@inproceedings{UhligRadigkUhlmannetal., author = {Uhlig, Uli and Radigk, Sven and Uhlmann, Wilfried and Preuß, Volker and Koch, Thomas}, title = {Iron removal from the Spree River in the B{\"u}hlow pre-impoundment basin oft the Spremberg reservoir}, series = {IMWA 2016 - Mining Meets Water - Conflicts and Solutions}, booktitle = {IMWA 2016 - Mining Meets Water - Conflicts and Solutions}, editor = {Drebenstedt, Carsten and Paul, Michael}, publisher = {TU Bergakademie Freiberg, Institute of Mining and Special Civil Engineering}, address = {Freiberg}, isbn = {978-3-86012-533-5}, pages = {182 -- 190}, language = {en} } @inproceedings{StrzodkaClausPreussetal., author = {Strzodka, Michael and Claus, Ronny and Preuß, Volker and Th{\"u}rmer, Konrad}, title = {Advanced treatment of pit lakes using limestone and carbon dioxide}, series = {IMWA 2016 - Mining Meets Water - Conflicts and Solutions}, booktitle = {IMWA 2016 - Mining Meets Water - Conflicts and Solutions}, editor = {Drebenstedt, Carsten and Paul, Michael}, publisher = {TU Bergakademie Freiberg, Institute of Mining and Special Civil Engineering}, address = {Freiberg}, isbn = {978-3-8602-533-5}, pages = {209 -- 215}, language = {en} } @inproceedings{SchoepkePreussZahnetal., author = {Sch{\"o}pke, Ralph and Preuß, Volker and Zahn, Lena and Th{\"u}rmer, Konrad}, title = {Modeling the changes in Water quality of AMD along the flow path}, series = {IMWA 2016 - Mining Meets Water - Conflicts and Solutions}, booktitle = {IMWA 2016 - Mining Meets Water - Conflicts and Solutions}, editor = {Drebenstedt, Carsten and Paul, Michael}, publisher = {TU Bergakademie Freiberg, Institute of Mining and Special Civil Engineering}, address = {Freiberg}, isbn = {978-3-86012-533-5}, pages = {1195 -- 1201}, language = {en} } @inproceedings{SchoepkePreussZahnetal., author = {Sch{\"o}pke, Ralph and Preuß, Volker and Zahn, Lena and Th{\"u}rmer, Konrad and Totsche, Oliver}, title = {Control of the remediation of anoxic AMD groundwater by sulphate reduction in a subsoil reactor}, series = {13th International Mine Water Association Congress - Mine Water \& Circular Economy, June 25-30, 2017 Lappeenranta, Finland, vol. 1}, booktitle = {13th International Mine Water Association Congress - Mine Water \& Circular Economy, June 25-30, 2017 Lappeenranta, Finland, vol. 1}, editor = {Wolkersdorfer, Christian and Sartz, Lotta and Sillanp{\"a}{\"a}, Mikka and H{\"a}kkinen, Antti}, publisher = {Lappeenranta University of Technology}, address = {Lappeenranta, Finland}, isbn = {978-952-335-066-3}, pages = {502 -- 509}, abstract = {Groundwater containing high amounts of products of pyrite weathering flows into receiving waters in consequence of lignite mining for a number of years. Iron hydroxides causing turbidity and silting will strongly affect the river Spree for many decades. In addition to liming acidic surface waters and the conventional treating of mine waters, microbial sulphate reduction of the inflowing anoxic AMD groundwater is tested for long-term remediation. During a pilot project at the location 'Ruhlm{\"u}hle' in north Saxony since end of 2014 glycerin as a carbon source and nutrient solutions of N and P are infiltrated in an anoxic AMD groundwater stream by lances ([1]). Planning and operation were carried out based on a model. The complex reaction mechanisms in the aquifer were formulated using phreeqc2. They were applied to the flow path from the infiltration to the measuring points as a mixed cell model. Based on literature research as well as laboratory experiments and pilot tests ([2], [3]), the biochemistry of the sulphate reduction was drafted as an extensive reaction term refined by adaption to experimental results later on. To describe the sorption processes on the solid matrix of the aquifer, the surface 'Sandw_OH' had to be defined and parameterized. The behavior of metabolites and humic substances could only be considered with the aid of new reaction models. On the basis of intensive preliminary investigations, the mixed cell model developed for the pilot sites can be applied to other glacial aquifers. Moreover, it was possible to elucidate numerous side reactions and to describe them in the model. Ultimately, the process of sulphate reduction is available for the treatment of groundwater containing high amounts of products of pyrite weathering. It can be applied at the source as well as on the flow path. Design and control of the variety of overlapping processes is only possible by means of the developed model approaches.