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E-Book

Umweltschutztechnik

AutorStephan Köster, Ulrich Forstner
VerlagSpringer Vieweg
Erscheinungsjahr2018
Seitenanzahl610 Seiten
ISBN9783662551639
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis99,99 EUR
Das Kompendium bietet einen Überblick über Grundlagen, Methoden und Vorschriften zum Technischen Umweltschutz, einschließlich der ethischen, sozialen, rechtlichen und wirtschaftlichen Fragen. Nachdem bereits die Schwerpunkte der 7. Auflage im Hinblick auf eine klimafreundliche Energieversorgung verändert wurden, trägt die Neuauflage der aktuellen Diskussion um regenerative Energien Rechnung: mit dem Querschnittsthema 'Rohstoffeffizienz' und einem Gastbeitrag zur Nachhaltigkeit. Der Band enthält eine Übersicht zu aktuellen Daten und Richtlinien.

Professor Dr. rer. nat. Ulrich Förstner leitete von 1982 bis 2005 den Arbeitsbereich Umweltschutztechnik an der Technischen Universität Hamburg-Harburg. Mit über fünfzig Forschungsprojekten und mit 16 Büchern war er an den wesentlichen Entwicklungen auf dem Gebiet des Gewässer- und Bodenschutzes seit Anfang der siebziger Jahre beteiligt. Für seine wissenschaftlichen Leistungen und das 'herausragende Buch' - Umweltschutztechnik, 8. Auflage - wurde ihm 2016 die Georgius-Agricola-Medaille der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft verliehen.  

Professor Dr.-Ing. Stephan Köster vertritt seit 1. April 2016 die Siedlungswasserwirtschaft am Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik der Leibniz Universität Hannover. Im April 2017 hat er die geschäftsführende Leitung des Institutes übernommen. Köster hat an der RWTH Aachen Bauingenieurwesen studiert. Im direkten Anschluss an sein Studium war er mehrere Jahre in einem Ingenieurbü

ro und hier vorrangig in Vorhaben der Entwicklungszusammenarbeit tätig. Im Jahr 2000 kehrte er an die Aachener Hochschule zurück und promovierte 2004. Bevor Köster 2011 als Professor an die TU Hamburg-Harburg wechselte, war er sieben Jahre als Oberingenieur am Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen tätig.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur 9. Auflage5
Vorwort zur 4. Auflage7
Inhaltsverzeichnis8
Verzeichnis der Kasten-Themen14
1 Grundlagen der Umweltschutztechnik17
1.1 Leitbilder und Strategien17
1.1.1 Umweltprobleme und Umwelthandeln20
1.1.2 Frühe Denkansätze zu Umwelt und Technik22
1.1.3 Leitbild Nachhaltigkeit24
1.1.4 Umsetzung des Leitbildes Nachhaltigkeit25
1.1.5 Steuerungsebenen für Klimawandel und Energiewende29
1.1.6 Strategische Handlungsfelder – Perspektiven 202034
1.2 Gesetze und Märkte36
1.2.1 Entwicklung des Umweltrechts in Deutschland36
1.2.2 Maßnahmen zur Umsetzung von umweltpolitischen Zielen39
1.2.3 Innovationen zwischen Technik und Politik42
1.2.4 Instrumente ökologischer Industriepolitik44
1.2.5 Marktperspektiven für Umweltschutztechnologien45
