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Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des Projektes NITREB ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Kreislaufführung ionischer Stoffe in der Stahlindustrie. Das Verfahren stellt einen wichtigen Schritt hin zu nachhaltigem Wassermanagement in der Stahl- und metallverarbeitenden Industrie dar. Das zu entwickelnde Verfahren vermindert zum Ersten neben der Eutrophierung des Vorfluters durch Reduzierung der Nitrat-Emissionen. Zum zweiten wird durch das Verfahren entscheidend der Verbrauch an Beiz- und Neutralisationschemikalien reduziert. Das Verfahren soll auch für Teilströme der Abwasserbehandlung anwendbar sein, so dass eine Umsetzung in Ausbaustufen möglich wird. Das Abwasser der Beizanlage wird zunächst neutralisiert und dann in einer Verfahrenskombination derart behandelt, dass die Säuren nahezu komplett zurückgewonnen werden können. Unerwünschte Salze wie z.B. Sulfate werden durch die Selektivität der Membranen abgetrennt. Das erzeugte Konzentrat wird in eine Säure- und eine Laugenfraktion aufgespalten. Es können beide Fraktionen in den Prozess zurückgeführt werden. Die einzelnen Verfahrensschritte werden zunächst in Laborversuchen untersucht und bereits in diesem frühen Stadium zusammengeführt, so dass eine prinzipielle Machbarkeit in einem frühen Meilenstein nachgewiesen werden kann. In der Folge wird das Verfahren in einer Pilotanlage abgebildet, die im Bypass zu einer Abwasserbehandlungsanlage der Edelstahlproduktion betrieben wird. Erste Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zeigen aufgrund der hohen Einsparmöglichkeiten an Chemie und Abwassergebühren eine hohe Effizienz des neuen Verfahrens.

Verfahrenstechnische Optimierung des SBR-Verfahrens durch den Einsatz von Membranen

Das Projekt "Verfahrenstechnische Optimierung des SBR-Verfahrens durch den Einsatz von Membranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Beim SBR-Verfahren beansprucht die Zeit fuer das Sedimentieren des belebten Schlammes und den Abzug der Klarwasserphase einen grossen Teil der Zyklusdauer. Durch den Einsatz von Membranen kann noch waehrend der Reaktionszeit mit dem Klarwasserabzug begonnen werden. Die Zeiten fuer das Absetzen des belebten Schlammes entfallen gaenzlich. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Betriebsweisen und Zykluszeiten eines SBR-Membranreaktors hinsichtlich Denitrifikationsgeschwindigkeit und Ablaufwerten optimiert werden. Da die Absetzeigenschaften des belebten Schlammes bei diesem Verfahren keine Rolle spielen, koennen auch geringe Austauschverhaeltnisse gefahren werden. Durch die stossweise Beschickung kann der gesamte leicht abbaubare CSB fuer die Denitrifikation genutzt werden. Die biologischen Prozesse laufen hierbei laengs einer Zeitachse, vergleichbar mit der idealen Propfenstroemung ab.

Struvitfällung: Abtrennung von Struvit aus Abwasser durch den Einsatz von kostengünstigem Magnesium aus der Meerwasserentsalzung: Optimierung und Modellierung der Struvitfällung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Das Projekt "Struvitfällung: Abtrennung von Struvit aus Abwasser durch den Einsatz von kostengünstigem Magnesium aus der Meerwasserentsalzung: Optimierung und Modellierung der Struvitfällung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 durchgeführt. Ziel ist die Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser durch Fällung von Struvit unter Einsatz von Retentat der Trinkwasserentsalzung als Magnesiumquelle. Dieses enthält Komplexbildner (Antiscalants) zur Verhinderung von Ausfällungen auf der Membran von Entsalzungsanlagen. Der Einfluss von Antiscalants auf die Struvitfällung wird untersucht (Kristallform und Größe, Oberflächeneigenschaften). Weiteres Ziel ist die Kennzeichnung von Qualitätseigenschaften des Struvits in Abhängigkeit vom pH und der Inkorporation von Kalium, organischer Substanz sowie Schwermetallionen. Schließlich wird ein kinetisches Modell der Struvitbildung und Einbezug von Nebenprodukten entwickelt, welche die Nutzbarkeit des gefällten Phosphors einschränken können. Der Einfluss von Antiscalants auf die Komplexierung von Calcium und Magnesium wird durch komplexometrische Titration erfasst, die Kristallgrößenverteilung durch Laserbeugung, die Kristallstruktur mit Röntgendiffraktometrie, und die Oberflächeneigenschaften durch Bestimmung des Zetapotentials. Das Fällungsergebnis wird durch Variation des pH optimiert, wobei die Zusammensetzung des Produkts auf die Einlagerung von organischen Komponenten, Kalium und Schwermetallen untersucht wird. Ein erweitertes kinetisches Modell soll nicht nur die Bildung von Struvit, sondern auch die Fällung unerwünschter Nebenprodukte mit abbilden. Das Modell wird durch Abgleich mit experimentellen Befunden optimiert.

