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Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Biologische Behandlung von Metallspaenen und -schlaemmen, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind

Bei der Fertigung von Autoteilen im Mercedes Benz Werk fallen Metallspaene und Metallschlaemme an, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind. Im Arbeitsbereich Abfallwirtschaft sollen Untersuchungen zur biologischen Reinigung dieser Problemstoffe durchgefuehrt werden. Zeitgleich werden Reaktoren zur Behandlung dieser Problemstoffe konzipiert und angefertigt. Wegen der meist nicht festen Konsistenz, des zumeist hohen Fremdstoffgehaltes und der unterschiedlichen und oft problematischen Zusammensetzung ist die Verwertung oder Entsorgung der oelhaltigen Spaene und Schlaemme schwierig und kostspielig. Eine Moeglichkeit, einen Teil der Verunreinigung abzutrennen, ist das Zentrifugieren der Problemstoffe. Dabei kann ein Teil der Kuehlschmierstoffe (KSS) zurueckgewonnen werden, und der Transport der Abfallstoffe wird vereinfacht. Ausserdem ist eine thermische Entfeuchtung bzw. Wiederverwertung moeglich. Bei diesen Verfahren fuehrt die meist unvollstaendige Verbrennung zu Problemen in der Abluft und zur Zerstoerung von Elektrofiltern durch Glimmbraende. Eine Abgasnachverbrennung koennte hier die Probleme minimieren. Mit Wasch- und Extraktionsverfahren, bei denen mit Waschwasser und Tensiden gearbeitet wird, ist ebenfalls eine Trennung moeglich. Von Huettenwerken werden nur Metallspaene angenommen, wenn diese eine trocknende Vorbehandlung, mindestens in Form eines Zentrifugierens, erfahren haben. Ordnungsgemaess aufbereitete, fuer die schmelztechnische Verarbeitung vorgesehene Spaene sollten Restfeuchten von kleiner 0,3 Prozent aufweisen. Ein Recycling ohne vorherige Reinigung ist daher nicht moeglich. Erste Voruntersuchungen zur biologischen Reinigung der oelhaltigen Schlaemme bzw. Spaene haben gezeigt, dass die Verunreinigungen verringert werden koennen. Bei diesen anaeroben Versuchen wurde den oelhaltigen Abfallstoffen anaerobes organisches Material zum Animpfen zugegeben. Weitere Versuche mit unterschiedlichen Zuschlagsstoffen und veraenderten Milieubedingungen werden folgen.

Belastung und Leistungsfaehigkeit des Menschen unter unguenstigen Umweltbedingungen

Auswirkungen einzelner und kombinierter Belastungen: Druck/Temperatur/Vibration/Laerm-Schlafentzug/toxische Substanzen (Alkohol und Medikamente).

A database of centrifuge analogue models testing the influence of inherited brittle fabrics on continental rifting

This dataset presents the raw data of an experimental series of analogue models performed to investigate the influence of inherited brittle fabrics on narrow continental rifting. This model series was performed to test the influence of brittle pre-existing fabrics on the rifting deformation by cutting the brittle layer at different orientations with respect to the extension direction. An overview of the experimental series is shown in Table 1. In this dataset we provide four different types of data, that can serve as supporting material and for further analysis: 1) The top-view photos, taken at different steps and showing the deformation process of each model; they can be used to interpret the geometrical characteristics of rift-related faults; 2) Digital Elevation Models (DEMs) used to reconstruct the 3D deformation of the performed analogue models, allowing for quantitative analysis of the fault pattern. 3) Short movies built from top-view photos which help to visualize the evolution of model deformation; 4) line-drawing of fault and fracture patters to be used for fault statistical quantification. Further details on the modelling strategy and setup can be found in Corti (2012), Maestrelli et al. (2020), Molnar et al. (2020), Philippon et al. (2015), Zwaan et al. (2021) and in the publication associated with this dataset. Materials used for these analogue models were described in Montanari et al. (2017) Del Ventisette et al. (2019) and Zwaan et al. (2020).

