Zur Reinigung von Abwaessern mit hohen organischen Schadstoffkonzentrationen werden aerobe Hochlastreaktoren eingesetzt. Dabei wird die Leistungssteigerung mit unterschiedlichen Verfahrens- und Reaktortechniken erzielt. Alle Systeme haben gemeinsam, dass bei intensiver Durchmischung mit hoher Turbulenz durch Scherkraefte grosse Phasengrenzflaechen zwischen Substrat/Sauerstoff und Bakterien/Sauerstoff erzeugt werden. Dies verbessert sowohl den Sauerstofftransport als auch den Stoffuebergang. Nach diesen Prinzipien arbeitet auch der Umlaufreaktor mit gepackter Saeule, die aus speziell geformten Keramikteilen besteht. Modelluntersuchungen mit synthetischem Abwasser zeigen, dass dieser Reaktor die Abbauleistung bekannter Hochlastreaktoren erreicht, aber weniger Energie und keine beweglichen Teile benoetigt.
Anaerob vorbehandelte Abwaesser koennen nicht unmittelbar in Vorfluter eingeleitet werden. In jedem Fall muss noch eine aerobe Nachreinigung erfolgen. Dabei treten eine Reihe von Problemen auf (Faellungsreaktionen, Hemmwirkung von NH3, Geruchsprobleme, Schlammanfall, Sauerstoffverbrauch).
Die anlage besteht aus einem Vorklaerbecken, einem Ausgleichsbehaelter, einem Anaerobreaktor (up-flow) und einer Belebungsanlage. Untersuchungsschwerpunkte sind: Einflussparameter auf Vorversaeuerung, Neutralisation, Naehrstoffbedarf, Verhinderung von Blaehschlamm.
Hintergrund und Aufgabenstellung: In der Provinz Shandong werden 78 Papierfabriken betrieben und somit hohe Abwassermengen erzeugt (416 Mill. m3 im Jahr 2000), die die aquatische Umwelt sehr stark belasten. Im Gegensatz zu Deutschland wird in China anstelle von Holz Stroh, Schilf, Gras und Bambus als Rohstoff zur Gewinnung von Rohzellstoff eingesetzt. Aufgrund der Tatsache, dass veraltete Fertigungstechniken zur Papierherstellung angewendet werden, fallen große Abwassermengen an. Bei einer Jahresproduktion von 3.007.500 Tonnen Papier im Jahr 2000 und einem Abwasseranfall von 416 Mill. m3 ergibt sich ein spezifischer Anfall von 138 L/kg Papier, der im Vergleich zu Deutschland mit aktuell 10 bis 15 L/kg Papier etwa 10-mal höher ist. Zurzeit arbeiten die meisten Zellstoffhersteller in China, die holzfreie Faserstoffe als Rohstoffe (Gras, Bambus, Stroh etc.) einsetzen, mit dem Sulfat-, dem Sulfit- und dem Sodaverfahren auf. Die Gewinnung der holzfreien Fasern kann durch unterschiedliche Verfahren erfolgen, z.B. durch das TMP-Verfahren (Thermo Mechanical Pulp) oder das CTMP-Verfahren (Chemi Thermo Mechanical Pulp). Aufgrund der Verwendung von holzfreien Rohstoffen wird die Rückgewinnung der Aufschlusslauge kaum angewendet. Die Schmutzfracht der entstehenden Abwässer aus der Papierindustrie ist einerseits von den Produktionsverfahren und andererseits von den eingesetzten Rohstoffen abhängig, wobei insbesondere die Rückgewinnungsrate der Aufschlusslösung (Recycling) die Abwasserfrachten beeinflusst. In China können sich viele kleine Zellstoffhersteller die Betriebs- und Energiekosten der Schwarzlaugerückgewinnung nicht leisten. Das Gesamtziel des beantragten Forschungsvorhabens ist, kurzfristige Lösungsmöglichkeiten zur Abwasserbehandlung für die speziellen Papierabwässer in der Shandong Provinz aufzuzeigen. Diese kurzfristigen Lösungsmöglichkeiten sollen insbesondere bei der Behandlung der anfallenden Abwässer und nicht auf Produktionsumstellungen und Kreislaufführungen bei der Produktion beruhen. Produktionsumstellungen und Kreislaufführungen bei der Produktion sollen später erarbeitet werden. Die bis zu diesem Zeitpunkt errichteten neuen Abwasserbehandlungsanlagen können dann bestehen bleiben. Zur Behandlung der anfallenden Papierabwässer sollen Vorbehandlungsstufen und eine zweistufige biologische Reinigung (anaerob/aerob und aerob/aerob) eingesetzt werden. Mit dieser Verfahrenskombination soll die aufgrund von gesetzlichen Vorgaben geforderte CSB-Ablaufkonzentration in der Stichprobe von 100 mg/L erreicht werden. Es ist Ziel des beantragten Forschungsprojektes behandeltes Abwasser als Brauchwasser wieder in der Papierproduktion zurückzuführen um insgesamt den Wasserverbrauch in der Produktion zu reduzieren. Um die untersuchten Verfahren zur Abwasserbehandlung auch auf anderen Papierfabriken der Shandong Provinz bzw. in ganz China einsetzen zu können, wird untersucht, wie die Verfahren unter anderen Bedingungen angewendet werden könne
NiERE steht für nachhaltige innovative Energie- und Ressourceneffizienz. Es soll im Rahmen der Planung und des Baus einer Pilotanlage mit verschiedenen innovativen FuE-Projekten das Verfahren zur stofflichen Verwertung von industrieller und agrarischer Biomasse und von biogenen Reststoffen' gezielt weiterentwickelt und konkret angewendet werden auf: a) Aufbereitung nährstoffreicher biogener Reststoffe (Fermentationsrückstände aus der Vitamin-B2-Produktion, Überschuss-Bierhefe aus der Bierproduktion und Überschuss-Biomasse aus aerober Abwasserreinigung) und b) Produktion der 3 Endprodukte: Wertstoffe (Aminosäuren), Mineraldünger und Biomethan. Das Gesamtvorhaben zielt sowohl auf eine vollständige als auch physikalisch klimaneutrale Verwertung aller Einzel-Inhaltstoffe der eingesetzten biogenen Reststoffe ab. in der Pilotanlage soll durch gezielte Versuche die Übertragbarkeit der o.a. Substrate auf weitere potenzielle biogene Reststoffe entwickelt werden. Durch das frühe Herausnehmen von Hemmstoffen (im wesentlichen Stickstoff- und Schwefelverbindungen) können im Unterschied zu den bekannten Verfahren des Stands der Technik die biogenen Reststoffe der Vergärung ohne jegliche prozesstechnischen Behinderungen zugeführt werden'.