Uebertragung der Wirbelschichttechnik auf Membranverfahren zur Verhinderung von Belagbildung bei der Behandlung von Deponiesickerwaessern und schwierigen Industrieabwaessern

Das Projekt "Uebertragung der Wirbelschichttechnik auf Membranverfahren zur Verhinderung von Belagbildung bei der Behandlung von Deponiesickerwaessern und schwierigen Industrieabwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik und Institut für Verfahrenstechnik durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen zwei Anlagen im Pilotmassstab entwickelt und aufgebaut werden, an denen die Wirbelschichttechnik zur Verhinderung von Belagbildung untersucht wird, und zwar fuer die Umkehrosmose (ro), fuer die Ultrafiltration (uf) und die Mikrofiltration (mf). Als Module sollen zunaechst nur Rohrmodule eingesetzt werden. An Modellsubstanzen, z.B. im Bereich ro an gesaettigten Calciumsulfatloesungen, soll untersucht werden, bei welchen Betriebsparametern mit der Wirbelschicht die Belagbildung kontrolliert werden kann, ohne die Membranen zu beschaedigen. Dass es prinzipiell moeglich sein muss, Membranen mit Wirbelschicht zu betreiben, ohne die Membran zu beschaedigen, zeigen erfolgreiche Untersuchungen zum Einsatz der 'Seeding-Technik' bei Membranverfahren. Im Anschluss an die Versuche mit Modellsubstanzen sollen durch Versuche an realen Fluessigkeiten, z.B. an Deponiesickerwaessern im Ro-Bereich, das Langzeit...

Zelluläre Klima-Adaptionen in alpinen und polaren Pflanzen

Das Projekt "Zelluläre Klima-Adaptionen in alpinen und polaren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. Die Pflanzen der Hochgebirge und der polaren Zonen müssend im Vergleich zu Pflanzen gemäßigter Bereiche mit drei besonderen Anforderungen fertig werden: kurze Vegetationszeit, Kälte, auch im Sommer möglich, und hoher Sonneneinstrahlung. Die Anpassungsstrategien, die ein Überleben in Hochgebirge und Arktis möglich machen, sind nur z.T. bekannt. Von seiten der Ökologie und Ökophysiologie wurden etliche solcher Strategien beschrieben, allerdings meist nur auf der Ebene der Pflanze oder eines Organs. Erst in jüngerer Zeit gibt es einige Untersuchungen, die die Adaptionen des Stoffwechsels verstehen wollen. Die Anpassung eines Stoffwechsels an ungünstige Bedingungen ist aber auch ein Ausdruck des Zusammenspiels von Zellorganellen und Membranen. Bislang ist nur von seiten des Antragstellers eine erste Beschreibung der Ultrastruktur alpiner Pflanzen mit Anbindung an den Stoffwechsel und Einbeziehung der Standortbedingungen erfolgt. Hier zeigte sich, daß mit Methoden der modernen Zellbiologie ein enormer Wissenszuwachs erhalten werden kann. So wurden vom Antragsteller in elektronenmikroskopischen Untersuchungen festgestellt, daß bei Kälte und Starklicht die Chloroplasten vieler alpiner und polarer Pflanzen besondere Strukturen zeigen ('Protrusionen), die einige physiologische Anpassungen erklärbar machen können. Die dem Auftreten dieser dynamischen Strukturen zugrunde liegenden Vorgänge in der Zelle können am besten mit modernen zellbiologischen Verfahren, wie sie etwa für Cytoskelett-Untersuchungen üblich sind, beschrieben werden. Daher sollen mit Hilfe eines confokalen Laser-Scanning-Mikroskopes (CLSM) unter Verwendung des 'green fluorescent protein (GFP) sowie fluoreszenz-markierter Antikörpern oder Cytoskelett-Inhibitoren die Bildungsmechanismen, Stabilität und 3-D Struktur dieser Protrusionen untersucht werden. Grundlage ist hierzu die vorherige Erfassung des Standortklimas der Pflanzen und ihrer Photosyntheseaktivität, um die Faktoren zu kennen, die die Zelle veranlassen, die Chloroplasten umzubilden. Voruntersuchungen haben auch ergeben, daß bei Hochgebirgspflanzen eine mögliche Kooperation von Plastiden, Mitochondrien und Microbodies überlebenswichtig sein kann. Diese dynamische Organell-Kooperation soll ebenfalls untersucht werden. Alle Arbeiten werden mit Wildpflanzen aus geeigneten hochalpinen und polaren Wuchsorten gemacht und die zellbiologischen Beobachtungen müssen über die Ökophysiologie dieser Pflanzen interpretiert werden.

