Das Projekt "KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Andreas Junghans Anlagenbau und Edelstahlbearbeitung GmbH & Co. KG durchgeführt. Im vorliegenden Projekt sollen dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche entwickelt und zur nachhaltigen Aufbereitung von Bergbauabwässern mittels Nanofiltration und Membrandestillation erprobt werden. Keramische Membranen zeichnen sich durch eine hohe chemische, thermische und mechanische Stabilität aus und sind deshalb polymeren Membranen bezgl. ihrer Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit überlegen. Nachteile bestehen in Bezug auf die Herstellungskosten, die in einem hohen manuellen Anteil in der Fertigung und hohen Energiekosten durch die Sinterung begründet sind. Ein wichtiges Thema im Bereich der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung ist die Entsalzung bzw. Salzaufkonzentrierung, welches im vorliegenden Projekt am Beispiel von Bergbauwässern genauer betrachtet werden soll. Dabei treten Abwasserströme mit sehr unterschiedl. Salzkonzentrationen auf. In Spülwässern liegen die Konzentrationen im Bereich von kleiner 1g/l und können voraussichtlich mittels Nanofiltration aufbereitet werden. Im Bereich mittlerer Konzentrationen von 1-50g/l soll untersucht werden, ob mittels Nanofiltration eine Fraktionierung der Salze möglich ist und KCl bzw. MgSO4 als Wertstoff aus dem Abwasser gewonnen werden kann. Im Bereich hoher Salzkonzentrationen von größer 50g/l, wie sie als Laugen aus Salzhalden austreten, soll Membrandestillation mit neuartigen dünnwandigen, hydrophoben Mikrofiltrationsmembranen eingesetzt werden. Zusätzlich sollen Flowback-Wässer mit keramischen Membranen gereinigt werden, die auf Grund ihrer Restölgehalte den Einsatz von Polymermembranen unmöglich machen. Die Filtration von Bergbauwässern ist in Bezug auf Trübstoffe und Scaling mit hohem Risiko für Abrasion und Modulverblockung verbunden, weshalb der Einsatz keramischer Membranen sinnvoll ist. Gleichzeitig handelt es sich um hohe Volumenströme, so dass große Membranflächen zum Einsatz kommen und preiswerte Membranen mit hoher volumenspezifischer Membranfläche benötigt werden. Im vorliegenden Projekt sollen deshalb keramische Membranen aus Siliciumcarbid (SiC) und Aluminiumoxid (Al2O3) in Form von Waben und Hohlfaserbündeln mit hydrophoben Makroporen für die Membrandestillation und hydrophilen Nanoporen für die Nanofiltration entwickelt werden. Die Verwendung poröser keramischer Waben und Hohlfaserbündel reduziert den manuellen Handlingsaufwand und damit die Herstellungskosten erheblich. Jedoch stellen die engen, dünnwandigen, großvolumigen Bauteile und die Verwendung in der Querstrom-Filtration und Membrandestillation hohe werkstoffliche Herausforderungen in Bezug auf das Design, die Extrusion, die defektfreie Beschichtung mit NF-Membranen und die gezielte Einstellung der Benetzbarkeit (hydrophobe und hydrophile Oberfläche). Im Verbund arbeiten 8 Partner über die gesamte Wertschöpfungskette von der Membranentwicklung, über die Membranherstellung, die Verfahrensentwicklung, den Anlagenbau bis hin zur Anwendung zusammen.
