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Entwicklung eines Verfahrens zur Vergasung von Biomasse nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht

Klassifizierung und physikalisch-chemische Charakterisierung der Einsatzstoffe (Ermittlung von Grunddaten). Durchfuehrung von Foerderversuchen mit verschiedenen Einsatzstoffen. Vergasungsversuche in einer zirkulierenden Wirbelschicht. Dabei Variation der Einsatzstoffe, der Feuchte derselben und der Reaktionstemperatur. Durchfuehrung von Langzeitversuchen zur Demonstration der Verfuegbarkeit des Verfahrens bei optimalen Betriebsbedingungen. Entwurf eines Verfahrensschemas zur Produktion von niederkalorigem Heizgas auf der Basis der Versuchsergebnisse.

Die Bildung geloester metallorganischer Verbindungen und ihre Veraenderung durch biologische und geochemische Prozesse (am Beispiel von Kupfer und Zinn)

Das chemische und toxikologische Verhalten von Spurenmetallen wird entscheidend von ihren Zustands- und Verbindungsformen gepraegt. Das besondere Interesse dieses Vorhabens gilt dem Vorkommen, der Bildung und der Veraenderlichkeit von kupfer- und zinnorganischen Verbindungen im Meerwasser. Die Durchfuehrung des Projektes soll in Feldversuchen vorgenommen werden. Dazu sind mehrere Schiffseinsaetze (Dauerstationen) in der Ostsee geplant, die die Zusammenhaenge zwischen den kurzzeitigen Konzentrationsaenderungen der chemischen Parameter und den biologischen Aktivitaeten untersuchen sollen.

Entwicklung einer Baureihe von Konvektionstrocknern fuer die kontinuierliche Klaerschlammtrocknung

Die Klaerschlammentsorgung auf der Grundlage der Deponierung oder landwirtschaftlichen Verwertung wurde durch die Neuauflage der gesetzlichen Regelungen (TASI, TA- Abfall, AbfKlaerV) eingeschraenkt. Ein wesentliche Neuregelung aus diesen Gesetzen ist der Grenzwert des maximalen Organikanteils im Klaerschlamm fuer die Deponierung. Wird ein Klaerschlamm wegen der Schadstoffbelastung oder fehlender Alternativen der Deponierung zugefuehrt, ist die Reduzierung des Organikanteils groesstenteils nur mit thermischen Verfahren technisch zu realisieren. Wird die Verbrennung als Verfahren gewaehlt, ist der Schlamm nach der obligatorischen mechanischen Entwaesserung vorausgehend thermisch zu trocknen. In diesem Forschungsprojekt wird diese thermische Trocknung des Klaerschlammes mit der konvektiven Niedertemperaturtrocknung in einem Bandtrockner realisiert. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, mit dem Hilfsmittel der Massstabsuebertragung eine Vorrausberechnung des Trocknungsprozesses zu realisieren, die dem Anlagenbauer die Moeglichkeit der Konzipierung gibt, eine Trocknungsanlage auszulegen. Der Anlagenbauer ist somit in der Lage, den verschiedenen Anforderungen an die Trocknungsanlage gerecht zu werden, und damit eine erhebliche Steigerung der Planungssicherheit zu erlangen. Die Massstabsuebertragung ist ein Verfahren, bei dem der eigentliche Prozess in natuerlichen und kuenstlichen Modellen dargestellt wird. Diese Modelle muessen dann dazu geeignet sein, eine Uebertragung auf den technischen Apparat vorzunehmen. Die natuerlichen Modelle sind hierbei die Labor- oder Technikumsanlagen, in denen die Gesetzmaessigkeiten des Prozesses mit ihren Wirkungsweisen ermittelt werden koennen. Die so von dem Prozess ermittelten Kenntnisse werden in mathematischen Beziehungen, den kuenstlichen Modellen, so aufbereitet, dass eine Uebertragung vom Labormassstab auf den technischen Massstab moeglich wird. Das Ergebnis dieser Entwicklungsarbeit ist ein Berechnungsmodell zur Vorrausberechnung einer Trocknungsanlage. Dabei werden anhand der Parameter bezueglich z.B. Temperatur, Luftgeschwindigkeit oder Durchsatzmenge die erforderlichen bei Betriebsparametern und die Baugroesse der Anlage ermittelt. Die Ermittlung der spezifischen Daten der Klaerschlaemme kann in einem einfachen Laborversuch ermittelt und auf die Technikumsanlage mit verschiedenen Betriebsparametern uebertragen werden. Das Berechnungsverfahren als Ergebnis der Forschungsarbeit ist den Kooperationspartnern zugaenglich gemacht worden, und unterstuetzt diese Firmen in Ihrer Arbeit im Bereich der Klaerschlammtrocknung.

