Untersuchung der Prozesse der Mn(II)-Entfernung bei der Behandlung von Abwässern aus einem Kohlebergbau in Vang Danh (Vietnam) und Entwicklung eines Verfahrens zur Entmanganung von Grubenwässern:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Dresden
Dresdner Grundwasserforschungszentrum
2011
|
| Schriftenreihe: | Proceedings des Dresdner Grundwasserforschungszentrums e.V.
46 : Dissertation |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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DISSERTATION VON STEFAN KURTZ
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
KURZFASSUNG V
ABSTRACT VI
SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN VII
1 EINLEITUNG 1
1.1 PROBLEMSTELLUNG 1
1.2 ARBEITSZIELE 2
1.3 FORSCHUNGSPROJEKT 2
1.4 STANDORTSPEZIFISCHE RAHMENBEDINGUNGEN 3
1.5 DATENGRUNDLAGEN 5
1.6 DIE BEIDEN THEMENSCHWERPUNKTE DIESER ARBEIT 7
2 GRUNDLAGEN UND STAND DES WISSENS 8
2.1 HYDROCHEMISCHE GRUNDLAGEN 8
2.1.1 EINLEITUNG: EISEN, MANGAN, ENTEISENUNG, ENTMANGANUNG 8
2.1.2 OXIDATIONSPROZESSE 10
2.1.2.1 HOMOGENE UND AUTOKATALYTISCHE OXIDATION VON EISEN UND MANGAN 10
2.1.2.2 HETEROGENE OXIDATION VON EISEN UND MANGAN 12
2.1.2.3 STABILITAET UND TRANSFORMATION DER GEBILDETEN PRAEZIPITATE 15
2.1.3 SORPTIONSPROZESSE 19
2.1.3.1 GRUNDLAGEN 19
2.1.3.2 EINFLUSSFAKTOREN UND MECHANISMEN 21
2.1.3.3 SORPTIONSKINETIK 23
2.1.4 MN-ENTFERNUNG ALS KOMBINATION AUS OXIDATIONS- UND
SORPTIONSPROZESSEN....24
2.2 GRUBENWASSERREINIGUNGSVERFAHREN 26
2.2.1 AKTIVE GRUBENWASSERREINIGUNGSVERFAHREN ZUR FE- UND MN-ENTFERNUNG
26
2.2.2 ENTMANGANUNGSFILTRATION 29
2.2.3 UNTERSUCHUNGEN ZUR ANWENDUNG UND BESCHAFFENHEIT VON REAKTIVEN
MATERIALIEN ZUR ENTMANGANUNG 31
2.3 KARBONATGLEICHGEWICHT 33
SEITE I
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DISSERTATION VON STEFAN KURTZ
3 KONZEPTION DER LABOR- UND TECHNIKUMSVERSUCHE 35
3.1 GESAMTKONZEPT 35
3.2 GBV-REAKTOR 36
3.3 TECHNIKUMSVERSUCHSANLAGE 37
3.3.1 GRUNDKONZEPT 37
3.3.2 VERFAHRENSSCHEMA 39
3.3.3 BECKENDIMENSIONIERUNG 39
3.3.4 KONZEPTION DER ENTMANGANUNGSSTUFE 41
3.4 VERSUCHE ZUR MN-ENTFERNUNG IM REAKTIONSBECKEN 42
3.4.1 SBR-LABORVERSUCHSANLAGE 42
3.4.2 VORVERSUCHE 43
3.4.3 GRUNDLEGENDE VERSUCHE ZUR MN-ENTFERNUNG 44
3.4.4 TITRATIONSVERSUCHE MIT VARIABLEN EISENHYDROXIDGEHALTEN 45
3.4.5 EINZELVERSUCHSREIHEN MIT VARIABLEN MN-KONZENTRATIONEN 45
