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Verfahrenstechnische Optimierung der Schlammkonditionierung / Bau und Betrieb von Pilot- und Versuchsanlagen des Flockungsreaktors und der Elektrofiltration

Verbesserung der Klaerschlamm-Konditionierung

Behandlung von Oelabscheider- und Strassensammlergut

Entwicklung neuer Verfahren fuer die Phasentrennung, Eindickung und Entwaesserung der Schlaemme sowie die Aufbereitung des Abwassers; die Abtrennung auch der nicht rezyklierbaren Anteile sind im Gewaesserschutz notwendig. Richtig gefaellt koennen sie verbrannt oder deponiert werden. Bearbeitet werden zwecks Gewaesserschutz insbesondere die oeligen Restanteile - nach Abtrennung recyclierbarer Oelfraktionen - die nicht in Wasser und Boeden gelangen duerfen. Die noch zurueckgehaltenen Fraktionen koennen als Oxide oder Sulfide gefaellt und verbrannt oder deponiert werden.

Digitalisierung und Optimierung des Zentrifugendekanterbetriebs in Kombination mit einer Automatisierten Mehrfachen Flockung (Folgeantrag)

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Bei der Abwasserreinigung in Kläranlagen fällt Klärschlamm an, welcher kostenaufwendig entsorgt werden muss. Eines der Hauptverfahren ist die Entwässerung des Schlammes. Unter Zugabe von polymeren Flockungsmitteln entsteht ein Flocken-Wasser-Gemisch. Dieses wird in diesem Fall im Zentrifugalfeld von Dekanterzentrifugen getrennt. Die Einmischung von Flockungsmitteln wird durch die von awama entwickelte Automatische Mehrfachflockung (AMF) unterstützt und stellt den Stand der Technik bei der Optimierung der Klärschlammkonditionierung dar. Da in der Dekanterzentrifuge eine hohe Zentrifugalbeschleunigung wirkt, werden auf die Flocken erhebliche Kräfte ausgeübt. Eine gleichmäßige Flockeneigenschaft ist von entscheidender Bedeutung - u.a. für die Qualität der Entwässerung. Die Flockeneigenschaften werden laufend durch die Automatisierung der AMF überwacht und bei Bedarf wird nachgeregelt. Die zu entwässernden Schlämme unterscheiden sich u.A. durch ihre Herkunft (z.B. durch ein anderes Verfahren zur Abwasser- und Schlammbehandlung) sowie variierende Inhaltsstoffe. Dadurch ändern sich ihre Beschaffenheit und somit ihr Reaktionsverhalten gegenüber Flockungsmitteln. Daher ist eine permanente und automatisierte Anpassung der Flockungsmittelmenge notwendig. In der Praxis ist der Anlagenbetreiber für diese komplexe Aufgabe zuständig. Je nach möglichem Personaleinsatz und vorhandener Anlagentechnik ist dies mehr oder weniger umsetzbar. Die derzeitige Praxis zeigt, dass die Ergebnisse oft eine Überdosierung oder eine Unterdosierung von Flockungsmittel ist. Die Entwässerung wird entweder manuell oder mit ungenauen Sensorwerten bestimmt wird. Diese Überdosierung und Unterdosierungen zu vermeiden, ist eines der wesentlichen Ziele der Automatisierung. Die AMF löst das Problem, die Schlammkonditionierung automatisch im optimalen Bereich zu halten. Auf Basis von Prognosewerten kann die Entwässerung sicher und vollautomatisch betrieben werden. Nach der Flockung liegen konstante bzw gute Entwässerungseigenschaften vor. Je nach Zielsetzung von Kläranlage oder Abnehmer des Klärschlammes können hohe Entwässerungsergebnisse oder Einsparungen von Flockungsmittel im Vordergrund stehen. Zur Sicherstellung der Qualität ist ein intelligenter Flitrat- bzw. Zentratsensor (ZS) erforderlich um auch das Entwässerungsaggregat im Blick zu behalten. Dadurch ergeben sich weitere Eingriffsmöglichkeiten zusätzlich zur Schlammkonditionierung. Als Kooperationspartner für dieses Projekt waren die Kläranlage Wolfenbüttel mit Begleitung von Masterarbeiten an der TU Clausthal, der TU Braunschweig, HS Bremen, und weiteren geplant. Zielsetzung für dieses Projekt: --Entwicklung und Erprobung verschiedener Regelungsstrategien für den Zentrifugenbetrieb --Einfließen der Erfahrungen in ein Automatisierungskonzept --Konzeptionierung eines Prognosetools zur Unterstützung des Bedienungspersonals, welches ggf. Vorschläge übergeordnet vergeben kann Erwartungen an das Projekt: 1. je Regelungskonzept eine Reduzierung der polymeren Flockungsmittel um bis zu 25 - 35 % 2. Minimierung der Umweltemission überschüssiger polymerer Flockungsmittel über den Abwasserpfad 3. Minimierung der CO2-Emissionen aufgrund eines 0,5 bis 1 %-Punkte höheren Trockenrückstandes (TR) im entwässerten Schlamm 4. Verringerung der Belastung der Abwasserbehandlung durch eine hohe Entwässerungsqualität (sauberes Filtrat bzw. Zentrat) Eine genaue Bilanzierung der Stoff- und Energieströme sowie eine Quantifizierung der Umweltentlastung für die o.g. Punkte soll im Rahmen des Projektes experimentell untersucht und in Form von CO2-Äquivalenten ermittelt werden. Zur Erreichung dieser Ziele wird beabsichtigt, auf Basis des eigenen Prognosesensors einen 'Zentratsensor' zu entwickeln. Dieser Prototyp soll in der Kläranlage Wolfenbüttel in Kombination mit der bestehenden AMF getestet werden. (Text gekürzt)