Bindung von Fluor und Chlor aus Wirbelschichtfeuerungsabgasen an Kalk-Wirbelschichtasche-Mischungen

Die bekannten Vorteile der Wirbelschichtfeuerung, insbesondere ihre Umweltfreundlichkeit in bezug auf ihre niedrige NOx- und SO2-Emission sollen ergaenzt werden durch Reduktion der Fluor- und Chlor-Emission. Fluor und Chlor koennen im Wirbelschichtfeuerraum nicht in erforderlichen Mengen gebunden werden und sollen in den kuehleren nachgeschalteten Apparateteilen an Wirbelschicht-Asche und -Staub gebunden werden, ohne das Verfahren zusaetzlich merklich zu belasten. Dazu sollen die optimalen Temperatur-Verweilzeit- und Konzentrationsbedingungen und die optimalen Koernungen und Einsatzmaterialien zunaechst im Labormassstab ermittelt werden.

Aufschluss von Schlacke zur Herstellung von Titandioxidpigmenten unter Rueckfuehrung von Duennsaeure aus der Hydrolyse

Es wird ein 2-stufiges Verfahren zum Aufschluss von Sorelschlacke untersucht. Dabei sollen in der 1. Stufe rueckgefuehrte Duennsaeure - gegebenfalls nach Vorkonzentrierung - eingesetzt werden. Der Rueckstand aus dieser Aufschlussstufe soll in Anlehnung an den konventionellen Aufschluss mit Frischsaeure aufgeschlossen werden, wobei auch hier die Moeglichkeit eines Einsatzes von Duennsaeure geprueft werden soll. In Laborversuchen sollen die guenstigen Aufschlussbedingungen fuer beide Verfahrensstufen untersucht werden. Hierbei soll der Aufschluss so gefuehrt werden, dass aus beiden Prozessstufen TiOSO4-Loesungen resultieren, die gemeinsam nach der z.Z. praktizierten Standard-Hydrolyse verarbeitet werden koennen. Zunaechst sind nur Versuche im Labormassstab vorgesehen.

Aufschluss von Schlacke zur Herstellung von Titandioxid-Pigmenten unter Rueckfuehrung von Duennsaeure aus der Hydrolyse

Es wird ein 2-stufiges Verfahren zum Aufschluss von Sorelschlacke untersucht. Dabei soll in der 1. Stufe rueckgefuehrte Duennsaeure - gegebenenfalls nach Vorkonzentrierung - eingesetzt werden. Der Rueckstand aus dieser Aufschlussphase soll in Anlehnung an den konventionellen Aufschluss mit Frischsaeure aufgeschlossen werden, wobei auch hier die Moeglichkeit eines Einsatzes von Duennsaeure geprueft werden soll. In Laborversuchen sollen die guenstigsten Aufschlussbedingungen fuer beide Verfahrensstufen untersucht werden. Hierbei soll der Aufschluss so gefuehrt werden, dass aus beiden Prozessstufen TiOSO4-Loesungen resultieren, die gemeinsam nach der z.Z. praktizierten Standard-Hydrolyse verarbeitet werden koennen. Zunaechst sind nur Versuche im Labormassstab vorgesehen.

