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Computergestuetzte Prozessregelung einer UASB-Biogasanlage

Ein UASB-Laborreaktor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket-Reaktor) wird zur CSB-Reduktion von Ruebenmelasseschlempe eingesetzt. Ziel ist, durch Einsatz computergestuetzter Regelstrategien eine hohe Prozessstabilitaet und konstante CSBAblaufwerte zu gewaehrleisten. Mit Hilfe von Stoerfallsimulationen wird die Eignung der hier eingesetzten Regelung ueberprueft. Der CSB im Ablauf bzw. der Methanausbeutekoeffizient werden als Regelgroesse und die Verweilzeit als Stellgroesse gewaehlt. Gefahren werden die Testreihen mit Raumbelastungen bis zu 20 g CSB/l und CSB-Zulaufwerten bis zu 20.000 mg O2/l, wobei CSB-Ablaufwerte von zunaechst 2.500 mg O2/l angstrebt werden. Der Einfluss des Stoerfalls auf die mikrobielle Aktivitaet in den vier Stufen des anaeroben Abbaus, Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese sowie Methanogenese, wird ueber die Abgas- und Abwasseranalyse erfasst und interpretiert. In Zukunft sollen die Regelguete durch Verkuerzung der Messintervalle der Ist-CSB-Werte im Wasserzu- und ablauf mit Hilfe kontinuierlicher CSB-Bestimmung und Messwerterfassung verbessert werden sowie einzelne Regelalgorithmen sowie andere Regelstrategien fuer komplexe Regelkreise ueberprueft werden.

Entwicklung eines mathematischen Modells zur Minimierung des Energieverbrauchs bei Zementdrehrohröfen mit Ketteneinbauten

Zement wird mit Hilfe des Trocken- oder Nassverfahrens im Drehrohrofen hergestellt. Beim Nassverfahren ist der spezifische Energiebedarf zum Brennen des Klinkers ca. 40 Prozent höher als beim Trockenverfahren, da im Gegensatz zum Trockenverfahren das feuchte Vormaterial direkt in den Drehrohrofen eingebracht wird und so das Wasser im Drehrohrofen sehr energieintensiv verdampft werden muss. Eine Möglichkeit den Energiebedarf beim Nassverfahren zu senken, ist die Verbesserung des Wärmeübergangs von den heißen Rauchgasen auf das Vormaterial im Drehrohrofen, indem im Drehofen Ketten angebracht werden. Die Ketten werden im heißen Rauchgas aufgeheizt und durch die Drehbewegung des Ofens in das kältere Vormaterial gefördert, wo sie ihre Wärme entsprechend abgeben. Dadurch sind Energieeinsparungen von rd. 15 Prozent möglich. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll ein mathematisches Modell, basierend auf Stoff-, Massen-, Energie- und Impulsbilanzen, zur Beschreibung des Betriebsverhaltens dieser Kettensysteme formuliert werden, um durch eine verbesserte Auslegung des Kettensystems im Drehofen den Energiebedarf und damit Umweltbelastungen und Energiekosten bei der Zementherstellung zu minimieren.

Aufarbeitung von Molke durch Ultrafiltration und Elektrodialyse

Die Untersuchungen sollen dazu dienen, durch eine verbesserte Aufarbeitung von Molke die Gefahr ihres Ableitens in Gewaesser zu verhindern und dadurch zur Loesung der Probleme des Abwassers bzw. des Gewaesserschutzes beizutragen. Die Betriebsparameter auf den Trenneffekt fuer Inhaltsstoffe, erreichbaren Konzentrationsgrad, Leistung und mikrobiologische Beschaffenheit der Konzentrate sollen untersucht werden. Ermittlung der funktionellen Eigenschaften der Konzentrate und Filtrate, Bestimmung des Einflusses der Betriebsparameter auf den Entsalzungsgrad und den Mengendurchsatz bei der Elektrodialyse.