KMU-innovativ15 CarBioPhos: Entwicklung eines integrierten Verfahrens zur Carbonisierung von Klärschlamm, Erzeugung von Biogas und Rückgewinnung von Phosphor, Teilprojekt 2

Bei der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) von Klärschlamm wird unter Druck und Temperatur innerhalb weniger Stunden eine regenerative Kohle hergestellt. Damit wird gegenüber anderen Klärschlammentsorgungsverfahren eine erhebliche Steigerung der Energieeffizienz und Reduktion der Treibhausgasemissionen erreicht. Die internationale Markteinführung der Technologie ist erfolgt - TerraNova Energy hat 2016 in Jining/China die weltweit erste großtechnische HTC-Anlage in Betrieb genommen, die der Herstellung von HTC-Kohle als Ersatzbrennstoff dient. Beim Verfahren fallen neben der HTC-Kohle große Mengen Prozesswasser an, die dem stark wasserhaltigen Klärschlamm während des Prozesses entzogen werden. Es enthält hohe Konzentrationen an Kohlenstoff und Nährstoffen wie Phosphor und stellt daher einerseits ein großes Nutzungspotential aber ohne weitere Behandlungsschritte andererseits auch eine Rückbelastung des Klärprozesses bei der Integration auf einer Kläranlage dar. Auf Grundlage erfolgsversprechender Voruntersuchungen sollen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit Nutzungspfade für das Prozesswasser entwickelt und im Technikumsmaßstab nachgewiesen werden: - Rückgewinnung von mindestens 50% des im Klärschlamm enthaltenen Phosphors aus dem Prozesswasser und Konditionierung zu einem handelbaren Produkt - Fermentation des an P abgereicherten Prozesswassers zur Erzeugung von Biogas und Untersuchungen zur energetischen Kopplung der Verfahren.

Konditionierung von legierungsmetallhaltigen Schlämmen und Stäuben

Die Gerhard Lang GmbH & Co. KG seit über 100 Jahren im Schrott- und Metall- recycling tätig. Der Schwerpunkt liegt bei der Verarbeitung von Metallabfällen zu hochwertigen Vorprodukten für die Schmelz- bzw. Gießerei-Industrie. Aus verschiedenen Produktionsverfahren der Metallbearbeitung und Oberflächentechnik resultieren Metallschlämme und -stäube mit teilweise hohen Gehalten an hochwertigen Metallen, wie Molybdän, Cobalt, Wolfram, Nickel, Chrom und Titan. Mangels effektiver Recyclingmöglichkeiten werden diese Rückstände vorwiegend als besonders überwachungsbedürftige Abfälle auf Deponien entsorgt bzw. der Verbrennung zugeführt. Im Rahmen des Demonstrationsvorhabens wird eine Produktionsanlage errichtet, mit der diese Metallschlämme und -stäube materialspezifisch erfasst und so konditioniert werden, dass sie als Rohstoffe oder Legierungszuschlag direkt in Schmelzbetrieben eingesetzt werden können. Damit werden nun Kreisläufe geschlossen, Ressourcen geschont und Entsorgungskapazitäten gespart. Insgesamt sollen 3.240 Tonnen hochwertige Metalle aus den Produktionsabfällen zurück gewonnen und zu Briketts verarbeitet werden. Folgende Umweltschutzwirkungen sollen erreicht werden: Die Deponierung metallhaltiger Abfälle wird vermieden. Ressourcenschonung, da die hergestellten Briketts erneut als Legierungsmittel in der Stahlindustrie eingesetzt werden können. Der Energiebedarf ist um ein Vielfaches niedriger als bei der Herstellung von Ferrochrom und Rohnickel. Der Lösemitteleinsatz wird im Kreislauf geführt. Lediglich 2-3 Prozent der eingesetzten Menge müssen wegen Verunreinigungen ausgeschleust werden. Die verunreinigten Lösemittel werden an den Hersteller zurückgegeben oder wiederaufbereitet. Gasförmige Lösungsmittelemissionen treten nicht auf, da enthaltene Dämpfe vor dem Öffnen der Anlage über eine Kältefalle kondensiert werden. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Gerhard Lang GmbH & Co. KG Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: 2005 - 2010 Status: Abgeschlossen

