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.
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
Gesamtziel des Vorhabens ist die Erstellung und Erprobung eines ganzheitlichen Flockungssystems, bestehend aus anionischen und kationischen Flockungshilfsmitteln auf Stärkebasis und einer Flockungsapparatur mit einem neuartigen Flockungssensor. Dieses Flockungssystem soll bei der Fest-/Flüssigtrennung von Hafenschlick auf der Hamburger Großanlage METHA III eingesetzt werden, um Stärkederivaten neue, ökonomische und ökologisch sinnvolle Einsatzgebiete zu erschließen. CUTEC: Neubau von drei Durchflussmessstellen, Optimierung und Anpassung der Stoffsysteme an den Flockungsreaktor, Konstruktion zweier Flockungsreaktoren (Pilotmaßstab), Umbau einer Container-Pilotanlage für Eindickung und Entwässerung, Entwicklung von Regelstrategien zur Minimierung des Flockungsmittelverbrauches, Erprobung der Pilotanlage auf METHA III. Institut TMC: Polymeranalytische Untersuchungen an Stärken und synthetischen FHM, experimentelle Stärkevernetzungen, Flockungsversuche. Erweist sich das zu entwickelnde Flockungssystem auf Basis von Stärke als wirtschaftlich konkurrenzfähig, wird es auf der Anlage METHA III zur Anwendung kommen. Des Weiteren sind Publikationen in Fachzeitschriften sowie auf Symposien vorgesehen.
Hypothese: Leistungsfaehigkeit und Zuverlaessigkeit von Abwasserreinigungsanlagen nach dem Belebtschlammverfahren haengen ganz wesentlich von der Leistungsfaehigkeit der Nachklaerbecken ab, die ueber 99,5Prozent der Feststoffe zurueckhalten muessen. Diese Leistungsfaehigkeit wird durch die Bildung eines Flockenverbandes bedingt, der auch als Filterkoerper wirkt. Das Projekt hat zwei Ziele: 1) Einen neuen Parameter zur Schlammcharakterisierung einzufuehren, der den Flockenverband des Schlammes beschreibt, und 2) die Scherfestigkeit des Flockenverbandes zu messen, um Daten fuer eine verbesserte Nachklaerbeckensimulation zu erhalten. Beide Ziele haengen eng mit einer Verbesserung von Nachklaerbeckenbemessung und Klaeranlagenbetrieb zusammen. Versuchsaufbau: Die Hypothese soll mit einer umfassenden Analyse von mindestens 6 Klaeranlagen ueber jeweils mindestens 4 Wochen mit umfangreicher Datensammlung geprueft werden. Die Struktur der Schlammflocken ist das Ergebnis eines komplexen biologischen Selektionsprozesses und der herrschenden Lebensbedingungen, die bis heute nur teilweise verstanden werden. Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, das Verstaendnis der Zusammenhaenge zwischen Verbandbildung und Klaeranlagenschema bzw. -betrieb und Reinigungsleistung, zu verbessern. Mit dem Geraet 'SCHLUMOSED' (Fuchs) ist es moeglich, aus der Entwicklung der Transparenz im Ueberstand einer sich absetzenden Schlammprobe auf die Bildung eines Verbandes zu schliessen und die Guete dieses Verbandes hinsichtlich der Zurueckhaltung kleiner Flocken zu quantifizieren. Gleichzeitig wird die Absetzgeschwindigkeit gemessen. Mit einer einfachen Vorrichtung genannt 'STRENGTH TESTER', wird die Scherfestigkeit des Verbandes vermessen. Dieses Geraet soll Daten liefern, die eine wichtige Rolle in der Simulation des Nachklaerbeckens und des Schwebstoffabtriebs spielen werden.Zusatzinfo: Dieses Projekt wird interdisziplinaer durch drei Institute durchgefuehrt: TU Graz: Inst. f Apparatebau, mech. Verfahrens- und Feuerungstechnik, Prof. Staudinger (Konstruktion und Betrieb von SCHLUMOSED und STRENGTH TESTER, Datensammlung waehrend des gesamten Projekts); TU Wien: Inst. f .Wasserguete und Abfallwirtschaft, Prof. Kroiss (Auswahl und Charakterisierung der Klaeranlagen, Interpretation des Anlagenbetriebes, Charakterisierung der Biozoenose). TU Dresden: Inst. f. Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Prof. Krebs (Nachklaerbeckensimulation). Das Projekt wird das Verstaendnis jener Prozesse foerdern, die die Leistungsfaehigkeit von Nachklaerbecken beeinflussen, indem neue Parameter zur Beurteilung der Schlammeigenschaften eingefuehrt sowie verbesserte Nachk1aerbeckensimulationen ermoeglicht werden. Dies wird auch einen wertvollen Beitrag zu einer Verbesserung von Klaeranlagenentwurf und Betrieb leisten.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Erstellung und Erprobung eines ganzheitlichen Flockungssystems, bestehend aus anionischen und kationischen Flockungshilfsmitteln auf Stärkebasis und einer Flockungsapparatur mit einem neuartigen Flockungssensor. Dieses Flockungssystem soll bei der Fest-/Flüssigtrennung von Hafenschlick auf der Hamburger Großanlage METHA III eingesetzt werden, um Stärkederivaten neue, ökonomisch und ökologisch sinnvolle Einsatzgebiete zu erschließen. Institut TMC: Analytik und Laboruntersuchungen zur Auswahl optimaler Stärkederivate für Dual- und doppelte Dualflockung, Untersuchung der Flockenstabilität mittels rheometrischer Scher- und Schwingungsexperimente unter optischer Kontrolle. Erstellung von dualen Flockungsverfahren. Institut CUTEC: Aufbau eines Sensorsystems für Flockungsprozesse, Anpassung der Kinetik der Flockungsreaktoren an Dualflockung. Pilotversuch mit dem Gesamt-Flockungssystem. Erweist sich das zu entwickelnde Flockungssystem auf Basis von Stärke als wirtschaftlich konkurrenzfähig, wird es auf der Anlage METHA III zur Anwendung kommen. Des Weiteren sind Publikationen in Fachzeitschriften sowie auf Symposien vorgesehen.