Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung physikalischer und chemischer Verfahren und Verfahrenskombinationen zur Rückgewinnung verschiedener mineralischer Rohstoffe aus Hausmüllverbrennungsaschen (HMVA). Aktuelle Marktentwicklungen fokussieren sich derzeit hauptsächlich auf die Erhöhung der NEMetallausbeute in deren Folge sich der bisher nicht verwertbare, mineralische Feinanteil erhöht. Sich abzeichnende Veränderungen rechtlicher Vorgaben gefährden zudem die konventionellen Absatzwege der gröberen Fraktionen. Daher wird im Vorhaben sowohl die rohstoffliche Verwertung der gröberen mineralischen Fraktionen (z.B. für den Straßenbau oder die Beton- und Asphaltindustrie) als auch die der mineralischen Feinfraktion (z.B. Zementklinkerproduktion) adressiert. In diesem ganzheitlichen Projekt sind neben den Erzeugern und Aufbereitern von HMVA insbesondere auch die zukünftigen Rohstoffabnehmer direkt beteiligt. Die Trocken- und Nassaufbereitung der mineralischen Rückstände wird dabei von Unternehmen durchgeführt, die weitreichende Erfahrungen im Umgang mit HMVA haben. Die weitergehende Konfektionierung der erzeugten mineralischen Rückstände hin zu Produkten erfolgt in Zusammenarbeit mit potenziellen Produktabnehmern der Beton-, Asphalt und Zementindustrie, die darüber hinaus den großtechnischen Produkteinsatz in Bestandsanlagen untersuchen und so die Verwertbarkeit der erzeugten Produkte überprüfen. Im Ergebnis sollen nicht verwertbare Anteile minimiert und definierte mineralische Rohstoffe zur Substitution von Primärrohstoffen bereitgestellt werden. Angesichts der anfallenden Menge von 5,4 Mio. Mg HMVA pro Jahr und einem Mineralikanteil von ca. 90 Prozent wird so ein erheblicher Beitrag zur Ressourceneffizienz in Deutschland geleistet. - weitergehende Fraktionierung der Feinfraktionen mittels Hydrozyklonen Zentrifugalsortierung - Verfahrensentwicklung (AP3+4) und -optimierung (AP5) - Beteiligung an der Vorhabenbilanzierung (AP6), -bewertung (AP7) und -begleitung (AP8).
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.
Vorhabensziel ist die Verbesserung herkömmlicher Aufbereitungsverfahren, zum einen zur Steigerung des Wertstoffausbringens, zum anderen, um feinstverwachsene und damit für Sortierprozesse bisher nicht zugängliche und eventuell bereits als Rückstände der Montanindustrie aufgehaldete Wertminerale gewinnbar zu machen. Zunächst ist eine optische Sortierung zu testen, um die unterschiedlichen Kupferschiefer-Fazies voneinander zu trennen, damit sie einer jeweils angepassten Aufbereitung zugeführt werden können. Im nächsten Schritt muss ein Zerkleinerungsverfahren unter Minimierung des dabei entstehenden Feinstkornanteiles gefunden werden, da dieser als Bergematerial - und damit Verlust - bereits vor dem ersten Anreicherungsschritt durch die Klassierung mittels Hydrozyklon abgestoßen werden würde. Des Weiteren ist die Entwicklung einer chemischen oder thermischen oder auch kombinierten Vorbehandlung geplant. Ziel der Vorbehandlung ist die Verringerung des Kohlenstoff- und des Tongehaltes. Speziell von letzterem ist bekannt, dass er sich äußerst störend auf die nachfolgende Flotation und die Bio-Laugung auswirken kann. Hohe Kohlenstoffgehalte stellen v. a. in der industriellen Praxis bei der pyrometallurgischen Weiterverarbeitung der Wertstoffkonzentrate ein Problem dar. Die Aufbereitungsprodukte werden mittels chemisch-mineralogischer Analysen bewertet. Die UVR-FIA GmbH produziert zudem projektbegleitend Wertstoffkonzentrate für die Versuche der anderen Projektpartner.
Im Rahmen des Projektes wird das Funktionsprinzip der cavipure® Ballastwasserbehandlungsanlage untersucht, das als Verbundvorhaben mit Mitteln des Landes Schleswig-Holstein gefördert wird. Das Projekt startete am 01.08.2009. Die beteiligten Projektpartner sind Medizintechnik Promedt GmbH, Büro für Umwelt und Küste, Institut für Nautik und maritime Technologie der Fachhochschule Flensburg, MariLim - Gesellschaft für Gewässeruntersuchung mbH und DW- Ship Consult GmbH. MariLim tritt als wissenschaftlicher Berater auf und stellt die Expertise für alle biologischen Fragestellungen. Im Einzelnen wird die Funktionalität und Effektivität von Hydrozyklon, Feinfiltern und des cavipure® Reaktors untersucht und optimiert. MariLim betrachtet die Leistungsfähigkeit der Gesamtanlage hinsichtlich der Abtötung von marinen Organismen nach den Vorgaben und Richtwerten der International Maritime Organisation (IMO) im Größenbereich: Individuenanzahl = 50 Mikro m (Zooplankton), Individuenanzahl = 10 Mikrometer bis kleiner als 50 Mikrometer (Phytoplankton) und Individuenzahl kleiner als 10 Mikrometer (Bakterioplankton).