Verfahren zur Entfernung von Cadmium aus Saeuren insbesondere aus technischen Phosphorsaeuren

Die chemische Fabrik Budenheim ist auf eine neue Moeglichkeit zur gezielten Entfernung von Cadmium aus technischen Phosphorsaeuren gestossen. Die bisher gewonnenen Erkenntnisse sind vielversprechend und stellen einen Weg fuer die Reduzierung der Cadmiumgehalte in Phosphatduengemitteln dar. Das Vorhaben hat die Zielsetzungen: 1. Erweiterung der Forschungsarbeiten, um festzustellen, auf welche anderer Bereiche sich das Verfahrenskonzept anwenden laesst, 2. das Verfahren von dem Labormassstab zum Pilotanlagenmassstab hin weiterzuentwickeln. 3. Eine Pilotanlage zu erstellen, zu betreiben und zu optimieren. 4. Ein Verfahren zu entwickeln, um das abgetrennte Cadmium in einen deponiesicheren Zustand zu bringen oder eine wirtschaftliche Verwendungsmoeglichkeit zu finden.

Ozonid-Verfahren zur Behandlung kontaminierter Boeden

In einem Kooperationsprojekt mit dem Institut fuer Technische Chemie, Universitaet Hannover wird die Anwendung von Ozon beim Abbau polyaromatischer Kohlenwasserstoffe in Boeden untersucht. Im Vordergrund steht dabei die praxisorientierte Anwendung. Die Arbeit an dem Projekt laesst sich dabei in drei Hauptgruppen unterteilen: Zunaechst werden die optimalen Betriebsparameter fuer die Ozonbehandlung bestimmt. Dazu werden Versuche in verschiedenen Massstaeben, angefangen vom Labormassstab bis zum Pilotmassstab, durchgefuehrt, um die fuer einen Abbau noetigen Ozonmengen in Abhaengigkeit der Bodenparameter wie z.B. Wassergehalt, Korngroessenverteilung und Gehalt an organischen natuerlichen Bodeninhaltsstoffen bestimmen zu koennen. Des weiteren wird der Abbauweg untersucht, indem die Abbauprodukte analysiert und mit Hilfe von Biotests deren Toxizitaet bestimmt wird um die Freisetzung gefaehrlicher Substanzen nach einer Rueckverfuellung des behandelten Materials zu verhindern. Ein weiterer vielversprechender Ansatz liegt in der Kombination des chemischen Sanierungsverfahrens mit mikrobiologischen Verfahren, bei der der kontaminierte Boden zuerst mit Ozon voroxidiert und anschliessend mikrobiologisch nachbehandelt wird. Durch die Ozonbehandlung werden die Schadstoffe anoxidiert und so einem mikrobiellen Abbau leichter zugaenglich gemacht. Auf diese Weise sollen die zur Behandlung des kontaminierten Materials benoetigten Ozonmengen in einem wirtschaftlichen Rahmen gehalten und der mikrobiologische Abbau durch die erhoehte Verfuegbarkeit der Schadstoffe erheblich beschleunigt werden.

Weitergehende biologische Reinigung von Industrieabwaessern mit dem Ziel der Minimierung des Rest-CSB