3.4.6 UNTERSUCHUNGEN ZUR REAKTIONSKINETIK DER MN-ENTFERNUNG 46
3.4.7 SORPTIONSVERSUCHE MIT DEM GBV-REAKTOR 47
3.4.8 OXIDATIONSVERSUCHE MIT DEM GBV-REAKTOR 47
3.4.9 SAUERSTOFFZEHRUNGSVERSUCHE 48
3.4.9.1 02-ZEHRUNG IM TITRATIONSVERSUCH 4 8
3.4.9.2 02-ZEHRUNGSVERSUCH MIT DEM GBV-REAKTOR 48
3.4.10 BESTIMMUNG DER SORPTIONSKAPAZITAET VON EISENHYDROXIDSCHLAMM 48
3.4.11 BESTIMMUNG DER SPEZIFISCHEN OBERFLAECHE UND DES KARBONAT-ANTEILS
VON EISENHYDROXID-SCHLAEMMEN 49
3.4.12 TECHNIKUMSVERSUCH ZUR KARBONATFAELLUNG IM REAKTIONSBECKEN 50
3.5 VERSUCHE ZUR KATAIYTISCHEN ENTMANGANUNG IM FILTERBETT 50
3.5.1 DAS UNTERSUCHTE MN-ERZ 50
3.5.2 TECHNIKUMSVERSUCH ZUR KATAIYTISCHEN ENTMANGANUNG IM FILTERBETT 51
3.5.3 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN VON FRISCHEM UND EINGEARBEITETEM
MN-ERZ. .53
3.5.4 SORPTIONSVERSUCHE MIT DEM GBV-REAKTOR 55
3.5.5 OXIDATIONSVERSUCHE MIT DEM GBV-REAKTOR 56
3.6 ANALYSEMETHODEN 56
SEITE II
IMAGE 3
DISSERTATION VON STEFAN KURTZ
4 ERGEBNISSE DER LABOR- UND TECHNIKUMSVERSUCHE 57
4.1 VERSUCHE ZUR MN-ENTFERNUNG IM REAKTIONSBECKEN 57
4.1.1 VORVERSUCHE 57
4.1.2 GRUNDLEGENDE VERSUCHE ZUR MN-ENTFERNUNG 60
4.1.3 TITRATIONSVERSUCHE MIT VARIABLEN EISENHYDROXIDGEHALTEN 63
4.1.4 EINZELVERSUCHSREIHEN MIT VARIABLEN MN-KONZENTRATIONEN 65
4.1.5 UNTERSUCHUNGEN ZUR REAKTIONSKINETIK DER MN-ENTFERNUNG 66
4.1.6 SORPTIONS- UND OXIDATIONSVERSUCHE MIT DEM GBV-REAKTOR 69
4.1.7 SAUERSTOFFZEHRUNGSVERSUCHE 70
4.1.7.1 02-ZEHRUNG IM TITRATIONSVERSUCH 70
4.1.7.2 02-ZEHRUNGSVERSUCH MIT DEM GBV-REAKTOR 71
4.1.8 BESTIMMUNG DER SORPTIONSKAPAZITAET VON EISENHYDROXIDSCHLAMM 72
4.1.9 SPEZIFISCHE OBERFLAECHE UND KARBONAT-ANTEIL IN
EISENHYDROXID-SCHLAEMMEN...72
4.1.10 TECHNIKUMSVERSUCH ZUR KARBONATFAELLUNG IM REAKTIONSBECKEN 73
4.1.11 ZUSAMMENFASSUNG ZUR MN-ENTFERNUNG IM REAKTIONSBECKEN 75
4.2 VERSUCHE ZUR KATAIYTISCHEN ENTMANGANUNG IM FILTERBETT 77
4.2.1 TECHNIKUMSVERSUCH ZUR KATAIYTISCHEN ENTMANGANUNG IM FILTERBETT 77
4.2.1.1 ENTWICKLUNG DER MN-ENTFERNUNG, DER PH-WERT-SENKUNG UND DER
02-ZEHRUNG 77 4.2.1.2 ENTWICKLUNG DER WASSERBESCHAFFENHEIT IN BEZUG AUF
DIE WEITEREN PARAMETER 79 4.2.1.3 VERSUCHSPHASE 5: VARIATION DER
EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE ENTMANGANUNG 79
4.2.1.4 VERSUCHSPHASE 6: VERGLEICH VON FRISCHEM UND EINGEARBEITETEM
MN-ERZ 81