Erection of a 250 KWel/237KWth - PEM fuel cell plant for combined heat and power production in Berlin-Treptow

Das Projekt "Erection of a 250 KWel/237KWth - PEM fuel cell plant for combined heat and power production in Berlin-Treptow" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berliner Kraft- und Licht durchgeführt. Objective: The aim is to show that the integration of the PEM fuel cell into district heating systems can be an ideal supplement or alternative to the established technology used in cogeneration plants. This can only be done by setting up a plant with an output comparable to what is standard in cogeneration plants. A plant of this kind has not been installed to date. The general benefits of fuel cell technology - high level of efficiency, virtually no moving parts, low noise emission levels, very low waste gas emission levels, minimum maintenance - are enhanced by the use of the PEM cell. The relatively low operating temperature of around 80 degree C permits the use of low-price materials and ensures a fast start-up. Moreover, the temperatures of central heating systems. The waste heat of the cell can, therefore, be used without the need for any expensive hydraulic circuits or storage facilities. This makes the cell suitable for use in small-scale district heating systems. A considerable market potential is forecast for the PEM cell in the medium term since it is well suited for series manufacture. The aim of the demonstration project is to fulfil the requirements for series manufacture. This will make it possible in the medium term to reduce the currently high specific costs of around 13000 ECU/KW to less than 1500 ECU/KW General Information: A Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), also know as a Solid Polymer Fuel Cell (SPFC), with an output of 250 kWel/237 kWth is to be installed in the Berlin district of Treptow. The fuel cell is to be integrated into an existing district heating system run by BEWAG which currently has an installed thermal output of 43.4 MW. The temperatures in the heating system's return permit easy assimilation of the available heat. The fuel cell is to be operated using natural gas which is converted into hydrogen and carbon dioxide by the addition of oxygen in a reforming process. In addition the operation with gas-storaged hydrogen is planned. The aim is to permit the both heat and power orientated generation. Full-load operation for the generation of heat can be maintained throughout the year. The auxiliary cooler which is installed makes it possible to generate power irrespective of the level of heat required. The low operating temperature predestinates the PEM fuel cell - as conventional small CHP stations - to cover the basic heat load. For the covering of peak loads during very cold days the existing peak boilers will supply heat. The location of the plant in Berlin's city centre and its immediate proximity to the BEWAG headquarters are ideal for the presentation of the project to the public. The needs of specialists visiting the plant can be well catered for and there are no obstacles to the free flow of information. ... Prime Contractor: Berliner Kraft- und Licht (BEWAG) Aktiengesellschaft; Berlin; Germany.

