reduction in area (m2) to be occupied on the ground and volume (m3) of earth movement is possible to contribute to the reduction of environmental impact. Likewise, the variation in implementation, operation and maintenance costs it was evaluated. Finally, this research intends to make known, document, and demonstrate that the use of the integrated 3-process water clarification system has multiple advantages to promote its implementation at the national level. / Tesis

No description available.

No description available.

No description available.

Denna studie genomfördes på uppdrag av det statliga forskningsinstitutet Formas. Syftet med rapporten var att undersöka hur effektiva våtmarker är som tilläggsrening av avloppsvatten, detta med avseende på reducering av läkemedel samt skadeeffekter på akvatiska organismer. Rapporten baserades på en tidigare studie utförd av Breitholtz et al. (2012) där mätningar av läkemedelshalter samt mortalitet och larvutveckling hos hoppkräftor, Nitocra spinipes, gjordes i fyra olika våtmarker.  De fyra våtmarkerna ligger i Eskilstuna, Oxelösund, Nynäshamn och Trosa. Deras mätningar undersökte mortalitet och larvutvecklingskvot för hoppkräftor i prover utspädda med bräckt vatten vid koncentration avloppsvatten på, 11,25 %; 22,5 %; 45% och 90 %. Proverna för läkemedelshalter späddes inte ut och enbart ett mätvärde per våtmark togs vid inflödet och utflödet. I denna rapport undersöktes dessa frågeställningar: (1) Är anlagda våtmarker som tilläggsrening en effektiv metod med avseende på skadeeffekter hos hoppkräftor, (2) till vilken grad reduceras halten läkemedel när våtmarker används som tilläggsrening samt (3) finns det ett samband mellan läkemedelsrester och hoppkräftornas överlevnad? För att besvara de tre frågeställningarna genomfördes en metaanalys av data från studien av Breitholtz et al. (2012). Hoppkräftors mortalitet, larvutvecklingskvot (LDR) och koncentration av läkemedel analyserades. Endast mortalitet och larvutvecklingskvot hade tillräckligt med data för utförande av en metaanalys. Läkemedelsanalysen kunde bara göras på en grundläggande nivå. Metaanalysen programmerades i MATLAB R2019b, där skillnaden i medelvärdet för mortalitet respektive larvutvecklingskvot beräknades mellan in- och utflöde för de fyra våtmarkerna. Skillnaderna för varje våtmark vägdes samman med invers-varians metoden för att få ett sammanvägt medelvärde. Analysen av läkemedel gjordes på nio läkemedel från Breitholtz et al. (2012). De nio valdes ut då de har pekats ut av Svenska Miljöinstitutet som intressanta ur ett avloppsreningsperspektiv. Excel användes för att göra enklare statistiska analyser mellan in- och utflöde i våtmarkerna. Slutligen gjordes en jämförelse mellan hoppkräftors skadeeffekter och läkemedelshalter genom att ta ut skillnaden i medelvärde mellan in- och utflöde. Resultatet från analyserna visade att när våtmarker användes som tilläggsrening minskade mortaliteten hos hoppkräftor för koncentrationerna 11,25 % och 90 % avloppsvatten. För koncentrationerna 22,5 % och 45 % fanns däremot ingen signifikant skillnad i mortalitet. Larvutvecklingskvoten minskade efter våtmarksbehandlingen för alla koncentrationer utom 90 %. Läkemedelshalten minskade i snitt med 30 % mellan inflöde och utflöde i våtmarkerna. För läkemedlen sulfametoxazol och oxazepam kunde dock en ökning ses efter behandling med våtmark. Ingen direkt trend kunde utläsas mellan läkemedelshalt och mortalitet hos hoppkräftor. Detta berodde troligtvis på att andra faktorer och föroreningar påverkade hoppkräftornas mortalitet och larvutvecklingskvot i högre grad än läkemedelshalterna. I studien kunde ingen slutsats dras om huruvida tilläggsvåtmarker är en effektiv reningsmetod med avseende på skadeeffekter hos hoppkräftor. Hoppkräftor är bra indikatorer på föroreningar i vattnet, dock är det svårt att bestämma vilka föroreningar som påverkar mest i detta fall. Detta medför att inga direkta samband mellan läkemedel och hoppkräftors mortalitet kunde påvisas i studien. De undersökta läkemedlen reducerades generellt. Eftersom mätningarna gjordes under vinterförhållanden då nedbrytningen i våtmarken är som minst effektiv bör resultatet ses som ett lägsta värde.