A database of enhanced-gravity analogue models examining the influence of pre-existing fabrics on the evolution of oblique rift

This dataset shows the original data of a series of enhanced-gravity (centrifuge) analogue models, which were performed to test the influence of the pre-existing fabrics in the brittle upper crust on the evolution of structures resulting from oblique rifting. The obliquity of the rift (i.e., the angle between the rift axis and the direction of extension) was kept constant at 30° in all the models. The main variable of this experimental series was the orientation of the pre-existing fabrics (indicated as the angle between the trend of the fabric and the orthogonal to extension), which varied from 0° to 90° (i.e., from orthogonal to parallel to the extension direction). The inherited discontinuities were reproduced by cutting with a knife through the top brittle layer of models. An overview of the experimental series is shown in Table 1. In this dataset, four different data types are provided for further analysis: 1) Top-view photos of model deformation, taken at different time intervals and showing the deformation process of each model; they can be used to interpret the geometrical characteristics of rift-related faults; 2) Digital Elevation Models (DEMs) used to reconstruct the 3D deformation of the analogue models, allowing for quantitative analysis of the fault pattern. 3) Movies of model deformation, built from top-view photos, which help to visualize the evolution of model deformation; 4) Faults line-drawings to be used for statistical quantification of rift-related structures. Further information on the modelling strategy and setup can be found in the publication associated to this dataset and in Corti (2012), Philippon et al. (2015), Maestrelli et al. (2020), Molnar et al. (2020), Zwaan et al. (2021), Zou et al. (2023). Materials used to perform these enhanced-gravity analogue models were described in Montanari et al. (2017), Del Ventisette et al. (2019) and Zwaan et al. (2020).

SAARUS - Optimierung der Scrubber- Abgaswäsche Technologie zur Reduktion umweltschädlicher Schiffsemissionen, Vorhaben: Optimierung der Waschwasser-Aufbereitungstechnik und Analysetechnik

Bewertung von Verfahren zum Nachweis von Pulveraktivkohle im Kläranlagenablauf (BePAK)

Im Rahmen der weitergehenden Abwasserreinigung wurden in den letzten Jahren verstärkt Verfahren umgesetzt, bei denen Pulveraktivkohle (PAK) zum Einsatz kommt. Die sichere Abtrennung der PAK ist ein wesentlicher Aspekt bei deren Anwendung um adsorbierte Spurenstoffe nachhaltig aus dem Wasserkreislauf zu entfernen. Für den Nachweis von PAK im Kläranlagenablauf fehlen jedoch praktikable Methoden, weshalb die Einführung eines Grenzwertes bislang nicht möglich ist. Im Rahmen des Projektes sollen verschiedene Methoden zum PAK-Nachweis weiterentwickelt, vergleichend betrachtet und hinsichtlich ihrer Praktikabilität bewertet werden. Es werden drei Verfahren untersucht: die thermogravimetrische Analyse (TGA), die temperaturabhängige Differenzierung des Gesamtkohlenstoffs (Gradienten-TOC) sowie die Schwarzgradbestimmung nach Metzger (2010). Ein Projektschwerpunkt liegt auf einer vergleichenden Betrachtung des Verfahrens der Schwarzgradbestimmung mit den Verfahren TGA und Gradienten-TOC; dazu erfolgen Laboruntersuchungen mit definierten PAK-Dosen sowie Untersuchungen an der halbtechnischen Kläranlage (HtK) in Neuss mit unbekanntem PAK-Gehalt im Kläranlagenablauf. In den letzten Jahren wurden bereits Untersuchungen zum PAK-Nachweis durchgeführt. Die Ergebnisse abgeschlossener Untersuchungen bestätigen, dass die Methoden TGA und Gradienten-TOC mit einer vorab notwendigen Probenanreicherung, bislang durch Hydrozyklone (Vogel et al., 2015) oder Zentrifugen, prinzipiell für den Nachweis von PAK im Abwasser geeignet sind. Daraus ergibt sich die Fragestellung, ob auch eine (weniger aufwendige) Filtration zur Probenanreicherung geeignet sein kann. Innerhalb der hier vorgesehenen Untersuchungen soll die Probenanreicherung daher, analog zu den abfiltrierbaren Stoffen (AbwV, 2014), ausschließlich durch Filtration erfolgen. Sollte sich diese für diverse Abwässer für die Probenanreicherung und das Analyseverfahren als praktikabel erweisen, könnte ein gegenüber der Anreicherung durch Zentrifuge oder Hydrozyklon vergleichsweise einfaches Verfahren zur Probenanreicherung zur Verfügung stehen.