Nachrüstung von Solarstromanlagen zur Lösung der 50,2Hz-Problematik, Unterstützung bei PV-Umrüstungsprogramm

Zur Gewährleistung der Netzsicherheit und Bewältigung der 50,2 Hz Problematik sieht die im Mai 2012 vom Bundeskabinett verabschiedete Systemstabilitätsverordnung die Umrüstung von ca. 350.000 PV-Bestandsanlagen mit einer installierten Leistung von ca. 14 GW bis Ende 2014 vor. In diesem Rahmen wurde Ecofys von den deutschen Übertragungsnetzbetreibern beauftragt den Umrüstungsablauf zu unterstützen. Gemeinsam mit den Übertragungsnetzbetreibern erstellte Ecofys mehrere Listen, welche als Grundlage für die Planung und das Monitoring für die Umrüstung der PV Bestandsanlagen fungierten. Ecofys fragte dazu auch die notwendigen Daten von Wechselrichterherstellern ab und unterzog alle Daten einer Plausibilitätsprüfung. Zusätzlich wurden die erstellten Listen während der gesamten Umrüstung gemäß der Systemstabilitätsverordnung bei Bedarf aktualisiert.

Biologische Reinigung von loesungsmittelhaltiger Abluft

Industrielle Abluft, die mit Loesungsmitteln verunreinigt ist, soll in sogenannten Biorieselbettreaktoren gereinigt werden. Spezifische Mischkulturen werden auf Traegerkonstruktionen, die aus Kunststoff hergestellt sind, immobilisiert und im Reaktor im Gleichstrom mit naehrstoffhaltigem Medium und der loesungsmittelhaltigen Abluft berieselt. Das System wurde schon erfolgreich im Labor- als auch Pilotmassstab getestet, und eine Industrieanlage wurde vor kurzem fertiggestellt. Ziel weiterer Untersuchungen ist, die Produktion des Inoklulums zu automatisieren, die Stabilitaet der Mischkulturen mittels Populationsdynamikstudien zu untersuchen, sowie die optimalen Betriebsparameter zu definieren.

Netzwerk erneuerbare Energien, Konkrete Einbeziehung erneuerbarer Energiequellen in die Energieversorgung von Kommunen

Umsetzungsstrategien fuer erneuerbare Energien in sechs europaeischen Staedten: Ziel dieses Forschungsprojektes war es, die nutzbaren Potentiale von erneuerbaren Energien auf kommunaler Ebene zu analysieren und konkrete Handlungsvorschlaege und Anlagenkonzepte zu deren verstaerkten Integration zu entwickeln. Die Untersuchung erstreckte sich auf sechs Staedte/ Stadtwerke in drei EU-Laendern (Deutschland: Pforzheim, Ettlingen; Frankreich: Besancon, Rochefort; Portugal: Funchal, Braganca). Fuer jede Stadt wurde ein umfassendes integratives Konzept zur maximalen Nutzung der erneuerbaren Energiequellen bis zum Jahre 2010 entwickelt. Darin wurde das konkrete Ziel gesetzt, bis zum Jahre 2010 15 Prozent des dann zu erwartenden Primaerenergiebedarfes durch erneuerbare Energien bereitzustellen. Besonderes Augenmerk lag auf dem lokalen Energiemarkt und den 'Makro-Akteuren', die bei der Foerderung der erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle spielen. Diese Akteure wurden gezielt angesprochen und in die Entwicklung des Konzeptes einbezogen, um die Umsetzungschancen zu verbessern.

Ökologische Durchgängigkeit, Standardisierung der Bewertung der Funktionsfähigkeit von Fischaufstiegsanlagen

Für eine Erfolgskontrolle nach dem Neubau von Fischaufstiegsanlagen und zur Klärung des Bedarfs der Verbesserung der Durchgängigkeit an bestehenden Anlagen. Dafür wird aus aktuellen Methoden der Funktionskontrolle ein Konzept entwickelt, welches für die Bundeswasserstraßen geeignet erscheint. Die Methoden werden in Naturmessungen optimiert und das Gesamtkonzept der Funktionskontrolle wird an Pilotstandorten geprüft und weiter verbessert. Am Ende soll eine Handlungsempfehlung für die Durchführung und Auswertung von Funktionskontrollen der Fischaufstiegsanlagen erstellt werden.