Problemstellung und Ziel: Aufgrund ökologischer und ökonomischer Betrachtungen wird heute versucht, anfallende Niederschläge immer häufiger dezentral zu bewirtschaften. Die Versickerung von Niederschlägen vor Ort ist dabei ein wesentlicher Aspekt. Niederschlagsabflüsse von Metalldächern, Straßen-, Hof und Parkplatzflächen sind jedoch mit einer Vielzahl an anorganischen und organischen Schadstoffen belastet. Ein Versickern ohne vorherige Reinigung kann zu einer Kontamination von Boden und Grundwasser führen. Bei ausreichend verfügbarer Versickerungs-Fläche ist beispielsweise eine flächenhafte Versickerung über einen bewachsenen Oberboden allgemein anerkannt. Ist eine solche Fläche aber nicht vorhanden, wie beispielsweise in stark versiegelten Ballungsgebieten, können die Niederschlagsabflüsse nur unterirdisch versickert werden. Derzeit stehen jedoch keine technischen Ausführungen für Sickerschächte zur Verfügung, die eine Entfernung von Schadstoffen in dem Maße gewährleisten, dass eine Kontamination des Bodens und Grundwassers ausgeschlossen werden kann. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines unterirdischen Behandlungssystems für verunreinigte Niederschlagsabflüsse von stark belasten Verkehrsflächen in Ballungsgebieten. Das Forschungsvorhaben baut auf Voruntersuchungen im Labormaßstab auf. Durchgeführt wurden Untersuchungen zum Rückhalt von Schadstoffen aus realen Straßenabläufen im Labormaßstab, insbesondere zum Rückhalt gelöster Schadstoffe mit speziellen Filtermaterialien. Vorgehensweise: Das Behandlungssystem besteht aus drei Funktionsteilen: Grobfiltration durch eine spezielle Rinne, Entfernung von Partikeln durch einen Hydrozyklon und anschließende Filtration durch eine Filtereinheit, bestehend aus einer Edelstahl-Tragkonstruktion und speziellen Filtermedien zur Entfernung der gelösten Schadstoffe. Das Forschungsprojekt gliedert sich in zwei Projektphasen: In der ersten Phase werden die bereits in Voruntersuchungen erprobten Einzelbauteile zu einer kompletten Anlage im Labormaßstab zusammengesetzt und optimiert. Hierzu werden Versuche zur unterschiedlichen hydraulischen und stofflichen Belastungen mit realen Verkehrsflächenabflüssen durchgeführt. In der zweiten Projektphase soll eine Pilotanlage an einer stark befahrenen Straße im innerstädtischen Bereich in München gebaut und über einen Zeitraum von einem Jahr betrieben werden, um saisonale Schwankungen zu erfassen. Nach dem Beprobungsjahr sollen Aussagen über die Eliminationsleistung bezüglich des Rückhalts der Schadstoffe sowie über Wartung und Kosten getroffen werden.
In den letzten 2 Jahren des SPP 1144 werden wir unsere Untersuchungen an endosymbiontischen Bakterien in Evertebraten, einer der wichtigsten Gruppen von Primärproduzenten an Hydrothermalquellen des Mittelatlantischen Rückens (MAR), abschließen. In enger Zusammenarbeit mit Geologen und Geochemikern soll der Einfluss von unterschiedlichen geologischen Strukturen und Gradienten in Ventfluiden auf symbiontische Diversität, Biomasse und Aktivität aufgeklärt werden. Diese Forschung wird zu einer der Kernfragen des SPP 1144 beitragen: Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen hydrothermalen und biologischen Prozessen? Eine weitere Kernfrage des SPP 1144 ist: Wie beeinflussen Achsenmorphologie und Meeresströmungen die Verbreitung von Ventorganismen entlang der Rückenachse? Biogeographische Analysen der Symbionten von Muscheln und Garnelen sollen zeigen, ob geologische und hydrologische Barrieren zwischen den nördlichen und südlichen Hydrothermalquellen zu einer räumlichen Isolierung von symbiotischen Bakterien führen. Die Ergebnisse dieser Forschung liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Kopplung geologischer und biologischer Prozesse an gemäßigt spreizenden Rückenachsen.