Smartphone basierte optische Verfahren zur Charakterisierung von Einzelkomponenten bei der Herstellung von mineralischen Mischdüngern und Ableitung von Streueigenschaften zur optimierten Streueinstellung bei Zentrifugalstreuern

Mineraldünger unterscheiden sich bzgl. chemischer (Nährstoffgehalte) und physikalischer Stoffeigenschaften (z.B. Teilchengröße und -form). Dies wirkt sich bei Verwendung von Mischdünger, bei deren Herstellung unterschiedliche Düngertypen/-sorten in Mischstationen vermengt werden, gravierend auf die Verteilung aus. Für diese 'individualisierten' Produkte existieren keine Einstellwerte für Düngerstreuer und es kann zu Entmischungen entlang der Logistikkette sowie bei der Ausbringung (und damit zu ungleichmäßiger Nährstoffverteilung) kommen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Smartphone-App, die es ermöglicht unter Praxisbedingungen die Eignung verschiedener Mineraldüngerkomponenten für die Herstellung von Mischdüngern und die Verteilgüte der ausgebrachten Produkte zu bewerten. Die aufwendige Erfassung der Verteilgenauigkeit des gestreuten Mischdüngers im Feld mittels Streuschalen wird durch ein bildbasiertes Verfahren ersetzt. Dies ermöglicht die direkte Beurteilung der Arbeitsqualität beim Düngermischen und -streuen durch den Landwirt und führt zu einer verbesserten Nutzung von Mischdüngern.

Magnetfeld-gesteuerte Gravirezeption in Pilzen und Höhere Pflanzen: die Wirkung der Schwerkraft und des Erdmagnetfeldes auf frühe Signalschritte und Genexpression

REWASI - Niedrige Waferkosten durch Recycling von Silizium-Sägeabrieb und Einsatz von Wasser als kostensparende Trägerflüssigkeit im Vieldrahtsägeprozess, Teilvorhaben: Entwicklung und Recycling einer kostengünstigen Sägeslurry auf Wasserbasis

Das Projekt REWASI leistet einen Beitrag zur Entwicklung einer neuartigen, für den Silizium-Wafersäger bisher ungeahnt kostengünstigen Sägeslurry auf Wasserbasis. Das hier beschriebene Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung der Slurry und dem Recycling der Gebrauchtslurry. Ebenso beschäftigt es sich mit dem Recycling des für Sägeprozesse bisher nicht mehr nutzbaren Abriebs (bestehend aus Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC) und Eisen (Fe)). AP 1 Herstellung einer wasserbasierten Slurry AP 1.1 Auswahl von Additiven zur Oberflächenmodifizierung der SiC-Partikel und zur Herstellung erster wasserbasierter Slurries im Labormaßstab AP 1.2 Entwicklung von Testprozeduren AP 1.3 Optimierung der Oberflächenmodifizierung der SiC-Partikel der wasserbasierten Slurry sowie Optimierung der Additive im Technikumsmaßstab AP 3 Entwicklung eines günstigen und effizienten Recyclingprozesses für SiC und Additive in Sägeschlämmen der wasserbasierte Slurry AP 3.1 Recycling von schneidfähigen SiC-Partikeln: Zyklonierung der Slurry, Zentrifugierung, Abwägen des wirtschaftlichen Nutzens beider Verfahren im Vergleich zur Qualitätsänderung; Bleichen des SiC mit Säuren oder Laugen und Filtration der gereinigten SiC-Partikel sowie des nicht nutzbaren Abriebs im Technikumsmaßstab AP 3.2 Recycling der Additive als Konzentrat oder umweltgerechte Zerstörung und Beseitigung der Additive im Technikumsmaßstab AP 3.3 Recycling der Bleichlösung; Reinigung des Wassers und Wiederverwertung in Neuslurry im Technikumsmaßstab AP 3.4 Begleitende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung AP 4 Entwicklung eines günstigen und effizienten Recyclingprozesses für Silizium aus SiC-haltigen Sägeschlämmen AP 4.1 Fest/Flüssig-Trennung im Technikumsmaßstab: Filtration des Abriebs. AP 4.2 Chemische Aufbereitung des Sägeabriebs durch Reinigung in Flüssigphase AP 4.3 Reduzierung des SiC-Gehaltes im Labormaßstab mit Schwerflüssigkeiten oder anderen Verfahren AP 4.4 Reduzierung des SiC-Gehaltes auf 10% im Technikumsmaßstab.

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