Östersjön är idag det system med störst utbredning av syrefattiga eller syrefria bottnar i hela världen. Problemet har uppstått som följd av den massiva näringsbelastning från de kringliggande länderna som pågått sedan industrialiseringen intensifierades på 1900-talet. I och med omställningen till förnybar energi planeras framtida vindkraftsparker att byggas i Östersjön. Överflödig energi planeras att användas till havsbaserad vätgasproduktion som sedan forslas in till land med rör. Vid storskalig vätgasproduktion produceras som biprodukt enorma mängder syrgas vilket ger helt nya förutsättningar för artificiell syresättning av Östersjöns syrefria bottnar. Tre övergripande tekniker för att artificiellt syresätta bottenvatten med syrgas har identifierats på 21 platser runt om i världen: Downflow Bubble Contact System (DBCS), Side Stream Pumping System (SSPS) och Direct Oxygen Injection System (DOIS). Alla tre tekniker har med goda resultat förhöjt syrgaskoncentrationen i bottenvatten från hypoxiskt (< 2 mg/l) till oxiskt (> 2 mg/l). I flera fall har syresättningen bidragit till reduktion av näringsämnen och/eller utökat habitat för fiskar och bottendjur. En pilotanläggning i fjärden Slätbaken skulle ge bättre förståelse för hur ett system skulle kunna utformas i andra delar av Östersjön. En massbalansmodell konstruerades över Slätbaken och resultatet var att pilotanläggningen bör ha en kapacitet på 8 ton O2/dygn för att med säkerhet kunna höja syrgaskoncentrationen till > 4 mg/l. Detta skulle ge en lämplig säkerhetsmarginal för den lokala bottennära eller bottenlevande faunan med avseende på syrgashalt. / As of today, the Baltic Sea is the system with the globally largest expansion of hypoxic or anoxic bottom waters, so-called “dead zones”. It is a consequence of the massive load of nutrients from the surrounding countries that started with the intensified industrialization in the start of the 20th century. With the transformation towards renewable energy, wind parks are planned to be built in the Baltic Sea on a substantial scale. Thereby, superfluous energy is planned to be used for sea-based production of hydrogen gas that can be piped to land. Large scale hydrogen gas production would generate enormous amounts of oxygen gas as a byproduct, which gives a theoretical opportunity to artificially oxygenate the dead zones of the Baltic Sea. Three main techniques to artificially oxygenate bottom waters were identified in 21 freshwater systems around the world: Downflow Bubble Contact System (DBCS), Side Stream Pumping System (SSPS) and Direct Oxygen Injection System (DOIS). All three techniques have successfully raised the concentration of dissolved oxygen from hypoxic (< 2 mg/l) to oxic (> 2 mg/l). In many cases, the oxygenation contributed to reduction of dissolved nutrients in the waters and/or enlarged habitats for fish and benthic fauna. A pilot plant for oxygenation in the bay Slätbaken would contribute to better understanding of how a future oxygenation system could be constructed in other parts of the Baltic Sea. A mass balance model was constructed, representing oxygen content and transport in Slätbaken. Results indicated that establishing a pilot plant would need a capacity of 8 tons O2/day to guarantee a dissolved oxygen concentration of > 4 mg/l, which would provide local fauna with a suitable safety margin regarding dissolved oxygen concentrations.