1.3 Ökologische Grundlagen48
1.3.1 Struktur von Ökosystemen48
1.3.2 Stabilität von Ökosystemen und technischen Systemen49
1.4 Technologische Grundlagen52
1.4.1 Risikoforschung54
1.4.2 Umweltinformatik58
1.4.3 Verfahrenstechnik62
1.4.4 Biotechnologie64
1.4.5 Green Chemistry65
1.4.6 Nanotechnologie66
1.4.7 Technische Geochemie67
1.4.8 Ingenieurgeologie und Geotechnik68
1.4.9 Materialwirtschaft und Logistik69
1.4.10 Produktion- und Fertigungstechnik70
1.4.11 Industrielle Symbiose – Ökopark72
1.4.12 Umweltschutztechnik als Querschnittsdisziplin73
1.5 Literatur75
2 Nachhaltiges Wirtschaften – Ressourcenschutz83
2.1 Umweltschutz im Unternehmen83
2.1.1 Einflüsse des Umweltschutzes auf die Unternehmen85
2.1.2 Einsatz ökologieorientierter Managementsysteme88
2.2 Beitrag der Ökonomie zur Nachhaltigen Entwicklung91
2.3 Ressourceneffizienz und nachhaltige Rohstoffpolitik98
2.3.1 Umweltbelastung durch Bergbau102
2.3.2 Ressourceneffizienz und Ressourcenproduktivität109
2.3.3 Umgang mit kritischen Rohstoffen für Zukunftstechnologien119
2.4 Literatur127
3 Schadstoffe141
3.1 Gefahrstoffrecht, Schadwirkungen141
3.1.1 Gefahrstoffrecht144
3.1.2 Entwicklung und Leitbilder der Chemiepolitik146
3.1.3 Schadwirkungen148
3.1.4 Umweltgefährliche Stoffeigenschaften151
3.1.5 Umweltstandards152
3.1.6 Zeitskalen der Schadstoffausbreitung154
3.1.7 Parameter der Stoffdynamik in der Umwelt155
3.2 Schwermetalle157
3.2.1 Umwelttechnische Relevanz157
3.2.2 Herkunft und Wirkung158
3.3 Organische Schadstoffe160
3.3.1 Umwelttechnische Relevanz160
3.3.2 Herkunft und Wirkung163
3.4 Strahlung167
3.4.1 Natürliche Strahlenbelastung168
3.4.2 Künstliche Strahlenbelastung169
3.4.3 Elektrosmog170
3.5 Literatur171
4 Klima und Energie175
4.1 Grundlagen des Klimaschutzes175
4.1.1 Wirkung und Herkunft der Treibhausgase177
4.1.2 Übergang zu einem nachhaltigeren Energiesystem178
4.2 Rationelle Energieerzeugung180
4.2.1 Umwandlung von Energieformen180
4.2.2 Entkarbonisierung181
4.2.3 Kraft-Wärme-Kopplung182
4.2.4 Einsatz von Brennstoffzellen, Energiespeicher184
4.2.5 Erhöhung der Wirkungsgrade von Kraftwerken186
4.2.6 CO?-Sequestrierung – Carbon Capture Storage Technologien189
4.3 Einsparpotenziale bei Treibhausgasen190
4.3.1 Industrie192
4.3.2 Gewerbe, Handel, Dienstleistungen192
4.3.3 Verkehr – Fahrzeugtechnik193
4.3.4 Haushalte – Raumwärme und Geräte194
4.3.5 Gebäude – Vermeidungskostenkurve196
4.4 Erneuerbare Energien198
4.4.1 Technologien: Nutzungsformen und Potenziale201
4.4.2 Geothermie204
4.4.3 Solarthermische Wärmebereitstellung205
4.4.4 Photovoltaik206
4.4.5 Windenergie208
4.4.6 Biomasse210
4.5 Instrumente der Energiewende216
4.5.1 Rechtliche Regelungen216
4.5.2 Wasserstoff aus Biomasse217
4.5.3 Stromspeicher218
4.5.4 Lastmanagement219
4.5.5 IKT-betriebene Energiesysteme220
4.5.6 Sektorkopplung von Strom, Wärme und Verkehr222
4.5.7 World Energy Scenarios: The Grand Transition223
4.6 Literatur224
5 Immissionsschutz235