Hot gas-cleaning

Das Projekt "Hot gas-cleaning" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH durchgeführt. General Information: Descriptions of the individual parts of the project are given below. Removal of trace elements in hot gas cleaning systems (CSIC). Study of the capture of trace elements by a range of different sorbents - mainly metal mixed oxides, clay materials and alkaline-earth carbonates but also some alumina and siliceous materials - in two laboratory scale reactors (a fixed bed and a fluidised bed) at temperatures between 550 and 750 degree C. Different compositions of the simulated coal gas stream will also be tested. Different sorbents, temperatures and stream gas composition will be studied during each of three periods of six months in each of the three years of the programme. Hot H2S Removal by using waste products as solvents (TGI). Testing of red mud (a residue from aluminium manufacture) and electric arc furnace dust (a residue from steel making) as sorbents for hot dry desulphurisation of coat derived fuel gas. These materials have been chosen as containing potential sorbents including calcium, iron, zinc and manganese oxides. Tests will be carried out in a laboratory-scale pressurised reactor. Use of carbon materials and membranes for hot gas clean up (DMT). Study of the potential use of carbon materials for removing trace metals and sulphur compounds from hot gasification gases (also potentially the separation of light gases such as hydrogen), taking advantage of the stability of carbon at high temperature and in corrosive atmospheres. A bed of carbon (or, where appropriate, another material) alone or in combination with a carbon filtering membrane installed in a laboratory gas circuit will be used: - to study the effect on composition of passing gas from a gasifier through a bed of activated carbon or a carbon molecular sieve at various temperatures, pressures and flow rates. - to repeat the studies as above with a filtering membrane made from carbon added. - to study the combination of sorption/filtration and catalytically active materials (i.e. using catalysts for the CO shift and for hydrogenation). The use of other compounds such as zeolitic membranes or granular beds will also be considered and the advantages of using combined gas clean up systems will be reviewed in the light of the data obtained. Development of improved stable catalysts and trace elements capture for hot gas cleaning in advanced power generation (CRE Group). Studies will be carried out on existing equipment to improve and assess catalysts based on iron oxide on silica and titania with mixed metal oxides to remove ammonia, hydrogen cyanide, hydrogen chloride, arsine, hydrogen sulphide and carbonyl sulphide. Selected catalysts will be tested at pressures up to 20 bar and temperatures in the range 500 - 800 degree C using simulated atmospheres. ... Prime Contractor: Deutsche Montan Technologie, Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH (DMT); Essen; Germany.

Sub project F

Das Projekt "Sub project F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von inge GmbH durchgeführt. Im Fokus des hier beantragten Teil-Projektes stehen die Optimierung der Betriebsbedingungen von inge Ultrafiltrationsanlagen (UF) zur Aufbereitung von nährstoffreichen Wässern zu Trinkwasser in Zeiten von Algenblüten bei gleichzeitiger Verringerung der spezifischen Aufbereitungskosten und die Untersuchung der Auswirkungen von Algenblüten auf den Betrieb von inge UF-Membranen. Es sind vier Arbeitspakete (AP) vorgesehen. AP1 behandelt vorbereitende und unterstützende Arbeiten wie Planungen oder Kauf und Umbau von Anlagen sowie die Herstellung von Membranmodulen, in AP2 werden in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner IWW, Dr. A. Nahrstedt, grundlegende Untersuchungen zur UF von algenhaltigen Suspensionen durchgeführt. IWW liefert mit seiner langjährigen wissenschaftlichen Erfahrung in den Bereichen Membrantechnik und Prozessdesign die Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung des durch inge eingebrachten technischen Know-hows in ein marktfähiges Produkt. AP3 dient der vor-Ort Demonstration der inge Technologie mittels einer Pilotanlage, bei deren Bau und Betrieb die Ergebnisse von AP2 einfließen. AP4 ist projektbegleitend und beinhaltet Projektmanagement und -controlling, Organisation und Durchführung der Anlagentransporte sowie das Berichtswesen. Die ersten drei AP sind zeitlich aufeinander abgestimmt und setzen die erfolgreiche Erledigung mindestens einiger Arbeitsabschnitte der jeweils vorhergehenden AP voraus.