Das Projekt "Teilprojekt: 8; Entwicklung und Umsetzung angepasster Technologien zur Abwasser- und Abfallbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW) durchgeführt. Der Distrikt Gunung Kidul auf der indonesischen Insel Java ist durch extreme Wasserknappheit gekennzeichnet. Trotz ausreichend hoher Niederschlagsmengen in der Regenzeit herrscht aufgrund der Wasserdurchlässigkeit des Karstbodens ein akuter Wassermangel. Der Niederschlagsabfluss fließt in unterirdischen 'Flüssen' unmittelbar und weitgehend ungenutzt dem indischen Ozean zu. Seit dem Jahr 2000 ist die Universität Karlsruhe mit Partnern aus Forschung und Industrie in dem Vorhaben 'Erschließung und Bewirtschaftung unterirdischer Karstfließgewässer, Yogyakarta Special Province, Indonesien' vor Ort aktiv. Schon heute ist eine Gefährdung der unterirdischen Wasserressourcen, verursacht durch die Versickerung von Abwässern aus Haushalten und Industrie erkennbar. Aufgrund der skizzierten Probleme soll ein 'Integriertes Wasser-Ressourcen-Management' (IWRM) im Distrikt Gunung Kidul etabliert werden. Ziel eines IWRM ist es, eine Ver- und Entsorgungssituation zu schaffen, die den WHO-Standards unter Beachtung der Prinzipien Nachhaltigkeit und Partizipation entspricht. Das Vorhaben deckt daher Bereiche ab, die von der Trinkwassererschließung über Abfall- und Abwasserentsorgung bis hin zu soziologischen und wirtschaftswissenschaftlichen Fragestellungen reichen. Das Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft (IWG, SWW) übernimmt innerhalb des IWRM-Vorhabens die Entwicklung und Umsetzung angepasster Technologien zur Abwasser- und Abfallbehandlung. Die Region Gunung Kidul ist durch gravierende wirtschaftliche und technische Unterschiede zwischen ruralem und urbanem Raum gekennzeichnet. Dies erfordert räumlich differenzierte Lösungsansätze und Arbeitsschwerpunkte zur de- bis semizentralen Abwasser- und Abfallbehandlung. Schwerpunkte der Forschungs- und Entwicklungsarbeit liegen im: 1. urbanen Bereich - Wonosari Stadt 2. ruralen Bereich - die Gunung Sewu. Entsprechend der Nutzungs- und Siedlungsstrukturen in beiden Bereichen bieten sich verschiedene Ansatzpunkte für die Entwicklung und Umsetzung angepasster Konzepte an. Für den urbanen Bereich sind dies beispielsweise: 1. öffentliche Gebäude, Schulen, internationale Hotels 2. Gewerbe- und Industriequartiere 3. das örtliche Krankenhaus. Im ruralen Bereich werden Lösungsansätze erarbeitet für: 1. Kleinsiedlungen 2. Marktflecken. Durch verschiedene technische Ansätze sollen für die genannten Schwerpunktsbereiche optimale Lösungen entwickelt werden. Ziel ist es, Abwasser und organische Abfälle soweit aufzubereiten, dass eine Kreislaufführung der Nährstoffe bei gleichzeitiger Schonung und Sicherung der knappen Wasserressourcen und die energetische Nutzung von Faulgas erreicht werden. Wesentlicher Punkt zur Festlegung der Arbeitsbereiche ist neben technischer Realisierbarkeit vor allem das Erreichen einer größtmöglichen Multiplikatorwirkung, usw.
Das Projekt "Schließen von Nährstoffkreisläufen über hygienisch unbedenkliche Substrate aus dezentralen Wasserwirtschaftssystemen im Mekong Delta, Vietnam - Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hans Huber AG durchgeführt. Es sollen 2 Demonstrationsanlagen zur Aufarbeitung von Abwasser eingesetzt werden. 1. DeSaR-Anlage: Bislang ist unklar, wie diese Systeme unter tropischen Bedingungen und anderen Nutzungsgewohnheiten der an ein Separationssystem angeschlossenen Bewohner arbeiten. Deshalb soll eine zu dem deutschen System aus technischer Sicht vergleichbare DeSaR-Anlage in Can Tho errichtet und durch Projektpartner betrieben und wissenschaftlich betreut werden. 2. Feinsieb/Bodenfilter: Mit einem neu entwickelten Feinstsieb ist es möglich, sehr feine Stoffe abzuscheiden, womit der CSB-Wert um bis zu 50 Prozent reduziert werden kann. Die abgeschiedenen Feststoffe sollen einer nachfolgenden Kompostierung, das Abwasser einem Bodenfilter zugeführt werden. Alle Arbeiten laufen in enger Koordination und Abstimmung mit dem Projektleiter Herrn Dr. Clemens ab. Ziel der Projektbeteiligung ist die Vermarktung der eigenen und der gemeinsam entwickelten Produkte in Vietnam, die aufgrund des Projektes an den Markt angepasst werden konnten und für das Land bezahlbar sind.