5.1 Ursachen und Wirkungen von Luftbelastungen235
5.1.1 Entwicklung bei typischen Luftschadstoffen236
5.1.2 Luftschadstoffe in der Troposphäre236
5.1.3 Entstehung von Stickoxiden238
5.1.4 Entstehung von Schwefeldioxid239
5.1.5 Reaktionen bei der Ausbreitung von Luftschadstoffen240
5.1.6 Wirkungen von Luftschadstoffen241
5.2 Rechtsnormen und Ausbreitungsmodelle244
5.2.1 Regelbereiche244
5.2.2 Rechtsnormen und Technische Anleitungen245
5.2.3 EU-Regelungen für Industrieemissionen (IE-Richtlinie)247
5.2.4 Feinstaub/Schwebstaub (PM)248
5.2.5 Ausbreitungsmodelle250
5.3 Luftreinhaltungstechniken251
5.3.1 Staubemissionen251
5.3.2 Verminderung gasförmiger Emissionen255
5.3.3 Entschwefelung in Kraftwerken258
5.3.4 Minderung von Stickoxiden259
5.3.5 Abgasreinigung bei Kraftfahrzeugen264
5.4 Verkehrslärm268
5.5 Literatur271
6 Abwasser277
6.1 Der urbane Wasserkreislauf278
6.1.1 Elemente des urbanen Wasserkreislaufs278
6.1.2 Rechtliche Rahmenbedingungen281
6.2 Abwässer und ihre Zusammensetzung288
6.2.1 Abwasseraufkommen und -bilanzierung288
6.2.2 Abwasserqualitäten und -parameter292
6.3 Grundlagen der Stadtentwässerung295
6.3.1 Systeme der Stadtentwässerung296
6.3.2 Rohrmaterialien, Querschnittsformen, Einbauten und Bauwerke304
6.3.3 Auslegung von Stadtentwässerungssystemen312
6.3.4 Betrieb und Instandhaltung von Stadtentwässerungsnetzen313
6.4 Verfahren der Abwasserreinigung317
6.4.1 Übersicht konventionelle Abwasserreinigung317
6.4.2 Mechanische Reinigung318
6.4.3 Biologische Prozesse in der Abwasserreinigung326
6.4.4 Verfahrenstechnische Umsetzung332
6.4.5 „Vierte“ Reinigungsstufe: Sonderverfahren zur weitergehenden Abwasseraufbereitung344
6.4.6 Energieverbrauch von Kläranlagen351
6.5 Behandlung und Entsorgung der Reststoffe aus der Abwasserreinigung353
6.5.1 Reststoffe aus der mechanischen Reinigung353
6.5.2 Schlammaufkommen und -behandlung355
6.6 Literatur356
7 Trinkwasser363
7.1 Praxis der Trinkwasserversorgung364
7.1.1 Elemente einer Trinkwasserversorgungsanlage368
7.1.2 Auslegungsgrößen für eine Trinkwasserversorgungsanlage368
7.1.3 Betrieb und Instandhaltung von Wasserversorgungsanlagen373
7.2 Rohwasservorkommen und -gewinnung375
7.2.1 Rohwasserdargebot und -schutz375
7.2.2 Rohwassergewinnung380
7.3 Trinkwasseraufbereitung397
7.3.1 Rahmenbedingungen der Trinkwasseraufbereitung397
7.3.2 Aufbereitungsverfahren und -technologien398
7.4 Trinkwasserverteilung416
7.5 Weitere Aspekte der Trinkwasserversorgung422
7.5.1 Wassersparen: pro und contra422
7.5.2 Konzept des virtuellen Wassers425
7.5.3 Mikroschadstoffe: Handlungsbedarf im Wasserwerk?427
7.6 Literatur427
8 Bodenschutz434
8.1 Grundlagen und Stand des Bodenschutzes434
8.1.1 Georessource Boden – Themenfelder437
8.1.2 Nachhaltige Landwirtschaft439
8.1.3 Flächenrecycling – nachhaltiges Flächenmanagement441
8.1.4 Art und Ausmaß von Schadstoffeinträgen in Böden442
8.2 Sedimente445
8.2.1 Sedimente, das Gedächtnis der Gewässer446