}, language = {en} } @inproceedings{PreussZahnKoch, author = {Preuß, Volker and Zahn, Lena and Koch, Thomas}, title = {Verfahrenstechnische Optimierung einer Zweischichtfiltration - Untersuchungen zu den Ursachen erh{\"o}hter Filterwiderst{\"a}nde}, series = {Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung, 12. Aachener Tagung Wassertechnologie, 24.-25. Oktober 2017, Aachen, Eurogress}, booktitle = {Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung, 12. Aachener Tagung Wassertechnologie, 24.-25. Oktober 2017, Aachen, Eurogress}, publisher = {Druck- und Verlagshaus Mainz}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-95886-186-2}, pages = {153 -- 158}, language = {de} } @misc{PreussVornholtKuhnetal., author = {Preuß, Volker and Vornholt, Carsten and Kuhn, Ramona and Martienssen, Marion}, title = {Untersuchung zur Membrang{\"a}ngikeit von Antiscalants}, series = {Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung : 13. Aachener Tagung Wassertechnologie : Begleitbuch : 29.-30. Oktober 2019}, journal = {Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung : 13. Aachener Tagung Wassertechnologie : Begleitbuch : 29.-30. Oktober 2019}, editor = {Pinnekamp, Johannes and Wessling, Matthias}, publisher = {Aachener Verfahrenstechnik, RWTH Aachen ; Institut f{\"u}r Siedlungswasserwirtschaft, RWTH Aachen}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-95886-305-7}, pages = {117 -- 123}, language = {de} } @misc{PreussVornholtKuhnetal., author = {Preuß, Volker and Vornholt, Carsten and Kuhn, Ramona and Martienssen, Marion}, title = {Untersuchung zur Membrang{\"a}ngigkeit von Antiscalants}, series = {13. Aachener Tagung Wassertechnologie : Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung}, volume = {2019}, journal = {13. Aachener Tagung Wassertechnologie : Verfahren der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung}, editor = {Wessling, Matthias and Pinnekamp, Johannes}, edition = {1. Auflage}, publisher = {Verlagshaus Mainz GmbH Aachen}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-95886-305-7}, doi = {10/35549368458}, pages = {117 -- 123}, abstract = {Aminophosphonate sind synthetisch hergestellte Komplexbildner, die kovalente C-P Bindungen aufweisen. Durch zus{\"a}tzlich eingef{\"u}gte Aminogruppen (NH2) komplexieren Amino-phosphonate besonders gut Metallionen, weshalb sie in einem sehr breiten Anwendungsspektum zum Einsatz kommen. So werden Phosphonate vielseitig als Haushalts- und Industriereiniger, aber auch als Komponenten von Kosmetika und in der Medizin verwendet. Des weiteren werden sie zur K{\"u}hlwasserkonditionierung, Stabilisierung von Peroxiden oder Bleichb{\"a}dern und als Korrosionsinhibiter eingesetzt. Entsprechend der vielseitigen Anwendungsgebiete lag bereits in den fr{\"u}her 90igern des vergangenen Jahrhunderts die Gesamtproduktion an Phosphonaten in Europa bei {\"u}ber 11.000 Tonnen pro Jahr (Jaworska et al., 2002). Weltweit zeigen die Nutzung und der damit verbundene Bedarf an Phosphonaten einen immer weiter steigenden Trend. Dem entgegen steht der noch immer wenig untersuchte Verbleib und das chemische Verhalten von Phosphonaten in der Umwelt. Die gegenw{\"a}rtig technisch eingesetzten Phosphonate {\"a}hneln in ihrer Struktur den bekannteren Aminocarboxylaten wie dem EDTA und NTA. Chemisch synthetisierte Phosphonate sind nur schwer biologisch abbaubar, weshalb zu einer kontinuierlichen Anreicherung in der aquatischen Umwelt kommen kann (Jaworska et al., 2002). Dies liegt unter anderem auch daran, dass Phosphonate als Phosphatersatz in großen Mengen in Waschmitteln enthalten sind und {\"u}ber das Abwasser in die Kl{\"a}ranlagen gelangen, wo sie nicht weiter biologisch abgebaut werden. Sie werden haupts{\"a}chlich durch Absorption an die Oberfl{\"a}che vom Belebtschlamm aus den Abwasser entfernt. Nowack (2004) beschrieb die Toxizit{\"a}t von Phosphonaten in Kl{\"a}ranlagen als gering, verwies aber gleichzeitig darauf, dass aufgrund ihrer hohen Stabilit{\"a}t Phosphonate hemmend auf Proteasen und Syntheasen (Enzyme) von Mikroorganismen wirken. Der photochemische und biologische Abbau von dem Phosphonat EDTMP wurde eingehend untersucht, um dessen Umweltverhalten besser absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen. Ziel der Untersuchungen war es den Abbauprozess zu entschl{\"u}sseln als Grundlage f{\"u}r die langfristige Entwicklung umweltvertr{\"a}glicher Aminophosphonatstrukturen. Der photochemische Abbau von EDTMP und die Bildung von Metaboliten konnte mittels LC-MS und 31P-NMR bereits aufgekl{\"a}rt werden. So zeigt sich das EDTMP bereits nach wenigen Minuten im UV-Licht zerf{\"a}llt