Im Hinblick auf die Indirekteinleiterverordnung bedarf das Problem der Sulfatemission durch Industrieabwaesser einer Loesung. Es sollen die Bedingungen erforscht werden, unter denen die Eliminierung des im Wasser enthaltenen Sulfats sowie der Schwermetalle in einem Arbeitsgang durchgefuehrt werden kann.
Die Auslegung und Dimensionierung der in der Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzten Flockungs- und Faellungsanlagen basiert heute noch groesstenteils auf Erfahrungswerten. Ziel dieser Untersuchungen ist deshalb zunaechst eine Quantifizierung des Einflusses von Stroemungseigenschaften auf die Flockenstruktur-Eigenschaften. Darauf aufbauend soll versucht werden, Anhaltspunkte fuer die Uebertragbarkeit von Modellversuchsergebnissen auf technische Anlagen zu gewinnen. Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse sollen dann definierte Bemessungskriterien fuer grosstechnische Flockungsreaktoren entwickelt werden.
Die VFT AG in Castrop-Rauxel verarbeitet jaehrlich ca. 500 Millionen kg Steinkohlenteer und ca. 200 Millionen kg Pyrolyseoele durch unterschiedliche Verfahrenstechniken zu aromatischen Kohlenwasserstoffen, Aromatenoelen, Harzen, Kohlenstoffprodukten und Bindemitteln. Beim Produktionsprozess fallen jaehrlich ca 900000 Kubikmeter Abwasser an. Dieses Abwasser enthaelt neben hohen CSB-, Nges- und NH4-Gehalten auch aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen wie BTX, Pyridin und Phenole. Die bisherige Abwasserreinigungsanlage besteht im wesentlichen aus einer Faellungs- und Flockungsanlage mit Sedimentationsbecken sowie nachgeschalteten Dynasandfiltern und einer sich anschliessenden Adsorptionsanlage mit Adsorberharzen. Um die bestehende Abwasserreinigung effektiver zu gestalten und um die relativ kostenintensiven Adsorberharze von der sehr hohen organischen Schmutzfracht zu entlasten, ist der Bau einer vorgeschalteten zweistufigen Sequencing-Batch-Reactor-Anlage (SBR) geplant. In dieser Anlage sollen biologisch abbaubare Kohlenstoff- sowie Stickstoffverbindungen wirkungsvoll entnommen werden. Vor Bau und Inbetriebnahme der technischen SBR-Anlage war ein Untersuchungsprogramm vorgesehen, um die Leistungsfaehigkeit der geplanten SBR-Anlage zu simulieren. Teil 1: Sapromatuntersuchungen: Um Aussagen ueber die prinzipielle biologische Abbaubarkeit des anfallenden Abwassers treffen zu koennen, wurden Abbauversuche im Sapromat in verschiedenen Verduennungsansaetzen untersucht. Teil 2: Betrieb einer SBR-Laborversuchsanlage: Nach Abschluss der Versuche von Teil 1 wurde der Bau und Betrieb einer SBR-Laborversuchsanlage im Technikum des Lehr- und Forschungsklaerwerks Stuttgart-Buesnau durchgefuehrt. In dieser Laborversuchsanlage wurden in kleinen Reaktoren mit Umwaelz- und Belueftungseinrichtungen mit entsprechendem Skaling die Prozesse der geplanten technischen SBR-Anlage simuliert. Hierzu wurde ca 1 Kubikmeter Abwasser der VFT AG benoetigt. Nach Adaption des biologischen Schlammes aus der Belebungsstufe des Lehr- und Forschungsklaerwerks Stuttgart-Buesnau an das Abwasser der VFT AG wurden ca 4 Monate Abbauversuche durchgefuehrt.
Viele reduzierte Grundwaesser enthalten geloestes Eisen, welches bei Kontakt mit Luftsauerstoff oxidiert wird und als Flocke ausfaellt. Das Verfahren ist einfach, aber wegen der erforderlichen Belueftung und Filtration aufwendig. Die biologische Enteisenung ist weniger aufwendig, aber noch nicht genau beherrschbar.
Zur Optimierung des Entwurfs und Betriebs grosstechnischer Flockungsanlagen wird die Kopplung von Flockung und Separation, vor allem im Hinblick auf ihre Abtrennbarkeit untersucht. Die Untersuchungen werden in erster Linie empirischer Natur sein. Die Abtrennung der Flocken erfolgt alternativ durch Sedimentation oder Flotation. Zwei verschiedene Versuchsserien werden durchgefuehrt, einmal mit systematischer Variation der die Flockenstruktur bestimmenden Parameter, einmal unter Veraenderung der den Separationsreaktor kontrollierenden Einflussgroessen. Die Versuchsanlage soll einen Dauerstrombetrieb, sowie eine impulsartige Belastung der Separationsstufe ermoeglichen. Die Abtrennreaktoren sollen signifikant verschiedene Stroemungssituationen ermoeglichen. Das gewaehlte Verfahrensprinzip der Flotation ist die Elektroflotation. Ziel ist es, die Wechselwirkungen der beiden Einheitsprozesse (Flockung; Sedimentation/Flotation) in chemischer und physikalischer Hinsicht zu quantifizieren und uebertragbar darzustellen.