8.2.2 Biologische Wirkungen447
8.2.3 Chemische Zeitbombeneffekte448
8.2.4 Schwerpunkte aktueller Sedimentforschung450
8.3 Altlastenprobleme451
8.3.1 Sanierungsziele453
8.3.2 Erkundung von Altablagerungen und Altstandorten454
8.4 Altlastensanierung457
8.4.1 Sicherungsmaßnahmen457
8.4.2 Sanierung von Altlasten462
8.4.3 In-situ Methoden469
8.4.4 Flussgebietsmanagement mit kontaminierten Sedimenten476
8.4.5 Böden und Sedimente im Flusseinzugsgebiet – Synthese479
8.5 Literatur480
9 Abfall490
9.1 Abfallbeseitigung – vom Abraum bis zum Hausmüll490
9.1.1 Abfälle aus Gewinnung und Behandlung von Bodenschätzen491
9.1.2 Behandlung von Massenabfällen493
9.1.3 Chemisch-physikalische Behandlung von Industrieabfällen495
9.1.4 Hausmüll497
9.1.5 Abfallaufkommen in Deutschland499
9.2 Müllverbrennung501
9.2.1 Müllverbrennungsanlagen503
9.2.2 Rauchgasreinigung505
9.2.3 Rückstandsbehandlung507
9.2.4 Verwertung von Müllverbrennungsschlacken509
9.2.5 Thermische Abfallbehandlungsanlagen in Deutschland510
9.3 Deponierung511
9.3.1 Deponiegas und Sickerwasser513
9.3.2 Mechanisch-Biologische Vorbehandlung von Abfällen516
9.3.3 Langzeitprognose für Reaktordeponien517
9.3.4 Leitperspektive Endlagerqualität519
9.4 Literatur524
10 Kreislaufwirtschaft532
10.1 Integrierte Stoffwirtschaft532
10.1.1 Entwicklung einer integrierten Abfallwirtschaft in Europa532
10.1.2 Märkte und Gesetze in der Kreislaufwirtschaft533
10.1.3 EU-Aktionsplan für eine umfassende Kreislaufwirtschaft535
10.1.4 Recycling innerhalb der Wertschöpfungskette538
10.1.5 Theorie und Praxis des Recyclings539
10.1.6 Formen des Recyclings – Dimensionen der Praxis541
10.1.7 Prioritäten im System „Kreislaufwirtschaft“543
10.2 Stoffstrommanagement544
10.2.1 Stoffflussanalysen für ein nachhaltiges Materialmanagement545
10.2.2 Anthropogener Stoffwechsel in urbanen Systemen547
10.2.3 Energetische Bilanzierung von Stoffkreisläufen549
10.2.4 Material- und Energie-Intensität über einen Gebrauchszyklus551
10.2.5 Vermeidung von Abfällen und Schadstoffen552
10.3 Recycling in den einzelnen Wirtschaftszweigen553
10.3.1 BGR-Regelkreis und wirtschaftsstrategische Rohstoffe554
10.3.2 Verwertung gefährlicher Abfälle – Beispiel: Säurerecycling555
10.3.3 Aufbereitung von Organikresten – Kompostierung557
10.3.4 Urban Mining, Recycling von Baumaterialien559
10.3.5 Werkstoffrecycling – Beispiel Kunststoffe562
10.3.6 Verwertung von Verpackungsabfällen567
10.3.7 Aufbereitung von Elektro- und Elektronikaltgeräten569
10.3.8 Altfahrzeug-Verwertung570
10.3.9 Batterien-Recycling571
10.4 Weiterentwicklung der Kreislaufwirtschaft573
10.4.1 Produktverantwortung – § 23 im Kreislaufwirtschaftsgesetz573
10.4.2 Wiederaufarbeitung von Produkten575
10.4.3 Ersatzbaustoffe zwischen Recycling und Bodenschutz577
10.4.4 Kreislaufwirtschaft im Zeichen des Klimaschutzes579
10.5 Literatur580
Sachverzeichnis592

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