Das Projekt "Teilprojekt: Abwasser in dezentralen Systemen - Schulung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bildungs- und Demonstrationszentrum für dezentrale Abwasserbehandlung BDZ e.V. durchgeführt. Zunehmender Bevölkerungsdruck auf die Struktur von Landschaften und deren Ökosysteme ist vorrangig verantwortlich für deren Degradierung und deren Fähigkeit, Dienstleistungen und Ressourcen bereitzustellen. Dies gilt auch für die nachhaltige Verfügbarkeit von Wasser mit guter Qualität insbesondere wenn die Aufbereitung von Abwasser unterbleibt und die Kontamination von Trinkwasser mit assoziierten Gesundheitsrisiken zunimmt. Dies ist der Fall in den Einzugsgebieten, welche die Metropolregion von Rio de Janeiro umgeben Ziel ist somit die Planung von Szenarien für die Entwicklung und Einführung dezentraler Abwasserreinigungsanlagen, sowie die Durchführung von Aus- und Weiterbildungsaktivitäten, die für die Akzeptanz, den Aufbau und Betrieb solcher Anlagen in ländlichen Gebieten des Staates von Rio de Janeiro, Brasilien, notwendig sind. Die Implementierung von dezentralen Abwasserreinigungssystemen erfordert nicht nur detaillierte Untersuchungen in Bezug auf zukünftige Landnutzungsentwicklung und der verfügbaren Wasserressourcen, sondern auch eine detaillierte Analyse des Abwasseraufkommens und seiner Wiederverwendung nach der Reinigung. Auf der Basis geographischer Informationssysteme sollen die regionalen und lokalen Bedingungen untersucht und die Möglichkeiten der Abwasserbehandlung sowie die Technologie und Kosten für verschiedene Ausführungsvarianten sowie notwendige Betreiber- und Finanzierungsmodelle bearbeitet werden.
Das Projekt "(EU20) Entwicklung eines kostengünstigen Verfahrens zur Behandlung von Nebenströmen der CO2-neutralen Energiegewinnung aus organischen Abfällen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz durchgeführt. Bei der Vergärung wie auch bei der Deponierung des Bioabfalls fällt belastetes Prozesswasser an. Bisherige Entsorgungswege - u.a. landwirtschaftliche Verwertung oder Mitbehandlung mit kommunalem Abwasser in einer Kläranlage ' sind auf Grund hoher anfallender Kosten oder aus Kapazitätsgründen kommen nur begrenzt in Frage. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen, zukunftssicheren und kostengünstigen Verfahrens zur Aufbereitung von Prozesswässern aus CO2-neutralen biologischen Abfallbehandlungsanlagen. Dabei sollen die Mindestanforderungen zur Direkteinleitung bzw. das Qualitätsniveau von Brauchwasser erreicht werden. Zudem werden die Voraussetzungen - Menge und Zusammensetzung des Prozesswassers - ermittelt, welche für eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Nutzung von Prozesswasser aus biogenen Abfallbehandlungsanlagen und Deponien zur Produktion von CO2-neutralen Biogas erforderlich sind. Das Vorhaben wird im Rahmen des Ziel-2-Programms Bayern 2000-2006 (Maßnahme Nr. 3.2.: Bodennutzung, Altlasten, Abfallwirtschaft) von der EU kofinanziert (http://www.stmwivt.bayern.de/EFRE/).