Niederschlagsabflüsse von Straßen und Plätzen wird momentan in Deutschland hauptsächlich durch die Kanalisation abgeleitet und im weiteren Verlauf einem Vorfluter zugeführt. Bei Mischwassersystemen gelangen Straßenabflüsse nach Durchlaufen der Kläranlage geklärt, bzw. bei Starkregenereignissen über Mischwasserentlastungsanlagen ungeklärt in den Vorfluter, wodurch dieser erheblich belastet wird. Gänzlich ungeklärt gelangen Straßenabflüsse bei Trennwassersystemen in den Vorfluter. Diese Vorgehensweise ist sowohl in ökologischer als auch in ökonomischer Sicht nicht optimal. Durch die hohe hydraulische Belastung des Kanalnetzes bei Regenereignissen entstehen erhöhte Bau- und Instandhaltungskosten. Da das Straßenablaufwasser nicht vor Ort versickert wird, ist auch die nötige Grundwasserneubildung gehemmt. Außerdem können Hochwasserereignisse durch das Einleiten von Starkregenabflüssen verstärkt werden. Deshalb bestehen schon seit einigen Jahren Bemühungen, Straßenabläufe vor Ort zu versickern. Um allerdings das Risiko einer Verunreinigung des Bodenkörpers und in Folge dessen des Grundwassers zu vermeiden, müssen Schadstoffe gezielt vor der Versickerung eliminiert werden. Schadstoffe in Straßenablaufwasser sind vor allem Schwermetalle (Cr, Cu, Zn, As, Pd, Cd, Pb, Pt), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Partikel (Ruß, Reifenabrieb, Staub) sowie Tausalze im Winter. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines mehrstufigen Filters zur effektiven Reinigung von belasteten Straßenabläufen zunächst im Labormaßstab. Forschungsprogramm: Fokus des Projektes ist Reinigung von Straßenablaufwasser in einem mehrstufigen Behandlungssystem zur Entfernung von Schadstoffen in gelöster und in ungelöster Form im Labormaßstab. Bei dem Behandlungssystem handelt es sich um eine dreistufige Anlage, bei der im ersten Schritt eine Grobstoffabscheidung mittels wasserdurchlässiger Rinne erfolgt, im zweiten Schritt Partikel durch einen Hydrozyklon abgeschieden werden und im letzten Schritt die verbleibenden gelösten Schadstoffe mittels eines geeigneten Filtermediums eliminiert werden. Hierzu werden verschiedene Filtermedien wie Braunkohlekoks, Filterkohle, vorbehandelte Sägespäne, Polypropylenflocken getestet.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Steigerung der Effizienz von Altpapieraufbereitungsanlagen und damit die Steigerung der erzeugten AP-Stoffqualität in Bezug auf die Abtrennung feindisperser klebender Störstoffe. Damit soll ein wesentlicher Beitrag zur Verminderung ablagerungsbedingter Stillstände an der Papiermaschine sowie zur irreversiblen Ausschleusung klebender Störstoffe aus dem Papierkreislauf geleistet werden. Ausgangssituation/Problemstellung Die am meisten störenden papierfremden Substanzen bei der Papierherstellung sind nach wie vor die klebenden oder potenziell klebenden Störstoffe aus dem Altpapier. Bei der Bekämpfung grobdisperser klebender Störstoffe konnten aufgrund intensiver Forschung deutliche Fortschritte erreicht werden. Der Focus bei der Stickykontrolle in Papierfabriken verschiebt sich heute mehr und mehr in den Bereich feindisperser Stickys. Zur dringend notwendigen Verringerung der hohen Beladung der Altpapierstoffsuspension mit feindispersen klebenden Störstoffen sind momentan allenfalls wenige Lösungsansätze vorhanden, die jedoch verfahrensspezifisch deutliche Nachteile aufweisen. Bei der zielgerichteten Modifikation klebender Störstoffe durch eine Umhüllung mit mineralischen Adsorbentien kann anhand von Modellrechnungen eine deutliche Dichteerhöhung der Stickys prognostiziert werden. Diese Dichteerhöhung ist die Voraussetzung zur effizienten Abtrennung feindisperser Stickys im Cleaner (Hydrozyklon). Der Prozessbaustein Cleaner kann somit zukünftig einen neuen effektiven Lösungsansatz zur Reduzierung der Beladung feindisperser Stickys in der Altpapierstoffsuspension darstellen. Dabei sind folgende grundsätzliche Fragen zu klären: Wie ist eine vollständige Umhüllung feindisperser Stickys zu erreichen? Welche Einflussgrößen haben hier höchste Priorität? Wie ist die Umhüllung bzw. Dichteerhöhung messtechnisch erfassbar? Welche Abtrennraten sind tatsächlich im Cleaner erreichbar? Welche Methoden sind am besten zur messtechnischen Erfassung der Beladung mit feindispersen Stickys geeignet? Forschungsziel/Forschungsergebnis: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Steigerung der Effizienz von Altpapieraufbereitungsanlagen und damit die Steigerung der erzeugten AP-Stoffqualität in Bezug auf die Abtrennung feindisperser klebender Störstoffe. Damit soll ein wesentlicher Beitrag zur Verminderung ablagerungsbedingter Stillstände an der Papiermaschine sowie zur irreversiblen Ausschleusung klebender Störstoffe aus dem Papierkreislauf geleistet werden. Das Forschungsziel soll durch eine signifikante Steigerung der Abtrennbarkeit von feindispersen klebenden Störstoffen im Cleaner (Hydrozyklon) erreicht werden. Dazu soll das spezifische Gewicht von feindispersen Stickys durch die zielgerichtete Anlagerung mineralischer Adsorbentien deutlich erhöht werden. Damit wird die Grundlage für die Abtrennbarkeit der Stickys im Cleaner geschaffen. usw.
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