Energieautarke Gruppenkläranlage Weilerbach

Die Verbandsgemeinde Weilerbach betreibt die Gruppenkläranlage Weilerbach mit einer ursprünglichen Ausbaugröße von 16.500 Einwohnerwerten und einer mittleren Belastung von ca. 24.000 Einwohnerwerten. Die Gruppenkläranlage Weilerbach wurde als aerob stabilisierende Belebtschlammanlage mit einem spezifischen Energieverbrauch von ca. 20 kWh el /(EW*a) betrieben. Ziel des Vorhabens war, einen energieautarken Betrieb der Gruppenkläranlage Weilerbach zu erreichen ohne Zuführung von Strom oder Brennstoffen von außen. Modellhaft sollte so gezeigt werden, dass unter weitest gehender Ausnutzung der Energieeinsparpotenziale und der Optimierung der Faulgasausbeute mittelgroße Kläranlagen energieautark betrieben werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde das Behandlungsverfahren nach einer Konzeption der HYDRO-Ingenieure Energie & Wasser GmbH Kaiserslautern auf eine anaerobe Stabilisierung mit Hochlastfaulung und Nachvergärung umgestellt. Die Nutzung des anfallenden Methangases sollte über Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen. Neben dem Bau der eigentlichen Faulreaktoren wurden weitere verfahrenstechnische und bauliche Maßnahmen realisiert. Die mechanische Reinigungsstufe wurde um eine Sand- und Fettfang-Straße sowie eine Vorklärung erweitert. Die Gasspeicherung und -aufbereitung erfolgt über einen Doppelmembrangasspeicher und Aktivkohlefilter. Das erzeugte Klärgas wird vollständig in einem BHKW verwertet und in elektrischen Strom und Wärme umgewandelt. Der Gesamtstrombedarf sollte weitergehend durch Optimierung der Prozesssteuerung und dem Einsatz von hocheffizienten Motoren minimiert werden. Die Verfahrensumstellung führte durch den reduzierten Gesamtstromverbrauch der Gruppenkläranlage Weilerbach und andererseits durch die energetische Nutzung des anfallenden Klärgases zu einer jährlichen CO 2 -Einsparung von 181,4 Tonnen, bzw. gegenüber dem Referenzjahr 2014 zu einer Reduzierung der CO 2 -Emmision um ca. 73 Prozent. Die zu entsorgende entwässerte Schlammmenge konnte um mehr als 44 Prozent reduziert werden. Vergleichbares gilt für die zu entsorgende Menge an organischer Trockensubtanz, die sich um 35,8 Prozent verringerte. Durch die geringere Schlammmenge hat sich auch der Verbrauch des für die Schlammkonditionierung verwendeten Kalks um 36,8 Prozent verringert. Die GKA Weilerbach steht modellhaft für ca. 50 Prozent von Kläranlagen der Größenklasse 4, die immer noch eine aerobe Stabilisierung praktizieren, im Hinblick auf die anstehende „energetische Wende“ jedoch gehalten sein werden, das Reinigungsverfahren auf eine anaerobe Stabilisierung umzustellen. Sobald die Energieeinsparpotentiale ausgeschöpft sind, wird es darauf ankommen, wie viel Energie maximal erzeugt werden kann. Hier kann anhand der Gruppenkläranlage Weilerbach gezeigt werden, was technisch und mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand möglich ist. Dieses Vorhaben wurde im Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ des Umweltinnovationsprogramms gefördert. Mit dem Förderschwerpunkt wurden innovative Projekte unterstützt, die energetische Ressourcen sowohl bei der Behandlung von Abwasser und Klärschlamm, als auch bei der Eigenenergieerzeugung erschließen. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Verbandsgemeinde Weilerbach Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: 2011 - 2015 Status: Abgeschlossen Förderschwerpunkt: Energieeffiziente Abwasseranlagen

Begleitprojekt zu den deutsch-russischen Kooperationsvorhaben im Bereich Umwelttechnologie - Phase I

Konditionierung von Klaerschlamm durch Einfrieren - Entwicklung und Erprobung eines energiesparenden Entwaesserungsverfahrens

Ziel des Vorhabens ist eine Verbesserung der Entwaesserbarkeit von Klaerschlamm. Dieses Ziel soll durch einen Zellaufschluss durch Einfrieren erreicht werden. Um die einzufrierende Schlammenge klein zu halten, wird der Schlamm zunaechst nach konventionellen Methoden entwaessert, dann durch Einfrieren konditioniert und anschliessend noch einmal mechanisch entwaessert. Dadurch konnten bei gleichem Pressdruck und gleicher Presszeit fuer verschiedenartige Schlaemme etwa 15 - 20 Prozent hoehere Trockensubstanzgehalte erreicht werden. Die Verbesserung der mechanischen Entwaesserbarkeit war bei Schlaemmen mit einem hohen Anteil an organischen Verbindungen besonders ausgepraegt. Gute Ergebnisse wurden bei einer Abkuehlung des Schlammes auf ca. minus 10 Grad Celsius und bei entsprechenden Einfriergeschwindigkeiten erreicht.

Erneuerbare Energie und Minderung der Emission von Treibhausgasen durch moderne Verfahren der Abwasser- und Schlammbehandlung auf kleinen und mittleren Klaeranlagen

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