Das Projekt "Entwicklung, Erprobung und Einrichtung einer dezentralen, flexiblen und leicht bedienbaren Brauchwasserbereitungsanlage unter besonderer Berücksichtigung der soziokulturellen Umgebung in asiatischen Megastädten der Gegenwart und Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department für Chemie- und Bioingenieurwesen, Lehrstuhl für Strömungsmechanik durchgeführt. In China hat momentan mehr als ein Viertel der Bevölkerung keinen Zugang zu frischen Wasser und aufgrund der Entstehung weiterer Megacities ist von einer weiteren Verschärfung der Situation auszugehen. Dezentrale Brauchwasserbereitungsanlagen gewährleisten einzelnen Versorgungskomplexen (Hochhaus, Schule etc.) ein höchstmögliches Maß an Unabhängigkeit. Eine Kombination aus mikrobiologischen Verfahren, (Soft-) Sensortechnik und Fuzzy-Logik-basierter Regelung, die eine Integration von Expertenwissen erlaubt, verleiht dem Reaktor (anaerob, dreistufig) ein hohes Maß an Stabilität und Flexibilität. Aufgrund der eingeplanten Fernwartung können auftretende Schwierigkeiten sofort von erfahren Experten analysiert werden und mit Hilfe von eingewiesen Personal vor Ort gelöst werden. Sozialwissenschaftliche Forschung begleitet die Einführung und gibt mit Hilfe eines Prozessmodells Rückmeldungen, wie die Technologie weiter optimiert und an Nutzer angepasst werden kann ('Technology-Mediation'). Solche Brücken zwischen Entwicklern und Nutzern erlauben es, bei allen Entwicklungsschritten soziokulturelle Faktoren zu berücksichtigen und Anwendungsfehler zu vermeiden. Durch diese Vorgehensweise entsteht kann die Wasserproblematik entschärft werden, da ein Produkt entwickelt wird, das von dem Verbraucher zum einen akzeptiert wird als auch angewendet werden kann. Im Laufe des ersten Projektjahres stellte sich heraus, dass aufgrund der Zusammensetzung des häuslichen Abwasser der ursprünglich geplante Prozesse um eine Verfahrensstufe erweitertet werden sollte. Durch diese neuen Erkenntnisse war es nötig, die Sensoren sowohl zur Analyse der Flüssigkeit als auch für die Gasanalyse zu erweitern. Die Firma Awite Bioenergie GmbH, Langenbach, erklärte sich zur Zusammenarbeit bei der Weiterentwicklung der Gassensoren bereit. Neben Wasserstoff und Methan soll künftig auch Ammoniak bestimmt werden. Die Überwachung des Ammoniumabbaus geschieht mit Hilfe eines speziellen Sensors (Hach und Lange, Düsseldorf). Da Ammoniumkonzentrationen bislang nicht unter anaeroben Bedingungen gemessen wurden, geschieht der Einsatz dieses Sensors in enger Absprache mit den Technikern der Firma Hach und Lange. Weiterhin erklärte sich die Siemens AG bereit das Projekt in Form von großzügigen Sachspenden zu unterstützen. Neben der Bereitstellung von Sensoren statten Sie die Anlage mit der neusten Version ihres Prozessleitsystem PSC 7 aus. Dadurch ist es bereits jetzt möglich ein Fernwartungssystem zu entwickeln, dass später in einfacher Weise auf die Pilotanlage übertragen werden kann. In nächster Zeit soll die neu gestaltet Anlage getestet und gegebenenfalls modifiziert werden. Aufgrund der Tatsache, dass bereits die Laboranlage mit einer industriefähigen Automatisierungstechnik ausgestattet, liegt der Schwerpunkt bei der Pilotanlage auf der Eliminierung der benötigten Sensoren.