Neben der Ermittlung der Quellen des DOC-Anstiegs in den Talsperrenwässern ist die Prognose der Auswirkungen eines weiteren Anstiegs der DOC-Konzentration bzw. geeigneter Maßnahmen zur Begrenzung des Anstiegs auf die Trinkwasseraufbereitung in den Talsperrenwasserwerken von entscheidender Bedeutung. Im Teilprojekt des TZW (Teilprojekt 4) werden die Voraussetzungen geschaffen, die Leistungsfähigkeit vorhandener Aufbereitungsanlagen zu ermitteln und die Möglichkeiten der Optimierung sowie im Bedarfsfall der Aufbereitungstechnologie aufzuzeigen und den dafür erforderlichen Aufwand zu bewerten. Hieraus ergeben sich für die Wasserversorgungsunternehmen konkrete Handlungsoptionen und Spielräume. Im Rahmen des Vorhabens soll mit Hilfe von Laborversuchen der Einfluss der DOC-Konzentration und Zusammensetzung auf die zur Sicherung des Betriebes klassischer Flockungs- und Flockenfiltrationsanlagen sowie das Fouling-Verhalten von UF-Membranen untersucht und daraus wesentliche Aussagen zum erforderlichen Flockungsmitteleinsatz abgeleitet werden. Zudem sind kleintechnische Versuche vorgesehen, um den Einfluss des Filteraufbaus und der Filtergeschwindigkeit auf die Filterlaufzeit und den Einfluss der Konfiguration von UF-Anlagen auf die Leistungsfähigkeit bei erhöhtem Flockungsmitteleinsatz zu ermitteln.
MIKROFLOCK - Ertüchtigung kommunaler Kläranlagen insbesondere kommunaler Flockungsfiltrationsanlagen durch den Einsatz von Aktivkohle. Durch die Zugabe von Aktivkohle bei der Abwasserreinigung können Spurenstoffe in zum Teil erheblichem Umfang aus der gelösten Phase eliminiert werden. Der inerte CSB im Ablauf der Kläranlage kann hierüber deutlich reduziert werden. Die auf einer Vielzahl insbesondere großer Kläranlagen in NRW verfügbaren Filtrationsanlagen bieten sich für einen solchen Einsatz an: die baulichen Strukturen bestehen bereits, die Filter werden mit weitgehend partikelfreiem Abwasser beaufschlagt und durch die Filtration wird ein Austrag von beladener Aktivkohle in das Gewässer sicher vermieden. In dem Vorhaben sollen verschiedene Verfahrensansätze auf ihre technische, betriebliche und wirtschaftliche Umsetzbarkeit untersucht und an Filteranlagen in NRW im technischen Maßstab erprobt werden. Auf der KA Buchenhofen wird die Zugabe von pulverisierter Aktivkohle in den Überstau einer Filterkammer und auf der KA Düren-Merken der Austausch eines gesamten Filterbettes gegen granulierte Kornkohle untersucht. Die Zugabe von Pulveraktivkohle in den Ablauf der Nachklärung mit einer separaten technischen Kohleabscheidung vor der Filteranlage und nachfolgender Sicherheitsfiltration wird zunächst in Versuchsanlagen erprobt, eine Untersuchung im technischen Maßstab ist als Option für ein Folgevorhaben aufgenommen. Den Untersuchungen ist eine Laborphase zur Auswahl geeigneter Aktivkohlen vorgeschaltet. Konstruktive Fragestellungen werden durch zwei beteiligte Ingenieurbüros abgedeckt. Die Ergebnisse werden in einem praxisorientierten Bericht zusammengeführt. Dieser wird auch eine Bewertung zum Einsatz der Technologie auf weiteren Filteranlagen in NRW enthalten.
Ziel dieses Projektes ist es das Mischverhalten sowie die Performance von Rührsystemen in Biogasanlagen zu erfassen, und mittels CFD-Simulation mathematisch darzustellen. Von diesen Computer-Simulationen kann das aktuelle Mischverhalten abgelesen werden. Daraus können Rückschlüsse auf optimale Reaktorgeometrien und Positionierung von Rühr systemen, optimale Rührwerkskombinationen sowie minimierter Energieeinsatz abgeleitet werden. Prinzipiell sollen mindestens 2 Biogasanlagen mit unterschiedlichen Rührwerksystemen er-fasst werden. Die rheologische Beschreibung der Fermenterinhalte (Gärgut) wird basierend auf bestehen-den Daten verfeinert und präzisiert. In Abhängigkeit von Korngrößenverteilungen (Halmlän-gen etc.) sowie eingesetzten Substraten wird die Viskosität sowie das rheologische Verhal-ten experimentell erfasst. Durch die Datenaufnahme bei bestehenden Biogasanlagen (Reaktor- und Rührwerksgeo metrien) kann in einem ersten Schritt das aktuelle Mischverhalten dargestellt werden. Da-durch können Hinweise auf die Optimierung der in diesem Projekt beteiligten Biogas anlagen hinsichtlich Mischgüte und Energieeinsatz abgeleitet werden. Die CFD-Modelle werden durch ein Validierungsverfahren überprüft. Durch punktuelle Zuga-be von Bacillus globigii werden Rührkessel-Response-Kurven aufgenommen. Das Grundmodell der CFD-Simulation wird dann soweit modifiziert damit Aussagen über folgende Fragestellungen getroffen werden können: Optimierung Mischverhalten bei bestehenden Anlagen Optimierung Rührwerkgeometrie im Fermenter Minimierung Energieeinsatz bei bestehenden Rührsystemen Optimales Rührsystem bei landw. Biogasanlagen Endprodukte: Für bestehende Konzepte/Betreiber Leitfaden zum optimalen Misch-Algorithmus Hinweise auf Totzonen Minimierter Energieeinsatz bei optimaler Erreichung des Mischzieles Für Neu-Konzepte / Konstrukteure Einsatzgrenzen von Rührwerk-Systemen (Langsam-, Schnellläufer; Propeller-, Paddelrühr-werke, Mischung aus diesen Gruppen) Beste Anordnung im Fermenter Minimierter Energieeinsatz
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