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Erstellung und Erprobung eines ganzheitlichen Flockungssystems, bestehend aus anionischen und kationischen Flockungshilfsmitteln auf Stärkebasis und einer Flockungsapparatur mit einem neuartigen Flockungssensor. Dieses Flockungssystem soll bei der Fest/Flüssig-Trennung von Hafenschlick auf der Hamburger Großanlage METHA III eingesetzt werden, um Stärkederivaten neue, ökonomisch und ökologisch sinnvolle Einsatzgebiete zu erschließen. Institut TMC: - Analytik und Laboruntersuchungen zur Auswahl optimaler Stärkederivate für Dual- und doppelte Dualflockung, - Untersuchung der Flockenstabilität mittels rheometrischer Scher- und Schwingungsexperimente unter optischer Kontrolle, - Erstellung von dualen Flockungsverfahren. Institut CUTEC: - Aufbau eines Sensorsystems für Flockungsprozesse, - Anpassung der Kinetik der Flockungsreaktoren an Dualflockung, - Pilotversuch mit dem Gesamt-Flockungssystem. Erweist sich das zu entwickelnde Flockungssystem auf Basis von Stärke als wirtschaftlich konkurrenzfähig wird es auf der Anlage METHA III zur Anwendung kommen. Des Weiteren sind Publikationen in Fachzeitschriften sowie auf Symposien vorgesehen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Gesamtprojekt hat die Optimierung und Automatisierung der Klärschlammkonditionierung zum Ziel. In der 1. Projektphase wurde ein online-Klärschlammsenor entwickelt. In der 2. Projektphase sollte die Funktionsweise des Sensors durch weitere Versuche bestätigt und das Gerät aufgrund von Ergebnissen aus Feldversuchen optimiert werden. Parallel dazu sollte ein regelbarer Flockungsreaktor entwickelt werden. In der 3. Projektphase sollten in Feldversuchen Flockungsreaktor und Sensor durch ein Prozessleitsystem verbunden die gesamte Konditionierung gesteuert werden. Das System soll folgende Vorteile erbringen: - verringertes Volumen der zu entsorgenden Klärschlammmenge; - geringerer Einsatz von kostenintensiven und ökotoxikologisch bedenklichen Flockungshilfsmitteln; - verringerter Energiebedarf bei der Verdampfung der Feuchte bei der thermischen Verwertung. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die geplanten Arbeitspakete verteilten sich wie folgt auf die Kooperationspartner: Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Projektphase sollte die AUCOTEAM GmbH den online-Klärschlammsensor optimieren und weiterentwickeln. Ziel war der Nachweis der projektierten Funktionalität unter Praxisbedingungen. Die Optimierung sollte im Bereich der Konstruktion und Gestaltung, der Elektronik sowie der eingesetzten Software durchgeführt werden. Die Optimierungspotenziale sollten in Feldversuchen auf kommunalen Kläranlagen offengelegt werden. Die CUTEC Institut GmbH sollte parallel hierzu durch weitere Versuche mit unterschiedlichen Klärschlämmen die Entwässerung optimieren und die Ergebnisse des Meßsystems mit anderen, üblichen Verfahren und Parametern vergleichen. Zeitgleich sollte ein regelbarer Flockungsreaktor mit bis zu drei Freiheitsgraden entwickelt werden. Der Reaktor wurde bei variablen Volumen- und Stoffströmen einen optimalen Eintrag des Flockungshilfsmittels in die Klärschlämme gewährleisten. In einem letzten Schritt sollten die beiden Systeme 'Klärschlammsensor' und 'Flockungsreaktor' gekoppelt und in Feldversuchen getestet werden. Hierzu war eine Regelstrategie für beide Systeme zu implementieren. Fazit: Das Ergebnis des Projektes ist die Entwicklung eines onlinefähigen Analysegerätes zur Beurteilung von Flockungsprozessen anhand der Flockengrößenverteilung sowie eines zweistufigen variabel regelbaren Flockungsreaktors im Pilotmaßstab für eine Optimierung und Automatisierung der Klärschlammkonditionierung und Entwässerung in einer Kammerfilterpresse. Da die Analyse der Schlammflocken nach der Konditionierung/Flockung erfolgt, wird jede vorhergehende Änderung des Schlamms mit dem Flockungssensor erfasst. Die Analyse des Schlamms nach der Flockung scheint demnach ein sinnvolles Verfahren zu sein, da es die Summe aller Einflussgrößen widerspiegelt. Durch den Einsatz des Kegelrührers mit seiner spezifischen Strömungsausbildung im Kegelspalt ist es möglich, in einem kompakten Apparat hintereinander
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