Almeria solar powered reverse osmosis plant

Das Projekt "Almeria solar powered reverse osmosis plant" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DaimlerChrysler Aerospace AG durchgeführt. Objective: To demonstrate, that small scale PV powered water desalination plants can be constructed in a compact and cost efficient way. This type of plant is urgently needed in Southern Europe and Developing Countries. Intensive publicity is intended and good commercialisation is expected (100 systems potential market in Spain only). General Information: On the site of the ALMERIA university, brackish water is pumped from a well of 60m. Drinking water (about 8000 cbm per year) obtained by a reverse osmosis plant is stored for consumption. A 23.5 kWp PV generator supplies the required energy. Number of subsystems: 1 Power of subsystems: 23.5 kWp Total power: 23.5 kWp Module description: 612 AEG type PQ 10/20/01;(Typ I) + 306 AEG type PQ 10/40/01;(T.II) (I): 20 10x10cm poly crist. cells, 6 V,16.5 W (II): 40 10x10cm poly crist. cells, 12 V,38.4 W Very high resistance glass; UV stabilized PVB; 6.7 kg; 0.25 or 0.5 sqm. Connections: type 20: 36 series, 17 parall.: type 40: 18 series, 17 parall. Support: on racks Max. power tracker: included in inverter Charge controller: charge/discharge regulator: special design, microprocessor controlled. Battery: Spanish TUDOR, 110 cells Battery Volt.: 220 V; Battery capacity: 2240 Ah.(at 100 h). (1650 Ah (10h); type C 10 Battery capacity: 493 kWh.(at 100 h). Inverter: (for well water pump only): AEG, Solarverter, type SV3 sinusoidal, transistor-pulse type, 3 kHz. Input nominal: 130 to 300 V DC in; max 16 A Dc; Output nominal: 3.3 kVA; 13 to 127 V out; 3 phases; to 50/60 Hz. Load description: PLEUGER submersible pump NE612 for raw water pumping. (three phase, AC motor, hence inverter necessary). 4.2 cbm/h, header 30 m. Rated power 2.2 kW. ROCHEM (Hamburg) reverse osmosis, type RORO 1535-B 709165; presses raw water through membrane. Input: 92 cbm/day at 7000 ppm; Output: 60 cbm/day at smaller than 500 ppm. New type of PLATE MODULE system, with turbulent flow on the feed water side and hence less membrane scaling and fouling which leads to less maintenance. The pressure pump of the RO system works with 220 V DC motor, 6750 W, avoiding inverters. Monitoring: Weather station; Reading every 10 seconds six relevant plant data, averaging over ten minutes, storing on floppy. (DAM 800 data acquisition system by TELEFUNKEN). Stored data: (1) Insolation, array plane. (2) amb. temp. (3) module temp. (4) array output energy. (5) energy to and from battery. (6) inverter dc energy. Achievements: While the pv generator and the batteries worked without problem the water pumps, the reverse osmosis plant, the inverter and the monitoring system had several, partly major, failures. The Final Report on System Monitoring (5 June 95) analyses 32 month of operation and puts in evidence: the system is well designed for its task; however the frequent failures of some components decrease its effective utilisation. The plant will continue to operate after the end of the project with some improvements (new pumps, new membranes, etc.)...

Bionik (2): Bionischer Oxygenator nach dem Vorbild der Lunge von Säugetieren

Das Projekt "Bionik (2): Bionischer Oxygenator nach dem Vorbild der Lunge von Säugetieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charite, Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow, Labor für Biofluidmechanik durchgeführt. Vorhabenziel: Nach dem Prinzip der Bionik soll eine Problemlösung der Natur auf ein technisches Problem übertragen werden. Für unseren Fall bedeutet dies, in einer Machbarkeitsstudie die Möglichkeit einer Bildung von stabilen alveolenähnlichen Ausstülpungen auf der Oberfläche von Kapillar- bzw. Plattenmembranen, die die Flüssigkeits- und Gasphase trennen, zu prüfen. Dadurch soll die Erhöhung der Effizienz von Oxygenatoren bzw. von Bioreaktoren zur Züchtung von Zellen erreicht werden. Arbeitsplanung: 1. Auslegung des Oxygenators nach dem neuen Prinzip für die Oxygenierung des Blutes und des Nährmediums ' Dicken der Membranschichten, Größen der Öffnungen und Größen der Ausstülpungen, Volumenströme und Drücke. 2. Entwicklung und Bau einer Testkammer zur mikroskopischen Untersuchung. 3. Herstellung von neuen Oxygenatormembranen mit verschiedenen Stoffen für die Beschichtung und deren Testung in der Testkammer. Die gewonnenen Ergebnisse sollen zur Erhöhung der Effizienz und der Reduzierung der Größe von Oxygenatoren eingesetzt werden. Dies ermöglicht die Entwicklung von implantierbaren Oxygenatoren. Eine weitere Ergebnisverwertung ist der Einsatz bei der Entwicklung von Bioreaktoren.

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