Das Projekt "Untersuchungen zum Einsatz neuer keramischer Membranen zur effizienten Wasseraufbereitung aus Ölfeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Mittelhessen (THM), Institut für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie (IBPT), Arbeitsgruppe für Bioverfahrenstechnik, Membrantechnologie und Zellkulturtechnik (BVT) durchgeführt. Die Förderung von Erdöl ist untrennbar mit der gleichzeitigen Förderung von Wasser verbunden, mit Wasseranteilen bis zu 95 Prozent-97 Prozent. Viele Ölfelder liegen in Gebieten mit Wassermangel und das aufgereinigte 'Produktionswasser' könnte, bei gleichzeitigem Ressourcenschutz, weiterverwendet werden. Darüber hinaus senkt eine Aufreinigung des beim Reinigen von Schiffen und bei der offshore Ölförderung anfallenden Wasser den Öleintrag in die Weltmeere senken. Ein Verfahren bei der Reinigung dieser Wässer ist die Membranfiltration (UF, NF) zur Abtrennung von emulgiertem Kohlenwasserstoffen, Salzen und anderen oft sehr toxischen gelösten Stoffen. Zusätzlich problematisch sind präzipitierte Feststoffe. Das durch diese Inhaltsstoffe verursachte Fouling der Membranen lässt sich nicht mit einfachen Techniken entfernen und erfordert zumeist eine aufwendige Reinigung und Vorbehandlung des 'Produktionswassers'. Im Rahmen des Projektes sollen neuentwickelte keramische Membranen modifiziert und alternative Reinigungskonzepte entwickelt werden. Ein optimiertes Membranverfahren würde die Effizienz der 'Produktionswasser'-Aufbereitung erheblich steigern und sich am Markt erfolgreich etablieren lassen.
Das Projekt "Anwendung von Hybridmembran-basierten Prozessen für die Behandlung industrieller Abwässer' im Rahmen des Netzwerk-Pilotprogrammes zu wasserbezogenen Herausforderungen (New INDIGO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Institut für Anorganische Chemie und Strukturchemie, Abteilung für Bioanorganische Chemie und Katalyse durchgeführt. Das Ziel des geplanten Vorhabens soll es sein, Fouling Phänomene an Filtrationsmembranen zu erforschen und neue Ansätze zu entwickeln, wie die durch Fouling bedingte Verminderung des Flusses vermieden werden kann. Im Fokus des Projekts soll die Abwasseraufbereitung stehen. Innerhalb des Projekts soll an der Universität Düsseldorf in der Arbeitsgruppe Janiak die Herstellung von Metall-organischen Netzwerken und nanopartikulären anorganischen Additiven für die Herstellung von Mixed Matrix Membranen bei den Projektpartnern etabliert werden. Arbeitspakete: Monat 1-4: Herstellung von Metall-organischen Netzwerken (MOFs) und anorganischen Nanopartikeln. Monat 5-9: Screening von Polymermaterialien und MOFs sowie anorganischen Nanopartikeln in Bezug auf Kompatibilität .Monat 5-12 (parallel zu vorstehenden Kompatibilitätstests): Etablierung von Foulingtests zusammen mit der Universität Zaragoza und Kharagpur. Monat 13-14: Publikationen und weiterführende Anträge.