Untersuchung und Bewertung von Staub, Endotoxin, Schadgasen und Keimen in ausgewählten Stallsystemen mit freier Lüftung

Ziel: Das Ziel ist die Erfassung und Bewertung von Emissionen in 13 modernen Rinder-, Schweine- und Geflügelstallungen in Bayern unter den Aspekten Arbeitsmedizin, Tiergesundheit und Umweltwirkung. Methodik: Die ganztägigen Messkampanien erfolgen von Sommer 2004 bis Frühjahr 2005. Ergebnisse: Erste Auswertungen erfolgen im Frühjahr 2005.

Leitende Polymermembranen zur selektiven Trennung und Foulingreduktion; Einfluss des Oberflächenpotentials von leitfähigen Polymermembranen (ZETA-Membran) auf das Fouling- und Trennverhalten in der Wasseraufbereitung

Problemstellung: Membranfiltrationsverfahren erlebten in der Aufbereitungstechnik von Wässern in den vergangenen 20 Jahren einen starken Zuwachs. Trotz des steigenden Einsatzes bleibt ein Problemfeld kommerzieller Membranen die Anhaftung und die Adsorption deckschichtbildender Substanzen (sogenanntes Fouling). Das Fouling wird im Niederdruckbereich (Mikro- bzw. Ultrafiltation) vornehmlich durch Partikeln und Kolloide (kolloidales Fouling), sowie organische Makromoleküle (organisches Fouling) und Mikroorganismen (Biofouling) verursacht. Bei Hochdruckfiltrationsverfahren wie der Nanofiltration kommt es vornehmlich zur Adsorption gelöster organischer Substanzen sowie zu Biofouling. Maßnahmen zur Fouling Kontrolle reichen von der Vorbehandlung von Wässern, über die hydrodynamische Optimierung der Strömung im Membranmodul bis zur physico-chemischen Anpassung der Oberflächeneigenschaften der eingesetzten Materialien (größtenteils Polymere). Im letzteren Handlungsfeld möchte vorliegendes Forschungsvorhaben offene Fragestellungen zu Wirkzusammenhängen zwischen Ladungseigenschaften der Membranoberfläche, den resultierenden Fouling und Rückhalteverhalten aufklären. Vorgehensweise: Mittels ionengestützter Beschichtung, Plasma Immersions Ionenimplantation und Beschichtung (PBII&D) genannt, wird die Oberflächenleitfähigkeit herkömmlicher Polymermembranen gezielt erhöht. Entsprechend behandelte Membranen werden in verschiedenen wässrigen Lösungen durch definiertes Anlegen eines elektrischen Potentials (- 1,5 V bis 1,5 V) auf das resultierende Fouling- und Rückhalteverhalten hin untersucht. Die Versuchsergebnisse werden mit bekannten Transportmodellen (elektrokinetische Modelle) verglichen und ggf. werden Modellanpassungen durchgeführt. Diese Erkenntnisse werden dazu genutzt, ein Modell zu erstellen, das zur Simulation des Trennverhaltens bei verschiedenen Betriebsbedingungen genutzt werden kann. Ein besseres, umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenladung der Membran (Zetapotential) und resultierendem Fouling- bzw. Rückhalteverhalten könnte zur gezielten 'potentialgesteuerten Funktionalisierung' von Membranoberflächen eingesetzt werden.

Nutzungsdauer von Kleinkläranlagen

Bei der Entscheidungsfindung im Rahmen von Abwasserbeseitigungskonzepten (ABK) für dezentrale oder zentrale Abwasserbeseitigung im ruralen Raum stellt die Wirtschaftlichkeit ein wesentliches Beurteilungskriterium dar, die unter anderem stark durch die Ansätze der Nutzungsdauern von Kleinkläranlagen (KKA) beeinflusst wird. Die in den LAWA-Leitlinien genannten Nutzungsdauern werden von einigen KKA-Herstellern für gut gewartete KKA als zu niedrig bewertet. Im Rahmen des Projekts erfolgt dazu eine Recherche auf der Basis von Literaturdaten und KKA-Daten bei mehreren Unteren Wasserbehörden.

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