Die biologische Reinigung von Abwaessern aus Industriebetrieben ist aufgrund der Verschaerfungen des Paragraphen 7a WHG immer wieder vor neue Herausforderungen gestellt. Einer effektiveren Reinigung dieser hochbelasteten Abwaesser muss deshalb neben den Summenparametern BSB5, DOC und CSB auch Wissen ueber die Zusammensetzung der geloesten organischen Stoffe im Zulauf und den Ablaeufen als Grundlage vorangehen, da Summenparameter nur eine allgemeine Aussage ueber den Gehalt an organischen Stoffen liefern koennen. Durch gezielte Methoden der Prozessfuehrung und einer dem Einzelfall angepassten dynamischen Optimierung der Abwasserbehandlungsstrategie, ist eine Anreicherung von Mikroorganismengruppen mit speziellen Faehigkeiten zu erreichen. Die selektive Artenanreicherung fuehrt zu einer Steigerung der Betriebsstabilitaet von Belebtschlammanlagen ueber das Mass der herkoemmlichen eingesetzten Betriebstechnik hinaus. Dadurch soll es ermoeglicht werden, die Konzentration der scheinbar refraktaeren, organischen Reststoffe zu verringern und deren Zusammensetzung im Klaeranlagenablauf gezielt zu beeinflussen. Im Projekt sollen drei Problembereiche, die als wesentliche Ursache einer organischen Restverschmutzung erkannt wurden, vertieft untersucht werden: - biologisch schwer abbaubare organische Stoffe, - Entstehung schwer abbaubarer Biopolymere - nichtabtrennbare Belebtschlammmikroflocken. Die Reduzierung von biologisch schwer abbaubaren organischen Substanzen ist haeufig eng mit der Systemwahl und der Betriebsweise der Belebtschlammanlage verbunden. Durch das Vorhalten spezialisierter Mikroorganismengruppen in ausreichender Zahl und aktiver Leistungsbereitschaft kann die Kapazitaet der biochemischen Umsetzung erhoeht werden. Die Folge ist eine nachhaltige Verminderung der Reststoffkonzentration in Klaeranlagenablaeufen. Die im vorangegangenen Forschungsprojekt-(02 WA 9122) erzielten Ergebnisse zeigen, dass nicht nur eine erfolgreiche Behandlung der eingesetzten Holzschliffabwaesser erreicht werden kann, sondern darueber hinaus auch eine bessere Einschaetzung der organischen Reststoffe moeglich geworden ist. Das Problem der Rest-CSB-Minimierung kann mit den gewonnenen Erkenntnissen aus Laboruntersuchungen nicht ausreichend geloest werden. Die Erweiterung der auf den halbtechnischen Massstab uebertragenen und verifizierten Untersuchungen ermoeglicht eine differenzierte Herkunftsbeschreibung des CSB. Hier kommt vor allem die Einzelstoffanalyse zum Tragen. Durch Einsetzen der Kenngroessen in mathematische Belebtschlammmodelle entsteht eine Grundlage zum Erstellen von Bemessungsregeln.

Wertstoffe aus Abfallstoffen

In verschiedenen Industriezweigen (z.B. Leder- und Galvanik-Industrie) fallen Schlaemme an, die auf Grund ihrer hohen Schwermetallfracht (insbesondere Cr und Cu) ueberlicherweise teurer als Sonderabfall entsorgt werden muessen. Andererseits sind Chrom und Kupfer als Uebergangsmetalle Bestandteil verschiedener Katalysatoren, die bei der industriellen Abluftreinigung bspw von Blockheizkraftwerken eingesetzt werden. Die im Rahmen des Projekts durchgefuehrten Untersuchungen erbrachten den Nachweis, dass durch geeignete Aufbereitung und thermische Behandlung der Abfallstoffe deren Uebergangsmetalle fuer katalytische Zwecke verfuegbar gemacht werden koennen. Im Labormassstab wurden aus Abfallschlaemmen von Gerberei-, Galvanik- und Textilfaerbeunternehmen hochporoese und mechanisch bestaendige Granulate hergestellt, die in einer ausgewaehlten Modellreaktion fuer Abluftreinigungsprozesse, der Totaloxidation von Propan in Luft, eine zu den kommerziellen Referenzkatalysatoren vergleichbare katalytische Aktivitaet zeigten. Aus Abfallstoffen hergestellte Katalysatormaterialien stellen somit ein neues Wertprodukt dar, das mit Erloes vermarktet werden koennte. Die Preise fuer vergleichbare technische Katalysatoren liegen bei 75 DM/kg. Das Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren aus Abfallschlaemmen wurde zum Patent angemeldet.

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