4.2.1.5 TIC-RUECKHALT UND KARBONATFAELLUNG 82
4.2.1.6 ENTWICKLUNG DER RUECKSPUELSCHLAMM-MASSEN 83
4.2.1.7 BESCHAFFENHEITEN DER RUECKSPUELSCHLAEMME 84
4.2.1.8 VERGLEICH DER VERSUCHSERGEBNISSE MIT DENEN ANDERER
FILTERMATERIALIEN 86
4.2.2 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN VON FRISCHEM UND EINGEARBEITETEM
MN-ERZ. .87 4.2.2.1 CHEMISCHE BESCHAFFENHEITEN UND MASSENBILANZIERUNGEN
87
4.2.2.2 DICHTE DER FESTSUBSTANZ UND SCHUETTDICHTE 89
4.2.2.3 SPEZIFISCHEN OBERFLAECHEN 90
4.2.2.4 KATIONENAUSTAUSCHKAPAZITAETEN 91
4.2.2.5 MIKROSKOPISCHE BETRACHTUNGEN 92
4.2.2.6 SCHUETTELVERSUCHE UNTER 02-PRAESENZ 92
4.2.2.7 SCHUETTELVERSUCHE NAHEZU 02-FREI 93
4.2.2.8 SORPTIONSKAPAZITAETEN 95
4.2.2.9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSWERTUNG DER VERGLEICHENDEN UNTERSUCHUNGEN
96
4.2.3 SORPTIONS- UND OXIDATIONSVERSUCHE MIT DEM GBV-REAKTOR 97
4.2.4 ZUSAMMENFASSUNG ZUR KATAIYTISCHEN ENTMANGANUNG IM FILTERBETT 98
SEITE III
IMAGE 4
DISSERTATION VON STEFAN KURTZ
5 GEOCHEMISCHE MODELLIERUNGEN 100
5.1 DATENGRUNDLAGEN 100
5.2 MN-ENTFERNUNG, TEILMODELL 1: REAKTIONSBECKEN 100
5.3 MN-ENTFERNUNG, TEILMODELL 2: ENTMANGANUNGSSTUFE 103
5.4 GESAMTMODELL ZUR MN-ENTFERNUNG 105
5.4.1 PH-WERT IM REAKTIONSBECKEN 105
5.4.2 FE(LL)-KONZENTRATION IM GRUBENWASSER 105
5.4.3 02-KONZENTRATION IM GRUBENWASSER 106
5.4.4 MN(IL)-KONZENTRATION IM GRUBENWASSER 107
5.4.5 CAO-VERBRAUCH IM REAKTIONSBECKEN 108
6 ZUSAMMENFASSENDE DISKUSSION 109
6.1 UMSETZUNG ;DER ERGEBNISSE DER LABOR- UND TECHNIKUMSVERSUCHE. .109
6.2 HYDROCHEMISCHE PROZESSE DER MN-ENTFERNUNG I M REAKTIONSBECKEN 111
6.3 HYDROCHEMISCHE PROZESSE DER ENTMANGANUNG IM FILTERBETT 114
6.4 VERGLEICH DER EIGENSCHAFTEN DER FUER DIE ENTMANGANUNG RELEVANTEN
OBERFLAECHEN 118
6.5 STOFFSTROMBILANZIERUNGEN F UE R FE, KOHLESTAUB UND MN 120
6.6 KALZIUM- UND KARBONATBILANZIERUNG 122
6.7 MOEGLICHE VERFAHRENSANPASSUNGEN IM FALLE VON VERAENDERTEN
GRUBENWASSER-BESCHAFFENHEITEN 124
6.8 MECHANISMUS DER MN(LL)-ENTFERNUNG WAEHREND DER EISENHYDROXID-BILDUNG
IM REAKTIONSBECKEN 126
6.9 OPTIMIERUNGSMOEGLICHKEIT DES VERFAHRENS IN BEZUG AUF DEN VERBRAUCH
VON NEUTRALISATIONSMITTEL 128
6.10 WEITERE EINSATZMOEGLICHKEITEN DES ZWEISTUFIGEN
MN-ENTFERNUNGSVERFAHRENS 130
6.11 AUSBLICK 131
7 LITERATUR 133
8 ANHANG 140
SEITE IV
|
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