Das Projekt "Entwicklung einer selbstregulativen, wartungsarmen Reinigungsanlage für Sümpfungswässer der Naturstein- und Baurohstoffindustrie zur Direkteinleitung (2. Phase mit ergänzenden Untersuchungen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.U.B. Ingenieur AG durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Der bergmännische Eingriff in die Umwelt setzt durch den Kontakt der oxidierten geochemisch variierenden Mineralien mit dem Grundwasser oder infiltriertem Oberflächenwasser belastete Grubenwässer frei, die nur nach entsprechender Behandlung wieder dem Vorfluter zugeführt werden dürfen. Ziel des Projektes ist es, die Sümpfungswässer eines Grauwacke-Steinbruches, belastet mit niedrigen pH-Werten und erhöhten Konzentrationen an Nickel, Zink, Aluminium und Eisen-II sowie einer erhöhten Sulfatbelastung so zu behandeln, dass eine schadlose Einleitung in den Vorfluter genehmigungsfähig ist. Dies soll mit einer einfachen und preiswerten Reinigungstechnologie erzielt werden. Fazit: Es konnte nachgewiesen werden, dass die entwickelte Aufbereitungstechnologie prinzipiell in der Lage ist, die Metalle zufriedenstellen zu entfernen, das Wasser zu neutralisieren und dauerhaft die Sulfatkonzentration zu senken. Eine Aufrechterhaltung der hohen Sulfatabbauraten war während der Wintermonate nicht möglich. Jedoch ist die Metallelimination und Neutralisation ganzjährig gewährleistet. Durch additive Dosierung von Molke konnte die Sulfatabbaurate bei kühlen Temperaturen verbessert werden. Weiteren Forschungsbedarf gibt es hinsichtlich der Verbesserung der Langzeitstabilität, der Steigerung der Effektivität und Stabilisierung der mikrobiologischen Prozesse.
Das Projekt "CNT-Membran: CNT-Membran: Nanoporöse Membranen hohen spezifischen Flusses aus orientierten CNTs für die energieeffiziente Aufbereitung von Ab- und Prozesswässern der Erdöl- und Erdgasindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Fachbereich Analytik und Ökotoxikologie - Department Bioanalytische Ökotoxikologie durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die (Weiter-)Entwicklung und Erprobung von CNT-haltigen Membranen zur effizienten Wasseraufbereitung durch Nano- und Ultrafiltration im Bereich Abwasser- und Prozesswasserbehandlung in der metallverarbeitenden Industrie sowie der Erdöl- und Erdgasförderung. CNTs sind Hohlfasern aus gerollten einfachen oder mehrfachen Graphenschichten mit definierten Röhrendurchmessern im nm-Bereich. Die Beurteilung unter ökotoxikologischen Gesichtspunkten soll dazu beitragen, den Nutzen und mögliche Risiken rechtzeitig zu erkennen, um ggf. entwicklungsbegleitend Anpassungen vornehmen zu können. Diese Membranen bieten vielfältige Vorteile gegenüber gängigen Verfahren. Im Projekt sind 2 Aspekte relevant: (1) Bewertung des Nutzens einer effizienteren Wasseraufbereitung durch Beurteilung der toxikologisch relevanten Inhaltsstoffe vor und nach der Reinigung, (2) Bewertung möglicher Risiken durch den Einsatz von Carbon Nanotubes (CNT) in den Membranen, unter Berücksichtigung einer möglichen Freisetzung. Das übergeordnete Projektziel besteht darin, CNT-basierte neuartige Membranen zur Anwendungsreife zu bringen. Die Membranen sollen die Reinigung von hochverschmutzten Abwässern aus der Erdöl- und Erdgasförderung ermöglichen, indem die hohe Effizienz der CNT als Filtermaterialien ausgenutzt wird. 3 grundlegende Strategien (CNT/Polymer-Kompositmembran, CNT/Keramik-Kompositmembran, CNT/Kohlenstoff-Kompositmembran) werden verfolgt. Die neuartigen CNT-Membranen sollen in Kombination mit weiteren Aufbereitungsverfahren an realen Wässern der Erdöl- und Erdgasförderung getestet und das Gesamtverfahren ökonomisch, ökologisch und ökotoxikologisch evaluiert werden. Spezifisches Ziel dieses Teilvorhabens ist es, die eine entwicklungsbegleitende Risikoabschätzung vorzunehmen, die auf 2 Aspekte fokussiert: (1) Bewertung der CNTs hinsichtlich Freisetzung und Ökotoxizität, (2) vergleichende Bewertung der Prozessabwässer hinsichtlich der Ökotoxizität vor und nach der Filtration.
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