und nicht mehr nachgewiesen werden kann. Als Hauptprodukt konnte das Phosphonat IDMP identifiziert werden. Als weitere Abbauprodukte konnten die Phosphonate EABMP und AMPA identifiziert werden. In allen Versuchen konnte nach 300 min UV-Behandlung mindestens 75\% des Endprodukts CO2 nachgewiesen werden. Weitere drei maßgebliche Abbauprodukte wurden mit Hilfe der LC-MS gefunden. Deren chemische Struktur konnte bisher jedoch noch nicht eindeutig beschrieben werden. Im Anschluss an die UV-Experimente wurde ein Versuch mit Sonnenlicht simuliert. Insgesamt verlief der EDTMP-Abbau im Sonnenlicht wesentlich langsamer. Auch hier konnten wieder dieselben Abbauprodukte IDMP, EABMP und AMPA identifiziert werden. Zus{\"a}tzlich traten auch die drei noch nicht eindeutig identifizierten Metaboliten von EDTMP auf. Aus den gewonnen Daten kann somit geschlussfolgert werden, dass EDTMP unter Einwirkung von UV-Licht abbaubar ist. Die Annahme, dass EDTMP und dessen Abbauprodukte langfristig zur Sch{\"a}digung des aquatischen {\"O}kosystems f{\"u}hrt, kann somit nicht best{\"a}tigt werden. In weiteren Untersuchungen wurde der biologische Abbau von EDTMP und seiner photochemischen Abbauprodukten eingehend studiert. F{\"u}r die Abbauversuche wurden die beiden St{\"a}mme Pseudomonas aeruginosa und Ochrobactrum sp. aus Boden isoliert. Es konnte gezeigt werden, dass sie 1mM EDTMP innerhalb von 35 Tagen zu mindestens 94\% abbauen. Zus{\"a}tzlich zum biologischen Abbau von EDTMP wurden auch die Verdopplungszeitung der beiden St{\"a}mme f{\"u}r EDTMP, IDMP, EABMP und AMAP ermittelt. Es zeigte sich, dass der Stamm P. aeruginosa f{\"u}r alle vier Phosphonate ein besseres wachstum zeigte als Ochrobactrum sp. Der Stamm P. aeruginosa erreichte f{\"u}r die Verstoffwechselung von EDTMP eine Verdopplungszeit von 10,1 Tagen, f{\"u}r IDMP 7,4 Tage, f{\"u}r EABMP 7,4 Tage und f{\"u}r AMPA 13,7 Tage. Der Stamm Ochrobactrum sp. erreichte f{\"u}r das Substrat EDTMP eine Verdopplungszeit von 11,8 Tagen, f{\"u}r IDMP 18,9 Tage, f{\"u}r EABMP 7,7 Tage und f{\"u}r AMPA 22,0 Tage. Offensichtlich war f{\"u}r beide St{\"a}mme der Abbau von AMPA der limitierende, aber nicht hemmende Schritt im biologischen Abbau. Somit kann geschlussfolgert werden, dass die Abbauprodukte der Photolyse auch biologisch abgebaut werden k{\"o}nnen. In weiteren Untersuchungen soll der biologische Abbau auf enzymatischer Ebene entschl{\"u}sselt werden. Die Identifizierung der Sch{\"u}sselenzyme spielt hierbei eine wesentliche Rolle, um neuartige Phosphonatstrukturen herzuleiten, die auf der einen Seite ihre Funktionalit{\"a}t und Eigenschaften behalten, aber auf der anderen Seite eine erheblich verbesserte Bioverf{\"u}gbarkeit aufweisen, so dass eine dauerhafte Akkumulation in der Umwelt und Folgebeeintr{\"a}chtigungen minimiert ggf. ausgeschlossen werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @misc{KuhnVornholtPreussetal., author = {Kuhn, Ramona and Vornholt, Carsten and Preuß, Volker and Bryant, Isaac Mbir and Martienssen, Marion}, title = {Aminophosphonates in Nanofiltration and Reverse Osmosis Permeates}, series = {Membranes}, volume = {11}, journal = {Membranes}, number = {6}, issn = {2077-0375}, doi = {10.3390/membranes11060446}, pages = {1 -- 16}, abstract = {Aminophosphonates such as aminotris(methylenephosphonic acid) (ATMP) are common constituents of antiscalants. In nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) processes, ATMP prevents inorganic scaling leading to more stable membrane performance. So far, little attention has been paid to the possible permeation of aminophosphonates through NF and RO membranes. We have investigated the permeability of these membrane types for ATMP and its potential metabolites iminodi(methylenephosphonic acid) (IDMP) and amino(methylenephosphonic acid) (AMPA) with two different NF membranes (TS40 and TS80) and one RO membrane (ACM2) and three different water compositions (ultra-pure water, synthetic tap water and local tap water). We found traces of phosphonates in all investigated permeates. The highest phosphonate rejection occurred with local tap water for all three membranes investigated. Filtration experiments with a technical antiscalant formulation containing ATMP indicated similar trends of phosphonate permeability through all three membranes. We assume that the separation mechanisms of the membranes are the results of a very complex relationship between physico-chemical properties such as Donnan exclusion, feed pH, feed ionic strength and feed concentration, as well as solute-solute interactions.}, language = {en} }